[发明专利]一种含硅气凝胶复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种含硅气凝胶复合材料，其特征在于，该材料由含硅气凝胶与纤维复合而成，所述含硅气凝胶与所述纤维的含量重量比为1：2-5，所述材料的密度为48.9-70.1g/cm³，孔径为500nm-1.0μm，孔隙率为90%-93%，吸附倍率为8.5-10.7g/g，所述的含硅气凝胶复合材料在制备香烟过滤嘴中应用，所述的含硅气凝胶复合材料不掉粉，对吸烟者无吸入风险。

2.一种制备权利要求1所述的含硅气凝胶复合材料的方法，其特征在于，该方法包括：

在溶剂I存在下，将硅源I与酸性催化剂I和表面活性剂I进行第一反应，得到硅溶胶I；在溶剂II存在下，将硅源II与酸性催化剂II和表面活性剂II进行第二反应，得到硅溶胶II；在溶剂III存在下，将硅源III与酸性催化剂III和表面活性剂III进行第三反应，得到硅溶胶III；

将所述硅溶胶I、所述硅溶胶II和所述硅溶胶III与孔径控制剂进行第四反应，并用碱性催化剂调节pH值至8.0-10.0，得到第一混合物；

将纤维与所述第一混合物进行浸渍混合以得到第二混合物，并将所述第二混合物与醇溶剂接触以依次进行老化和干燥，得到所述含硅气凝胶复合材料；所述干燥为CO2超临界干燥；

其中，所述硅源I选自硅酸酯中的至少一种，所述硅源II选自烷基三烷氧基硅烷中的至少一种，所述硅源III选自二烷基二烷氧基硅烷中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述溶剂I、所述溶剂II和所述溶剂III各自独立地选自甲醇、乙醇、正丁醇、异丙醇中的至少一种；所述酸性催化剂I、所述酸性催化剂II和所述酸性催化剂III各自独立地选自盐酸、草酸、氢氟酸、冰乙酸中的至少一种；所述表面活性剂I、所述表面活性剂II和所述表面活性剂III各自独立地选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂中的至少一种。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述硅源I选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丁酯、聚硅酸甲酯、聚硅酸乙酯、聚硅酸丁酯中的至少一种；所述硅源II选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述硅源III选自二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述CO2超临界干燥的步骤包括：在温度为35-45℃，压力为10MPa-16MPa下，每隔10-30min泄出至少部分所述醇溶剂，直至无所述醇溶剂泄出，并进行泄压处理，所述泄压处理的条件满足：在不超过2h的时间内将所述压力降至0；所述第一反应、所述第二反应、所述第三反应的条件至少满足：反应温度各自独立地为20-30℃，反应时间各自独立地为5-30min。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述硅源I与所述溶剂I、所述酸性催化剂I和所述表面活性剂I的用量重量比为1：3-15：14-16：0.1-0.3；所述硅源II与所述溶剂II、所述酸性催化剂II和所述表面活性剂II的用量重量比为1：0.7-15：2.0-12：0.05-0.3；所述硅源III与所述溶剂III、所述酸性催化剂III和所述表面活性剂III的用量重量比为1：1-30：2.5-15：0.05-0.6。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述硅溶胶I、所述硅溶胶II、所述硅溶胶III和所述孔径控制剂的用量重量比为1：1-4：0.5-3：0.01-3；所述孔径控制剂选自N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种；所述碱性催化剂选自NaOH、NaHCO₃、氨水中的至少一种。

8.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第四反应的条件至少满足：反应温度为20-30℃，反应时间为10-60min；所述纤维选自醋酸纤维、乳酸纤维、聚酰亚胺纤维、聚丙烯纤维、熔喷布中的至少一种；所述醇溶剂选自甲醇、乙醇、正丁醇、异丙醇中的至少一种。

9.根据权利要求2所述的方法，其中，所述浸渍混合的条件至少满足：浸渍混合温度为20-30℃，浸渍混合时间为10-60min；所述老化的条件至少满足：老化温度为20-65℃，老化时间为16-48h。