二氧化硅气凝胶及其复合材料的制备及性能研究
发布时间：2023-01-08 14:01
二氧化硅气凝胶作为一种质轻多孔表面积大的新型纳米材料,在隔热、催化吸附等多方面有广泛的应用前景,但由于制备过程复杂并且力学性能差等因素,严重制约了二氧化硅气凝胶的应用。本课题的目的是简化二氧化硅气凝胶的制备过程及扩展其应用范围,实验主要包括以下三部分:（1）采用氟离子作为催化剂,研究了催化剂用量、乙醇用量、改性剂种类与用量、DCCA种类及用量等对材料凝胶时间、密度、孔隙率、导热系数、微观形貌等性能的影响。结果表明,当n（TEOS）:n（H2O）:n（EtOH）:n（F-）:n（DMF）=1:6:3:0.1:0.25时,改性剂为与正己烷摩尔比为1:8的TMCS时,所制得的二氧化硅气凝胶具有最好的性能,此时,样品的凝胶时间为487s,样品的密度为0.1353 g/cm~3,孔隙率为93.85%,导热系数为0.032 W/（m·K）,对水接触角为143.5°,平均比表面积为663.72 m~2/g,根据BJH方法计算得到气凝胶内部孔径为12.52 nm。（2）将粉体二氧化硅气凝胶加入到聚己内酯二醇中分散,通过与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应制备了...
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
符号说明
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 气凝胶制备的研究进展
1.2.1 溶胶-凝胶过程
1.2.1.1 硅源
1.2.1.2 催化剂
1.2.1.3 溶剂
1.2.2 老化过程
1.2.3 干燥过程
1.2.3.1 超临界干燥
1.2.3.2 常压干燥
1.2.3.3 冷冻干燥
1.2.3.4 其它干燥方式
1.3 气凝胶的应用的研究进展
1.3.1 热学领域
1.3.2 光学领域
1.3.3 催化领域
1.3.4 声学领域
1.3.5 其它领域
1.4 气凝胶复合材料研究进展
1.4.1 纤维-二氧化硅气凝胶复合材料
1.4.2 二氧化硅气凝胶涂料
1.4.3 二氧化硅气凝胶作为填料增强增韧橡胶、塑料等高分子聚合物
1.5 本文研究目的及内容
第二章 氟离子催化二氧化硅气凝胶的制备及性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 主要药品及原料
2.2.2 主要仪器
2.2.3 样品的制备及实验方案
2.2.4 分析测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 氟离子用量对二氧化硅气凝胶性能的影响
2.3.1.1 氟离子用量对凝胶时间的影响
2.3.1.2 氟离子用量对气凝胶基本物理性能的影响
2.3.1.3 氟离子用量对气凝胶疏水性能的影响
2.3.1.4 氟离子用量对气凝胶官能团的影响
2.3.1.5 氟离子用量对气凝胶微观结构的影响
2.3.1.6 氟离子用量对气凝胶孔隙结构的影响
2.3.2 乙醇用量对二氧化硅气凝胶性能的影响
2.3.2.1 乙醇用量对凝胶时间的影响
2.3.2.2 乙醇用量对样品基本物理性能的影响
2.3.2.3 乙醇含量对气凝胶疏水性能的影响
2.3.2.4 乙醇含量对气凝胶微观结构的影响
2.3.3 改性剂种类与用量对二氧化硅气凝胶性能的影响
2.3.3.1 改性剂种类及用量对样品基本物理性能的影响
2.3.3.2 改性剂种类及用量对样品疏水性能的影响
2.3.3.3 改性剂种类对样品官能团的影响
2.3.3.4 改性剂种类对样品高温稳定性的影响
2.3.3.5 改性剂种类与用量对样品微观的影响
2.3.3.6 改性剂种类对样品孔径的影响
2.3.4 DCCA种类与用量对二氧化硅气凝胶性能的影响
2.3.4.1 DCCA种类与用量对二氧化硅气凝胶凝胶时间的影响
2.3.4.2 DCCA种类与用量对二氧化硅气凝胶基本物理性能的影响
2.3.4.3 DCCA种类对样品官能团的影响
2.3.4.4 DCCA种类与用量对样品微观的影响
2.3.4.5 DCCA种类对样品孔径的影响
2.4 本章小结
第三章 二氧化硅气凝胶一热塑性聚氨酯弹性体材料的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 主要原料
3.2.2 主要仪器
3.2.3 样品的制备及实验方案
3.2.4 分析测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 R值对复合材料性能的影响
3.3.1.1 R值对复合材料力学性能的影响
3.3.1.2 R值对复合材料高温稳定性的影响
3.3.2 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料性能的影响
3.3.2.1 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料力学性能的影响
3.3.2.2 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料高温稳定性的影响
