低密度SiO2氣凝膠常壓制備工藝優(yōu)化及其廢液再生利用.pdf

1、隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的絕熱材料已很難勝任社會(huì)發(fā)展要求。SiO2氣凝膠是一種具有納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的絕熱材料,密度為0.003~0.5g/cm3,導(dǎo)熱系數(shù)小于0.02W/(m.k),孔隙率高達(dá)80％~99%,是一種具有廣闊前景的新型超級(jí)絕熱材料。常壓制備SiO2氣凝膠作為工業(yè)化大批量制備SiO2氣凝膠的主要選擇方法,但是存在工藝不穩(wěn)定,制備過(guò)程產(chǎn)生大量有機(jī)廢液,造成制備成本居高不下,難以在市場(chǎng)中形成競(jìng)爭(zhēng)力。本文主要是研究穩(wěn)定制備SiO2

2、氣凝膠的工藝優(yōu)化和回收利用制備SiO2氣凝膠過(guò)程中產(chǎn)生的廢液再次制備高性能SiO2氣凝膠的方法。同時(shí)結(jié)合多種分析手段對(duì)氣凝膠的微觀形貌、相結(jié)構(gòu)、比表面積和孔徑分布、疏水性能、隔熱性能等結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了測(cè)試表征。
　　以水玻璃為硅源制備SiO2氣凝膠,選擇5種陳化工藝進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)了不同的老化時(shí)間、溶劑交換時(shí)間對(duì)制備SiO2氣凝膠的影響,利用無(wú)水乙醇協(xié)助老化可以避免網(wǎng)絡(luò)骨架粗大,同時(shí)無(wú)水乙醇對(duì)水的“鎖閉”效應(yīng)可以將濕凝膠網(wǎng)絡(luò)孔道的

3、中的水替換,從而降低干燥時(shí)的毛細(xì)管力, SiO2氣凝膠振實(shí)密度為0.073g/cm3。在表面修飾后增加3d的溶劑交換可以進(jìn)一步降低振實(shí)密度為0.069 g/cm3,但是造成成本急劇增加。選用文中的陳化工藝3進(jìn)行放大實(shí)驗(yàn)25陪,一次性穩(wěn)定制備出平均振實(shí)密度為0.0736 g/cm3 SiO2氣凝膠。并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行吸附試驗(yàn),證明SiO2氣凝膠對(duì)油性物質(zhì)的吸附能力是自身質(zhì)量的30陪。利用雙層玻璃板模型分析SiO2氣凝膠振實(shí)密度與導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系,

4、發(fā)現(xiàn)當(dāng)振實(shí)密度ρ>0.1 g/cm3時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)隨振實(shí)密度減小急劇下降,當(dāng)振實(shí)密度ρ<0.1 g/cm3,振實(shí)密度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)影響減小。
　　以廢老化液為硅源、以回收提純廢正己烷制備性能優(yōu)異的SiO2氣凝膠。研究證明,向回收的廢老化液中加入40%的乙醇,1.5%的干燥化學(xué)控制劑甲酰胺配置成凝膠體系,水解24h,用1mol/L的氨水堿催化調(diào)節(jié)PH=6,利用相分離與精餾兩種提純方法結(jié)合的提純回收正己烷對(duì)濕凝膠進(jìn)行溶劑交換,所制備的 Si

5、O2氣凝膠振實(shí)密度為0.0795 g/cm3,比以水玻璃為硅源用新正己烷溶劑交換制備的SiO?氣凝膠的振實(shí)密度0.0736 g/cm3增大8.0%,但制備成本急劇下降,并且避免了資源浪費(fèi)和污染環(huán)境。
　　采用能譜分析、SEM、BET比表面積等分析測(cè)試手段對(duì)利用廢老化液和提純廢正己烷所制備的 SiO2氣凝膠典型樣品的物相、微觀形貌、比表面積、疏水性能和導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行表征。結(jié)果表明:典型樣品振實(shí)密度為0.0795 g/cm3,孔隙率為9