[发明专利]一种莫来石纤维增强二氧化硅气凝胶的方法

摘要

本发明提出了一种莫来石纤维增强二氧化硅气凝胶的方法。其特征是以莫来石纤维混合溶胶形成前驱液，以常压直接干燥获得凝胶，莫来石纤维形成可有效支撑二氧化硅气凝胶的坍塌，进一步，以800‑1000℃快速烧结使莫来石纤维表面形成单晶莫来石晶须，从而增强二氧化硅气凝胶，使气凝胶具有柔性。本发明的硅源、莫来石纤维原材料广泛而成本较低，同时合成工艺简单、设备要求低，制备的柔性气凝胶在航天航空、军工、医药载体等高端领，以及建筑保温、设备保温、工业管道保温等领域均可得到应用。

主权项

1.一种莫来石纤维增强二氧化硅气凝胶的方法，以莫来石纤维支撑避免二氧化硅气凝胶在干燥时的坍塌，进一步以800‑1000℃快速烧结使莫来石纤维表面形成单晶莫来石晶须，从而增强二氧化硅气凝胶，使气凝胶具有柔性，具体方法如下：（1）取一定量的醇溶剂、去离子水、硅酯或硅烷和玻璃态莫来石纤维，在一搅拌容器中充分混合均匀，添加酸溶液使体系的pH值偏酸以避免缩聚反应进行；（2）将步骤（1）获得的均匀溶液体系冷却后，通入氨气和其它不与体系反应的气体所组成混合气体，同时匀速搅拌，使溶液的pH逐渐转为碱性而发生硅脂或硅烷的缩聚；（3）反应完成后，停止通入气体并静置2~4小时待二氧化硅凝胶成型；（4）步骤（3）获得的凝胶继续静置36~72小时，期间每4~8小时进行一次溶剂的置换，然后在常压条件下进行充分干燥即得到莫来石纤维复合的二氧化硅气凝胶；（5）进一步以800~1000℃快速烧结，玻璃态莫来石纤维发生相变而在表面形成单晶莫来石晶须并迅速增长，从而增强二氧化硅气凝胶，使气凝胶具有柔性；其中，步骤（1）所述硅酯或硅烷、醇溶剂、去离子水的摩尔比例为1:3~24:5~12；所述的玻璃态莫来石的添加量为硅酯或硅烷、醇溶剂、去离子水混合体系总质量的1.5~4wt%；伴随通入气体而进行的搅拌速度为500~1200rpm，使莫来石纤维均匀分布，并使气体均匀扩散，最终形成均一的分散体系；步骤（3）的反应完成后，将获得的溶胶转移至另一模具中进行长时间的放置老化，最终形成所需形状的凝胶块体；步骤（4）所述的用于置换的溶剂为乙醇、乙二醇、甲醇、甘油醇溶剂中的至少一种与去离子水所组成的混合溶液。