3.3.2.3 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料导热系数的影响
3.3.2.4 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料微观性能的研究
3.3.3 复合材料耐水解性能研究
3.3.3.1 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料耐水解性能的影响
3.3.3.2 R 值对复合材料耐水解性能的影响
3.3.3.3 复合材料水解前后官能团的影响
3.4 本章小结
第四章 二氧化硅气凝胶一聚苯乙烯复合材料的悬浮方法制备与性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 主要药品及原料
4.2.2 主要仪器
4.2.3 样品的制备及实验方案
4.2.4 分析测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 引发剂含量对复合材料合成时的影响
4.3.1.1 引发剂含量对复合材料单体转化率及聚合时间的影响
4.3.1.2 引发剂含量对复合材料平均粒径的影响
4.3.1.3 引发剂含量对复合材料平均分子量的影响
4.3.2 油水比对复合材料合成时的影响
4.3.2.1 油水比对复合材料单体转化率及聚合时间的影响
4.3.2.2 油水比对复合材料平均粒径的影响
4.3.2.3 油水比对复合材料平均分子量的影响
4.3.3 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料合成时的影响
4.3.3.1 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料单体转化率与聚合时间的影响
4.3.3.2 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料粒径的影响
4.3.3.3 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料分子量的影响
4.3.4 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料性能的影响
4.3.4.1 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料拉伸性能的影响
4.3.4.2 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料导热系数的影响
4.3.4.3 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料玻璃化转变温度的影响
4.3.4.4 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料高温稳定性的影响
4.3.4.5 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料官能团的影响
4.3.4.6 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料微观结构的影响
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]银负载硅基气凝胶催化剂及催化还原对硝基苯酚性能研究[J]. 马丽蓉,冯金,魏巍,朱建军. 无机盐工业. 2019(02)
[2]纤维SiO2气凝胶复合材料在湿热地区应用研究[J]. 曾敏,付平,韦景文,陈铱纯,金五朵,孙祎. 广东建材. 2018(06)
[3]改性剂对常压干燥法制备氧化硅气凝胶的影响[J]. 王思惠,王建恒,刘彤,张希,张鹏宇,李晓雷. 中国建材. 2018(06)
[4]二氧化硅气凝胶/聚氨酯隔热材料的研究[J]. 田骏,叶丹丹,罗梅杰. 玻璃钢/复合材料. 2018(03)
[5]甲基三甲氧基硅烷改性水玻璃基自疏水SiO2气凝胶的制备[J]. 陈宇卓,欧忠文,刘朝辉. 硅酸盐学报. 2018(04)
[6]二氧化硅气凝胶载药性能的研究[J]. 李华. 河南大学学报(医学版). 2017(03)
[7]改性二氧化硅气凝胶/硅橡胶超疏水涂层的制备及其性能[J]. 韩亚坤,刘洪丽,张海,李洪彦,李婧,李亚静,杨久俊. 电镀与涂饰. 2017(02)
[8]以水玻璃为源制备SiO2气凝胶的最佳工艺研究[J]. 万郁楠,张波. 中国陶瓷工业. 2016(02)
[9]玻璃纤维增韧SiO2气凝胶复合材料的制备及隔热性能[J]. 石小靖,张瑞芳,何松,李治,曹卫,程旭东. 硅酸盐学报. 2016(01)
[10]超临界干燥法制备疏水性二氧化硅气凝胶[J]. 朱林英,陈建,胥会,吴召洪. 无机盐工业. 2015(09)
博士论文
[1]介孔SiO2材料及相应复合气凝胶体系的合成[D]. 赵善宇.大连理工大学 2010
[2]二氧化硅气凝胶研制及其结构性能研究[D]. 郑文芝.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]二氧化硅隔热涂料的制备及性能表征[D]. 武国栋.哈尔滨工业大学 2017
