SiO2气凝胶疏水改性方法研究进展.pdf

SiO 气凝胶疏水改性方法研究进展1 2 刘明龙，杨德安 天津大学材料学院先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室，天津 (300072) E-mail ：m.dragonliu@163.com 摘 要：文章综述了对SiO2 气凝胶进行疏水改性的技术的必威体育精装版研究进展，介绍了溶剂置换- 表面改性法，直接表面改性法和联合前驱体法三种改性方法的改性机制及各种常用的表面改 性剂，并从所制得的最终样品的性能、成本、实用性等方面进行了比较，从而总结出一种较 经济实用的制备方法。 关键词：SiO2 气凝胶；纳米多孔材料；溶胶-凝胶；疏水型；绝热材料 SiO2 气凝胶是一种具有独特的纳米多 Si-O-Si 键，从而产生了不可恢复的收缩； 孔网络结构的轻质材料，因其极低的折射 另外，这些Si-OH 基团还可以吸附空气中的 率、热导率和介电常数，高的比表面积和对 水分，使表面张力增大，从而使气凝胶块体 气体的选择透过等特性，而在绝热材料、隔 开裂破碎。有时，气凝胶内一些未完全反应 音材料、过滤材料以及催化剂载体等众多领 的Si-OCH (或Si-OC H )基团随使用时间的 3 2 5 域有着广泛的应用前景，尤其在作为高性能 延长，也会吸附空气中的水分，发生水解- 绝热材料方面受到了普遍关注。由于通常方 缩聚反应。气凝胶表面这些基团的存在是导 法制备出的 SiO2 气凝胶内表面有大量的硅 致气凝胶性能恶化的主要原因。 羟基存在，它们不仅会因缩聚而引起凝胶块 因此，要获得疏水型气凝胶，就必须采 体产生额外收缩，还能吸附空气中的水分而 用一定的方法，将上面的亲水基团取代成疏 使气凝胶开裂破碎，严重影响了气凝胶的 水稳定的Si-R 基（R=CH ,C H 等）基团。 3 2 5 声、光、电、热、力学等性能，限制了它的 这些基团的存在，一定程度上会限制气凝胶 应用场合。因此，只有设法对制备的气凝胶 表面对水分的吸附，从而避免了在使用时性 进行疏水改性，增加它在空气中的稳定性和 能的恶化。 使用寿命，另外，再配合一系列增强、增韧 2. SiO 气凝胶疏水改性的方法 措施，以制成纳米多孔绝热复合材料，才能 2 在保温工程中发挥出它的真正作用。 2.1 溶剂置换-表面改性法 1. SiO2 气凝胶的疏水改性及原 用一定的疏水表面改性剂取代硅凝胶 理 表面的亲水基团是最常用的一种方法。表面 改性剂的种类很多，在实际工作中要根据不 SiO2 气凝胶通常是由溶胶-凝胶法制备 同的需要和材料的本身特性来确定。改性剂 的，开始制得的醇凝胶固态骨架周围存在着 一般是由亲水基和憎水基组成，对于硅质气 大