摘要
二氧化硅（SiO2）气凝胶由于其独特的三维网络结构、超低密度、高孔隙率、高比表面积、高透光率以及低热导率等优点，在工业及建筑的隔热保温、光能材料、声学、吸附和催化等诸多方面有着广阔的应用前景。但SiO2气凝胶由于其较高的生产成本、较长的生产周期和较差的力学性能，限制了其广泛的推广应用。因此降低SiO2气凝胶的生产成本、缩减生产周期和改善力学特性对SiO2气凝胶的发展有重要意义。本文研究内容主要包括以下三部分： （1）以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体、乙醇（EtOH）为溶剂，采用溶胶-凝胶法在常温常压条件下合成了TEOS基SiO2气凝胶，制备周期缩短为48h，确定了SiO2气凝胶最佳制备工艺：水解时调节PH值在2-3之间，缩聚时PH值调节在8-9之间，H2O/TEOS=10∶1，EtOH/TEOS=4∶1，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）添加量为0.02g，N,N-二甲基甲酰胺（DMF）/TEOS=0.5，老化时间为24h，三甲基氯硅烷（TMCS）的浓度为20vol%时，合成的SiO2气凝胶性能最优接触角最大值为145.39°，密度最小为0.07g?cm-3，孔隙率为96.88%，比表面积最大为917m2?g-1。 （2）以TEOS和水玻璃为共前驱体、乙醇为溶剂，采用溶胶-凝胶法在常压条件下合成了TEOS/水玻璃共前驱体SiO2气凝胶，得到TEOS/水玻璃共前驱体SiO2气凝胶的最佳工艺：V水玻璃／V水为1∶4，水解时PH=6，TEOS与水玻璃的摩尔比为1.25∶0.75，TMCS浓度为20vol%，制备的共前驱体SiO2气凝胶性能最优，凝胶时间适宜为17min，密度最小0.0987g?cm-3，孔隙率最大95.59%，接触角为143.31°，失重率为10%，比表面积为721.82m2?g-1，宏观结构较为完整。 （3）以预处理的玻璃纤维毡和前文最佳配比工艺的共前驱体气凝胶合成了玻璃纤维增强SiO2气凝胶复合材料，得到SiO2气凝胶复合材料的最佳工艺：玻璃纤维毡经乙醇清洗干燥24h后，盐酸处理溶液浓度为3mol/L，盐酸溶液处理时间为8h，加入1.0mol/L的氨水0.5ml时，气凝胶与玻璃纤维毡的最佳质量比为1∶1，此时复合材料的凝胶时间较适宜为19min，密度为0.228g?cm-3，接触角为151.25°，比表面积为481.79m2?g-1，吸附性良好，热稳定性良好总失重率约为9%，抗压强度为0.84MPa。
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