[2]二氧化硅气凝胶及其复合材料的制备与性能研究[D]. 王美月.北京化工大学 2016
[3]常压干燥制备弹性块状硅气凝胶[D]. 蔡龙.浙江大学 2016
[4]SiC掺杂硅气凝胶及复合板的制备和保温系统有限元模拟[D]. 朱进.天津大学 2014
[5]二氧化硅气凝胶隔热材料制备及其隔热性能研究[D]. 毕海江.中国科学技术大学 2014
[6]不同孔径二氧化硅气凝胶的制备及其负载药物性能的研究[D]. 张小勇.河南大学 2012
[7]Ni（Co）/SiO2复合气凝胶催化剂的制备及性能研究[D]. 黄欢.中南大学 2011
本文编号：3728603
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
符号说明
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 气凝胶制备的研究进展
1.2.1 溶胶-凝胶过程
1.2.1.1 硅源
1.2.1.2 催化剂
1.2.1.3 溶剂
1.2.2 老化过程
1.2.3 干燥过程
1.2.3.1 超临界干燥
1.2.3.2 常压干燥
1.2.3.3 冷冻干燥
1.2.3.4 其它干燥方式
1.3 气凝胶的应用的研究进展
1.3.1 热学领域
1.3.2 光学领域
1.3.3 催化领域
1.3.4 声学领域
1.3.5 其它领域
1.4 气凝胶复合材料研究进展
1.4.1 纤维-二氧化硅气凝胶复合材料
1.4.2 二氧化硅气凝胶涂料
1.4.3 二氧化硅气凝胶作为填料增强增韧橡胶、塑料等高分子聚合物
1.5 本文研究目的及内容
第二章 氟离子催化二氧化硅气凝胶的制备及性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 主要药品及原料
2.2.2 主要仪器
2.2.3 样品的制备及实验方案
2.2.4 分析测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 氟离子用量对二氧化硅气凝胶性能的影响
2.3.1.1 氟离子用量对凝胶时间的影响
2.3.1.2 氟离子用量对气凝胶基本物理性能的影响
2.3.1.3 氟离子用量对气凝胶疏水性能的影响
2.3.1.4 氟离子用量对气凝胶官能团的影响
2.3.1.5 氟离子用量对气凝胶微观结构的影响
2.3.1.6 氟离子用量对气凝胶孔隙结构的影响
2.3.2 乙醇用量对二氧化硅气凝胶性能的影响
2.3.2.1 乙醇用量对凝胶时间的影响
2.3.2.2 乙醇用量对样品基本物理性能的影响
2.3.2.3 乙醇含量对气凝胶疏水性能的影响
2.3.2.4 乙醇含量对气凝胶微观结构的影响
2.3.3 改性剂种类与用量对二氧化硅气凝胶性能的影响
2.3.3.1 改性剂种类及用量对样品基本物理性能的影响
2.3.3.2 改性剂种类及用量对样品疏水性能的影响
2.3.3.3 改性剂种类对样品官能团的影响
2.3.3.4 改性剂种类对样品高温稳定性的影响
2.3.3.5 改性剂种类与用量对样品微观的影响
2.3.3.6 改性剂种类对样品孔径的影响
2.3.4 DCCA种类与用量对二氧化硅气凝胶性能的影响
2.3.4.1 DCCA种类与用量对二氧化硅气凝胶凝胶时间的影响
2.3.4.2 DCCA种类与用量对二氧化硅气凝胶基本物理性能的影响
2.3.4.3 DCCA种类对样品官能团的影响
2.3.4.4 DCCA种类与用量对样品微观的影响
2.3.4.5 DCCA种类对样品孔径的影响
2.4 本章小结
第三章 二氧化硅气凝胶一热塑性聚氨酯弹性体材料的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 主要原料
3.2.2 主要仪器
3.2.3 样品的制备及实验方案
3.2.4 分析测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 R值对复合材料性能的影响
3.3.1.1 R值对复合材料力学性能的影响
3.3.1.2 R值对复合材料高温稳定性的影响
3.3.2 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料性能的影响
3.3.2.1 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料力学性能的影响
3.3.2.2 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料高温稳定性的影响
3.3.2.3 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料导热系数的影响
3.3.2.4 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料微观性能的研究
3.3.3 复合材料耐水解性能研究
3.3.3.1 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料耐水解性能的影响
3.3.3.2 R 值对复合材料耐水解性能的影响
3.3.3.3 复合材料水解前后官能团的影响
3.4 本章小结
