SiO 2 气凝胶及其玄武岩纤维复合毡的制备及性能研究

发布时间：2024-05-10 20:28

　　SiO₂气凝胶是以空气为介质的固体纳米材料,它拥有超高的孔隙率和比表面积,这使它有着异于常规固体材料的性质,如极低的热导率,极低的声速,极低的折射率等,但极低的弹性模量使SiO₂气凝胶具有非常大的脆性,限制了它的应用。而且SiO₂气凝胶传统的干燥——超临界干燥成本高昂,具有很高的危险性,难以实现大批量的生产。本文研究了常压干燥制备SiO₂气凝胶的最佳工艺,采用原位复合的方法将SiO₂气凝胶负载于玄武岩非织造纤维毡上,并使用氧化石墨烯和纳米二氧化钛对其改性。采用酸碱两步、溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,经凝胶、老化、溶剂交换后,采用三甲基氯硅烷(TMCS)疏水改性,常压干燥制备SiO₂气凝胶,对SiO₂气凝胶的化学结构、形貌、热稳定性等进行表征,研究了不同因素对SiO₂气凝胶性能的影响,确定了最佳工艺。结果表明:n(TEOS):n(乙醇):n(水):n(氨水):n(盐酸)=1:4:7:1.25×10<...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 SiO₂气凝胶简介
    1.2 SiO₂气凝胶的结构和物理性能
    1.3 SiO₂气凝胶的制备方法
        1.3.1 溶胶-凝胶法
        1.3.2 老化
        1.3.3 改性
        1.3.4 干燥
    1.4 增强SiO₂气凝胶的制备及其国内外研究现状
        1.4.1 衍生法制备纯柔性气凝胶
        1.4.2 聚合物增强柔性气凝胶
        1.4.3 纤维增强柔性气凝胶
    1.5 SiO₂气凝胶的应用
        1.5.1 隔热材料
        1.5.2 声学材料
        1.5.3 吸附催化材料
    1.6 玄武岩纤维简介
    1.7 课题研究内容
2 常压干燥二氧化硅气凝胶的制备及性能研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料和仪器
        2.2.2 SiO₂气凝胶制备
        2.2.3 性能表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 SiO₂气凝胶制备工艺探讨
            2.3.1.1 醇硅比对SiO₂气凝胶凝胶时间和密度的影响
            2.3.1.2 水硅比对SiO₂气凝胶凝胶时间和密度的影响
            2.3.1.3 酸碱催化剂的量对SiO₂气凝胶凝胶时间和密度的影响
        2.3.2 SiO₂气凝胶性能研究
            2.3.2.1 SiO₂气凝胶的形貌分析
            2.3.2.2 SiO₂气凝胶热失重分析
            2.3.2.3 SiO₂气凝胶XRD图谱分析
            2.3.2.4 SiO₂气凝胶FTIR图谱分析
            2.3.2.5 SiO₂气凝胶导热系数分析
    2.4 本章小结
3 二氧化硅气凝胶/玄武岩纤维毡(SBF)性能的研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料和仪器
        3.2.2 SiO₂气凝胶/玄武岩纤维毡(SBF)的制备
        3.2.3 性能表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 SBF的制备工艺探讨
            3.3.1.1 醇硅比对SBF凝胶时间和密度的影响
            3.3.1.2 水硅比对SBF凝胶时间和密度的影响
            3.3.1.3 SiO₂气凝胶在SBF中的质量分数
        3.3.2 SBF的性能研究
            3.3.2.1 SBF的孔隙率
            3.3.2.2 SBF的形貌分析
            3.3.2.3 SBF的XRD图谱分析
            3.3.2.4 SBF的FTIR图谱分析
            3.3.2.5 SBF的接触角分析
            3.3.2.6 SBF的导热系数分析
            3.3.2.7 SBF的热失重分析
            3.3.2.8 SBF的力学性能分析
            3.3.2.9 SBF的吸音系数分析
    3.4 本章小结
4 GO掺杂二氧化硅气凝胶/玄武岩纤维毡(GO/SBF)性能的研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料和仪器
        4.2.2 GO掺杂SiO₂气凝胶/玄武岩复合纤维毡(GO/SBF)的制备
        4.2.3 性能表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 GO/SBF的形貌分析
        4.3.2 GO/SBF的密度和孔隙率
        4.3.3 GO/SBF的XRD图谱分析
        4.3.4 GO/SBF的FTIR图谱分析
        4.3.5 GO/SBF的接触角分析
        4.3.6 GO/SBF的导热系数分析
        4.3.7 GO/SBF的热失重分析
        4.3.8 GO/SBF的力学性能分析
        4.3.9 GO/SBF的吸附性能分析
        4.3.10 GO/SBF的吸音系数分析
    4.4 本章小结
5 二氧化钛掺杂二氧化硅气凝胶/玄武岩纤维毡性能的研究
    5.1 前言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验原料和仪器
        5.2.2 TiO₂掺杂SiO₂气凝胶/玄武岩纤维复合毡的制备
        5.2.3 性能表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 二氧化钛掺杂SBF(TiO₂/SBF)的性能分析
            5.3.1.1 TiO₂/SBF的形貌分析
            5.3.1.2 TiO₂/SBF的密度与孔隙率
            5.3.1.3 TiO₂/SBF的XRD图谱分析
            5.3.1.4 TiO₂/SBF的FTIR图谱分析
            5.3.1.5 TiO₂/SBF的导热系数分析
            5.3.1.6 TiO₂/SBF的热失重分析
            5.3.1.7 TiO₂/SBF的力学性能分析
            5.3.1.8 TiO₂/SBF的吸音系数分析
        5.3.2 二氧化钛掺杂GO/SBF(TiO₂/GO/SBF)的性能分析
            5.3.2.1 TiO₂/GO/SBF的形貌分析
            5.3.2.2 TiO₂/GO/SBF的密度与孔隙率
            5.3.2.3 TiO₂/GO/SBF的XRD图谱分析
            5.3.2.4 TiO₂/GO/SBF的FTIR图谱分析
            5.3.2.5 TiO₂/GO/SBF的接触角分析
            5.3.2.6 TiO₂/GO/SBF的导热系数分析
            5.3.2.7 TiO₂/GO/SBF的热失重分析
            5.3.2.8 TiO₂/GO/SBF的力学性能分析
            5.3.2.9 TiO₂/GO/SBF的吸附性能分析
            5.3.2.10 TiO₂/GO/SBF的吸音系数分析
    5.4 本章小结
6 结论
参考文献
附录
致谢



本文编号：3968978