有机硅—酚醛复合凝胶块体的制备及热性能研究
发布时间：2021-07-30 15:03
由间苯二酚与甲醛通过溶胶凝胶方法制备的酚醛（RF）凝胶块体具有轻质、高孔隙率、隔热性好等优点。有机硅树脂是一种同时具备无机与有机结构的聚合物,其优秀的耐热性、疏水性以及结构的可控性使其在制备耐热防水材料上有着广泛的应用。本研究结合了这两种材料各自的优点,制备得到了有机硅复合酚醛凝胶块体,对其进行了结构控制,并对其热性能及热转化机理做了探讨。以甲基三乙氧基硅烷（MTES）、二甲基二乙氧基硅烷（DMDES）、苯基三乙氧基硅烷（PTES）三种单体为原料,通过水解-缩聚法制备得到了甲基苯基有机硅预聚体（SP）。将SP溶液与RF溶液混合,在氨水的催化下进行溶胶-凝胶反应,得到湿凝胶在常压下干燥固化处理,得到有机硅复合酚醛轻质凝胶块体。本研究主要控制了四个因素对得到的复合凝胶块体进行结构及热性能进行调控:SP与RF溶液的体积比例,SP与RF混合溶液的质量浓度,凝胶老化时间,SP的苯基含量。实验结果表明,调控凝胶反应物浓度及SP与RF的比例,可抑制凝胶体系的宏观两相分离。本文中常压干燥制备的有机硅-酚醛复合凝胶块体密度为0.2340.298 g/cm3,凝...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
溶胶-凝胶法制备RF凝胶块体的反应式[24]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文往的干燥过程，超临界干燥方法比较常见，因为常压空气条件干燥会对 RF 骨架结构造成影响，所以凝胶块易收缩。反应后凝胶的状态和干燥处理条件会对最后得到的凝胶块体共同作用，影响凝胶块体的结构。1.2.2 溶胶-凝胶法制备 RF 凝胶块体的影响因素在溶胶-凝胶过程中，凝胶温度、凝胶催化剂与凝胶过程的 pH 都会对其产生影响。Tamon H 等人通过使用几种催化剂在 238 或 332 K 的凝胶温度下，以溶胶凝胶法合成了 RF 水凝胶，并通过二氧化碳超临界干燥制备了 RF 凝胶块体。通过氮吸附表征气凝胶，实验结果表明凝胶温度 RF 的多孔性能无明显影响，氢氧化钠和碳酸氢钠可用作制备凝胶块体的催化剂[27]。
1.3.3 碳化硅（SiC）凝胶块体的研究碳化硅（SiC）具有高硬度，良好的耐热性，良好的导热性和，低热膨胀系数以及优异的化学惰性[47,48]。因此，它被看作是许多领域中一种极具应用前景的材料，在催化、高功率和高频电子、耐温、光电、抗辐射和吸波装置都具有极高的应用潜力[49,50]。目前，碳热还原二元碳质二氧化硅复合材料时制备可制备介孔 SiC 材料最主要的方式[51]，一些科研人员通过镁热还原和碳热还原成功制备了 SiC 凝胶块体[52,53]，然而，制备的凝胶块体孔体积和表面积相对较低。Yong Kong 等人通过溶胶-凝胶法合成了间苯二酚-甲醛/二氧化硅复合物（RF/SiO2）凝胶。然后超临界干燥得到气凝胶材料。经过碳热还原反应后，将其整体转化为 SiC 气凝胶。合成的 SiC 气凝胶具有典型的介孔结构，具有高孔隙率（91.8 %）与高表面积（328 m2/g）[54]。但其碳热还原处理温度较高，过程较长，制备耗时多。图 1-3RF/SiO2气凝胶的形成及其向 SiC 气凝胶的转变图，RF 凝胶形成比 SiO2形成慢，由于反应的前驱体为 TEOS，水解-缩聚反应的活性较高，会先形成凝胶，随后 RF 在其上包裹。
【参考文献】：
期刊论文
[1]酚醛/SiO2双体系凝胶网络结构杂化气凝胶的制备与性能[J]. 师建军,孔磊,左小彪,刘登瑶,严蛟,冯志海. 高分子学报. 2018(10)
[2]有机硅改性酚醛树脂的研究[J]. 张蔓青. 化工设计通讯. 2017(02)
[3]中温固化耐高温酚醛树脂的制备及性能[J]. 薛刚,李坚辉,王磊,史利利,张斌,孙明明,张绪刚. 材料工程. 2016(03)
[4]八种不同来源二氧化硅的红外光谱特征研究[J]. 陈和生,孙振亚,邵景昌. 硅酸盐通报. 2011(04)
[5]无溶剂加成型有机硅耐高温树脂的合成及耐热性能研究[J]. 董晓娜,李雄辉,程斌,金贞玉. 弹性体. 2010(02)
[6]酚醛树脂的耐热改性研究进展[J]. 田建团,张炜,郭亚林,薛书凯,周玉玺. 热固性树脂. 2006(02)
博士论文
[1]溶胶凝胶法调控制备多孔新能源材料及其性能研究[D]. 张志毅.浙江大学 2016