第四章 二氧化硅气凝胶一聚苯乙烯复合材料的悬浮方法制备与性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 主要药品及原料
4.2.2 主要仪器
4.2.3 样品的制备及实验方案
4.2.4 分析测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 引发剂含量对复合材料合成时的影响
4.3.1.1 引发剂含量对复合材料单体转化率及聚合时间的影响
4.3.1.2 引发剂含量对复合材料平均粒径的影响
4.3.1.3 引发剂含量对复合材料平均分子量的影响
4.3.2 油水比对复合材料合成时的影响
4.3.2.1 油水比对复合材料单体转化率及聚合时间的影响
4.3.2.2 油水比对复合材料平均粒径的影响
4.3.2.3 油水比对复合材料平均分子量的影响
4.3.3 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料合成时的影响
4.3.3.1 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料单体转化率与聚合时间的影响
4.3.3.2 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料粒径的影响
4.3.3.3 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料分子量的影响
4.3.4 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料性能的影响
4.3.4.1 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料拉伸性能的影响
4.3.4.2 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料导热系数的影响
4.3.4.3 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料玻璃化转变温度的影响
4.3.4.4 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料高温稳定性的影响
4.3.4.5 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料官能团的影响
4.3.4.6 二氧化硅气凝胶添加量对复合材料微观结构的影响
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]银负载硅基气凝胶催化剂及催化还原对硝基苯酚性能研究[J]. 马丽蓉,冯金,魏巍,朱建军. 无机盐工业. 2019(02)
[2]纤维SiO2气凝胶复合材料在湿热地区应用研究[J]. 曾敏,付平,韦景文,陈铱纯,金五朵,孙祎. 广东建材. 2018(06)
[3]改性剂对常压干燥法制备氧化硅气凝胶的影响[J]. 王思惠,王建恒,刘彤,张希,张鹏宇,李晓雷. 中国建材. 2018(06)
[4]二氧化硅气凝胶/聚氨酯隔热材料的研究[J]. 田骏,叶丹丹,罗梅杰. 玻璃钢/复合材料. 2018(03)
[5]甲基三甲氧基硅烷改性水玻璃基自疏水SiO2气凝胶的制备[J]. 陈宇卓,欧忠文,刘朝辉. 硅酸盐学报. 2018(04)
[6]二氧化硅气凝胶载药性能的研究[J]. 李华. 河南大学学报(医学版). 2017(03)
[7]改性二氧化硅气凝胶/硅橡胶超疏水涂层的制备及其性能[J]. 韩亚坤,刘洪丽,张海,李洪彦,李婧,李亚静,杨久俊. 电镀与涂饰. 2017(02)
[8]以水玻璃为源制备SiO2气凝胶的最佳工艺研究[J]. 万郁楠,张波. 中国陶瓷工业. 2016(02)
[9]玻璃纤维增韧SiO2气凝胶复合材料的制备及隔热性能[J]. 石小靖,张瑞芳,何松,李治,曹卫,程旭东. 硅酸盐学报. 2016(01)
[10]超临界干燥法制备疏水性二氧化硅气凝胶[J]. 朱林英,陈建,胥会,吴召洪. 无机盐工业. 2015(09)
博士论文
[1]介孔SiO2材料及相应复合气凝胶体系的合成[D]. 赵善宇.大连理工大学 2010
[2]二氧化硅气凝胶研制及其结构性能研究[D]. 郑文芝.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]二氧化硅隔热涂料的制备及性能表征[D]. 武国栋.哈尔滨工业大学 2017
[2]二氧化硅气凝胶及其复合材料的制备与性能研究[D]. 王美月.北京化工大学 2016
[3]常压干燥制备弹性块状硅气凝胶[D]. 蔡龙.浙江大学 2016
[4]SiC掺杂硅气凝胶及复合板的制备和保温系统有限元模拟[D]. 朱进.天津大学 2014
[5]二氧化硅气凝胶隔热材料制备及其隔热性能研究[D]. 毕海江.中国科学技术大学 2014
[6]不同孔径二氧化硅气凝胶的制备及其负载药物性能的研究[D]. 张小勇.河南大学 2012
[7]Ni（Co）/SiO2复合气凝胶催化剂的制备及性能研究[D]. 黄欢.中南大学 2011
本文编号：3728603
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