莫来石纤维增强SiO_2气凝胶隔热材料的制备工艺研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,氢氟酸(HF)为催化剂,采用溶胶-凝胶法及超临界干燥技术制备了莫来石纤维增强S iO2气凝胶隔热材料,研究了HF催化剂、溶剂等制备因素对溶胶-凝胶过程的影响。结果表明,加入HF可以大大加快凝胶化过程,使凝胶时间从几小时缩短至几分钟;溶剂EtOH对凝胶化过程有明显的抑制作用,凝胶时间随其用量的增加而增加;H2O对凝胶化过程的影响比较复杂,凝胶时间随其用量的增加先减后增,转折点处水硅摩尔比为5∶1;气凝胶制备过程中加入甲酰胺可以调节凝胶内部网络结构,防止干燥时由于应力不均而开裂或破裂;适宜的原料配比(摩尔比)为:TEOS∶H2O∶HF∶EtOH∶甲酰胺=1∶(4~6)∶(0.05~0.1)∶(3~6)∶(0.3~0.5)。     

热塑性聚氨酯中空纤维/SiO2气凝胶隔热材料的制备及性能研究

以热塑性聚氨酯中空纤维为增韧材料,正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶技术制备了热塑性聚氨酯中空纤维/SiO2气凝胶隔热材料.考察了纤维类型、中空纤维铺设方式、中空纤维规格对SiO2气凝胶隔热性能的影响.结果表明:中空纤维增韧SiO2气凝胶的隔热性能略低于纯SiO2气凝胶,但其韧性有了显著提高.中空纤维垂直铺设,采用合适的内径及壁厚的中空纤维能获得较好隔热性能的SiO2气凝胶隔热材料.     

石棉绒增强SiO2气凝胶隔热材料常压工艺研究

气凝胶是一种优质隔热材料.本文以石棉绒纤维作为气凝胶的增强材料,以水玻璃为硅源,通过常压干燥工艺进行SiO2气凝胶块体保温隔热材料的制备.研究了湿凝胶制备工艺流程及洗涤工艺对气凝胶材料结构及性能的影响.研究发现,以石棉绒为增强材料常压制备SiO2湿凝胶的最佳制备工艺为:在水、纤维和分散剂配制的纤维分散悬浮液中首先加入乙醇搅拌均匀,然后与水玻璃和氟硅酸钠配制的水玻璃凝胶液搅拌混合,再注模固化;在固化湿凝胶的洗涤和溶剂置换工艺中,以水为洗涤溶剂效果好,产品性能高.以石棉绒为增强材料,采用常压干燥工艺制备的SiO2气凝胶隔热材料具有收缩率小,产品规整,密度小,孔隙率高,及较好的强度和隔热性能.     

纤维增强Si-C-O气凝胶隔热复合材料的制备与表征

以正硅酸乙酯为原料,通过二甲基二乙氧基硅烷引入碳元素,以乙醇为溶剂,盐酸和氨水为催化剂,莫来石纤维为增强相,采用溶胶–凝胶、超临界干燥和1 200℃高温裂解工艺制备Si-C-O气凝胶隔热复合材料,并对材料的结构和性能进行了分析和表征。结果显示：1 200℃裂解得到的Si-C-O气凝胶复合材料为黑色且加工成型性较好,纤维表观体积密度为0.15 g/cm3时,800℃和1 000℃热导率分别为0.031 9 W/（m K）和0.043 0W/（m K）。纤维表观体积密度增大（0.15～0.30 g/cm3）,复合材料的拉伸和压缩强度增大,密度为0.25 g/cm3时,抗弯强度最大。1 200℃裂解得到的Si-C-O气凝胶的比表面积为217.7 m2/g,空气中1 000℃煅烧后,比表面积为208.6 m2/g。Si-C-O气凝胶复合材料在1 000℃空气中煅烧后没有出现收缩。     

纤维复合SiO2气凝胶的研究进展

SiO2气凝胶因其纳米尺度的多孔结构,具有低密度、低热导率的特性,因此广泛应用于保温绝热领域.然而,SiO2气凝胶脆性大、易碎的缺点限制了其在实际中的应用范围.纤维增强法制备的SiO2气凝胶,不仅极大改善了这一缺点,且制备工艺简单、力学性能优异,是目前最常见的一类复合气凝胶.介绍了纤维复合SiO2气凝胶的制备工艺,综述了几种纤维复合SiO2气凝胶力学性能增强方法的研究进展.     

pH值对纤维增强SiO2气凝胶隔热材料性能的影响

以水玻璃为硅源,硅酸铝纤维为增强材料,通过溶胶-凝胶法制备了低导热、低成本,用于墙体隔热的纤维增强二氧化硅气凝胶隔热材料.主要探讨了溶胶pH值对导热性能、纤维的分散性及力学性能的影响.实验结果表明当pH值在6～7之间时,所制备材料的导热系数为0.021 W/(m·K)左右,抗压强度可达到6.11 MPa,并具有优异的柔韧性.     