[2]交联有机硅氧烷杂化材料的制备及其涂层应用[D]. 高大海.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]甲基苯基硅树脂干凝胶块体的制备及改性研究[D]. 李嘉文.哈尔滨工业大学 2018
[2]玻璃微珠/间苯二酚甲醛复合中空球的制备及热转化研究[D]. 李辉.哈尔滨工业大学 2017
[3]硅酸盐及含铝硅酸盐矿物的拉曼光谱研究[D]. 王晨.中国地质大学（北京） 2005
本文编号：3311622
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
溶胶-凝胶法制备RF凝胶块体的反应式[24]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文往的干燥过程，超临界干燥方法比较常见，因为常压空气条件干燥会对 RF 骨架结构造成影响，所以凝胶块易收缩。反应后凝胶的状态和干燥处理条件会对最后得到的凝胶块体共同作用，影响凝胶块体的结构。1.2.2 溶胶-凝胶法制备 RF 凝胶块体的影响因素在溶胶-凝胶过程中，凝胶温度、凝胶催化剂与凝胶过程的 pH 都会对其产生影响。Tamon H 等人通过使用几种催化剂在 238 或 332 K 的凝胶温度下，以溶胶凝胶法合成了 RF 水凝胶，并通过二氧化碳超临界干燥制备了 RF 凝胶块体。通过氮吸附表征气凝胶，实验结果表明凝胶温度 RF 的多孔性能无明显影响，氢氧化钠和碳酸氢钠可用作制备凝胶块体的催化剂[27]。
1.3.3 碳化硅（SiC）凝胶块体的研究碳化硅（SiC）具有高硬度，良好的耐热性，良好的导热性和，低热膨胀系数以及优异的化学惰性[47,48]。因此，它被看作是许多领域中一种极具应用前景的材料，在催化、高功率和高频电子、耐温、光电、抗辐射和吸波装置都具有极高的应用潜力[49,50]。目前，碳热还原二元碳质二氧化硅复合材料时制备可制备介孔 SiC 材料最主要的方式[51]，一些科研人员通过镁热还原和碳热还原成功制备了 SiC 凝胶块体[52,53]，然而，制备的凝胶块体孔体积和表面积相对较低。Yong Kong 等人通过溶胶-凝胶法合成了间苯二酚-甲醛/二氧化硅复合物（RF/SiO2）凝胶。然后超临界干燥得到气凝胶材料。经过碳热还原反应后，将其整体转化为 SiC 气凝胶。合成的 SiC 气凝胶具有典型的介孔结构，具有高孔隙率（91.8 %）与高表面积（328 m2/g）[54]。但其碳热还原处理温度较高，过程较长，制备耗时多。图 1-3RF/SiO2气凝胶的形成及其向 SiC 气凝胶的转变图，RF 凝胶形成比 SiO2形成慢，由于反应的前驱体为 TEOS，水解-缩聚反应的活性较高，会先形成凝胶，随后 RF 在其上包裹。
【参考文献】：
期刊论文
[1]酚醛/SiO2双体系凝胶网络结构杂化气凝胶的制备与性能[J]. 师建军,孔磊,左小彪,刘登瑶,严蛟,冯志海. 高分子学报. 2018(10)
[2]有机硅改性酚醛树脂的研究[J]. 张蔓青. 化工设计通讯. 2017(02)
[3]中温固化耐高温酚醛树脂的制备及性能[J]. 薛刚,李坚辉,王磊,史利利,张斌,孙明明,张绪刚. 材料工程. 2016(03)
[4]八种不同来源二氧化硅的红外光谱特征研究[J]. 陈和生,孙振亚,邵景昌. 硅酸盐通报. 2011(04)
[5]无溶剂加成型有机硅耐高温树脂的合成及耐热性能研究[J]. 董晓娜,李雄辉,程斌,金贞玉. 弹性体. 2010(02)
[6]酚醛树脂的耐热改性研究进展[J]. 田建团,张炜,郭亚林,薛书凯,周玉玺. 热固性树脂. 2006(02)
博士论文
[1]溶胶凝胶法调控制备多孔新能源材料及其性能研究[D]. 张志毅.浙江大学 2016
[2]交联有机硅氧烷杂化材料的制备及其涂层应用[D]. 高大海.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]甲基苯基硅树脂干凝胶块体的制备及改性研究[D]. 李嘉文.哈尔滨工业大学 2018
[2]玻璃微珠/间苯二酚甲醛复合中空球的制备及热转化研究[D]. 李辉.哈尔滨工业大学 2017
[3]硅酸盐及含铝硅酸盐矿物的拉曼光谱研究[D]. 王晨.中国地质大学（北京） 2005
本文编号：3311622
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3311622.html
最近更新
教材专著