预氧化纤维毡增强SiO_2气凝胶复合材料的制备及其性能研究

以无水乙醇、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,聚丙烯腈预氧化纤维毡为增强体,通过溶胶-凝胶、低温超临界干燥等工艺制备了SiO_2气凝胶复合材料。SiO_2气凝胶的纳米骨架结构减少了固态热传导,纳米级孔洞减少了气体热传导和对流传热,另外聚丙烯腈纤维减少了辐射传热。所制备的SiO_2气凝胶复合材料具有良好的隔热性能,其25℃和200℃的导热系数分别为0.0181 W/(m2·K)和0.0236 W/(m2·K)。纤维毡提供了力学支撑,力学性能得到了提升。     

重复使用对纤维增强SiO2气凝胶材料隔热性能的影响

以纤维增强SiO2气凝胶为研究对象,采用石英灯红外辐射加热,将样品热面置于650℃的环境下保温4 h,研究了重复使用(10、20、30次)对材料隔热性能的影响并分析了相关机制.结果表明:随着重复使用次数的增加,纤维增强SiO2气凝胶隔热性能发生衰减.重复使用10次,冷面温度为106℃;重复使用30次,冷面温度已经升高至...     

两步法常压制备SiO2气凝胶

通过对正硅酸乙酯的两步水解-缩聚反应速率的调控,使生成的醇凝胶具有比较完整的网络结构,经过老化,改善和增强凝胶的结构和强度,配合依次丙酮、正己烷溶剂替换,经过表面修饰,在常压干燥下制备了SiO2气凝胶,并采用SEM、XRD、BET、傅里叶变换红外光谱仪、激光粒度分析仪等手段对所得气凝胶样品进行表征;BET和SEM测试结果表明,所制备的SiO2气凝胶具有大的比表面和纳米多孔结构,XRD进一步表明是非晶形,激光粒度仪测试表明其体积平均粒径<20μm,为介孔结构.     

SiO2气凝胶/纤维复合材料热稳定性的研究

本文以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体;乙醇和水为溶剂;采用HCl和NH3.H2O两步催化法;以莫来石纤维为增强材料,在溶胶-凝胶过程后,经过表面改性;采用常压干燥工艺、真空干燥工艺,制备了轻质纳米SiO2气凝胶/莫来石纤维复合材料。采用STA 449 C型热重分析仪,对复合材料的热稳定性进行了测试,并分析了纤维填入后对复合材料热稳定性的影响。     

SiO2气凝胶纤维隔热复合材料的常压制备及性能表征

SiO₂气凝胶的力学性能较差,隔热性能较强,为了使其成为良好的隔热材料,本文提出一种SiO₂气凝胶纤维隔热复合材料的制备方法。以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,玻璃纤维和陶瓷纤维为增强体,硅烷偶联剂KH550和KH570为纤维处理剂,在常压条件下制备SiO₂气凝胶纤维隔热复合材料,并对材料性能进行表征。结果表明:前驱体中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)含量越高,复合材料中SiO₂气凝胶导热系数越低,低至0.028 W/(m·K);使用硅烷偶联剂KH550时,基体和纤维之间结合的紧密程度更高;纤维的加入使SiO₂气凝胶的力学性能达到很高水平;当前驱体中TEOS与CTAB摩尔比为1∶0.022时,经KH550处理的玻璃纤维/SiO₂气凝胶复合材料导热系数为0.054 W/(m·K),力学性能良好,隔热性能最优。     

三向石英复合材料的研制

论述了石英纤维/熔融石英复合材料的制备工艺及后处理工艺对材料密度和力学性能的影响.试验表明:本工艺可制备出高致密性、力学性能优良、耐烧蚀性及电性能优异、可满足天线罩使用要求的复合材料.     

溶胶凝胶法制备SiO2气凝胶/石英纤维增强石英复合材料及其性能表征

以正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水为原料制备胶液后,真空浸渍石英纤维复合材料,经固化、超临界干燥成型、表面改性等工艺使其内部填充纳米级的SiO2.利用阿基米德法测试了材料的吸水率和显气孔率,利用BET法和短路波导法对气凝胶的比表面积和孔径以及材料的介电性能进行了表征,并分析了憎水机理.结果表明,填充前后复合材料的吸湿率由最初的17.36%降至1.21%,降幅高达93%,辅以防潮涂层后吸湿率更可低至为0.052%;介电常数基本没有变化,损耗角正切有所降低,降幅最高达51.2%.     

氧化锆纤维对氮化物复合材料性能的影响

在Si3N4、BN陶瓷中加入涂层处理后的ZrO2纤维对其进行复合,研究ZrO2纤维对氮化物复合材料部分性能的影响.结果表明:ZrO2纤维的引入能降低材料的抗弯强度,但是加入适量的ZrO2纤维后材料的热学性能可得到较大的改善.     

TiO2/SiO2气凝胶的非超临界干燥法制备及其对吡啶降解的光催化活性

TiO2/SiO2 aerogels with different molar ratio of SiO2/TiO2 were prepared via non-supercritical method using tetrabutyl titanate and silica sols as raw materials. The samples were characterized by TEM, SEM, BET, IR, XRD and so on. The results indicate that the BET surface area of TiO2/SiO2 aerogels calcined at 550℃ which consisted of anatase structure of TiO2 with narrow distribution pores of 5-25 nm is as high as 357.89 m^2·g^-1. For the photocatalytic degradation of pyridine, the catalytic activities of TiO2/SiO2 aerogels are much higher than that of TiO2 powder. The photocatalytic activity of TiO2/SiO2 aerogels calcined at 800℃ is the optimum. The higher the content of SiO2, the higher the photocatalytic activity of TiO2/SiO2 aerogels. The cost for preparation of the aerogels is greatly reduced by using non-supercritical drying method, and the aerogels are hopefully applied in the treatment of industrial waste water such as coking effluent treatment.     

以稻壳常压制备TiO2/SiO2复合气凝胶的结构及传热性能研究

以稻壳为原料制备硅酸钠溶液,经过阳离子交换树脂得到硅酸溶液,将纳米TiO2与硅酸溶液混合,并以稀氨水调节其pH值,经过老化,溶剂置换,改性等工艺,最终经常压干燥制得TiO2/SiO2复合气凝胶.研究了TiO2掺杂量对复合气凝胶的性能影响.结果显示,当TiO2掺杂量为7wt％,pH值为5.5时,得到气凝胶块体,比表面积高达734.82 m2/g,密度为0.1394 g/cm3,在波长2～8 um范围内,红外透过率明显下降.     

Fiber Reinforced Polyimide Aerogel Composites with High Mechanical Strength for High Temperature Insulation

Glass fiber/polyimide aerogel composites are prepared by adding glass fiber mat to a polyimide sol derived from diamine, 4,4′‐oxydianiline, p‐phenylene diamine, and dianhydride, 3,3′,4,4′‐biphenyltetracarboxylic dianhydride. The fiber felt acts as a skeleton for support and shaping, reduces aerogel shrinkage during the preparation process, and improves the mechanical strength and thermal stability of the composite materials. These composites possess a mesoporous structure with densities as low as 0.143–0.177 g cm^?3, with the glass fiber functioning to improve the overall mechanical properties of the polyimide aerogel, which results in its Young's modulus increasing from 42.7 to 113.5 MPa. These composites are found to retain their structure after heating at 500 °C, in contrast to pure aerogels which decompose into shrunken ball‐like structures. These composites maintain their thermal stability in air and N₂ atmospheres, exhibiting a low thermal conductivity range of 0.023 to 0.029 W m^?1 K^?1 at room temperature and 0.057to 0.082 W m^?1 K^?1 at 500 °C. The high mechanical strengths, excellent thermal stabilities, and low thermal conductivities of these aerogel composites should ensure that they are potentially useful materials for insulation applications at high temperature.     

玻璃纤维增韧SiO_2气凝胶复合材料的制备及隔热性能

采用蓬松处理后的玻璃纤维薄层为增强相,通过溶胶-凝胶法常压干燥条件下制备疏水性的SiO_2气凝胶复合隔热材料。研究了水与硅的摩尔比和玻璃纤维添加量对复合材料导热性能的影响。结果表明:前驱体液中水与硅的摩尔比为3:1时,复合材料中SiO_2气凝胶平均纳米孔径为8.160 nm,材料的密度为0.142 g/cm~3,孔隙率为88.03%,导热系数低达0.023 2 W/(m·K)。随着样品中纤维薄层含量的增加,复合材料的导热系数近似线性增长。考虑材料的成型条件,最优的纤维添加量为16%,材料的抗弯强度为0.533 MPa,抗压强度为29.59 kPa(25%形变)。与传统玻璃纤维增韧气凝胶复合材料相比,新材料的纤维添加量降低,材料密度更小(0.13~0.16 g/cm~3),导热更低(0.023~0.027 W/(m·K))。