[发明专利]一种复合纤维增强疏水SiO2气凝胶及其制备方法

摘要

本发明属于先进复合材料领域，具体涉及一种复合纤维增强疏水SiO2气凝胶及其制备方法。本发明方法以适当的硅源为前驱体，采用溶胶‑凝胶法，将处理好的复合纤维与溶胶充分混合后，进行老化处理，然后进行表面修饰，在凝胶表面接上疏水基团，达到疏水效果，并通过溶剂置换采用表面张力小的溶剂置换凝胶中表面张力大的乙醇、水等溶剂，减小干燥时液体间的毛细孔张力，从而减少常压干燥过程中因溶剂蒸发引起凝胶塌陷的现象，最后进行常压干燥，制备出了一种疏水性的SiO2气凝胶复合材料，该方法简单快捷，降低了生产成本，且同时提高了复合气凝胶的强度和韧性，扩大了SiO2气凝胶在不规则物件表面的应用。

主权项

一种复合纤维增强疏水SiO2气凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）硅溶胶的制备：将正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和甲酰胺按摩尔比为1: 4~6:3~4:0.47混合，充分搅拌后，加入盐酸调节pH值到3~4，加热到50℃~60℃充分搅拌，密封保存一天，再加入氨水调节pH至6~8，得到硅溶胶；（2）硅溶胶与纤维的复合及老化：将步骤（1）所制备的硅溶胶搅拌均匀后慢慢倒入填充有复合纤维的容器中静置，待硅溶胶形成湿凝胶后，加入无水乙醇覆盖湿凝胶的表面，并用保鲜膜密封模具，让湿凝胶密封老化；所述复合纤维是由莫来石纤维和涤纶纤维按1:1~2的比例复合而成，并且在使用前采用低浓度盐酸对所述复合纤维进行2~4h浸泡预处理；（3）湿凝胶的表面修饰：将步骤（2）老化后的湿凝胶浸泡在表面改性剂中进行凝胶表面疏水改性，所述表面改性剂为三甲基氯硅烷和正己烷的混合溶液；（4）湿凝胶的溶剂置换：向步骤（3）经表面改性后的湿凝胶中加入表面张力小的溶剂进行溶剂浸泡置换，使湿凝胶孔洞内残留的去离子水和无水乙醇被置换出来；（5）常压干燥：将步骤（4）溶剂浸泡置换后的湿凝胶进行常压干燥，得到复合纤维增强疏水SiO2气凝胶，所述常压干燥为先在50℃~60℃干燥12h~24h；再90℃干燥12h~24h；最后120℃干燥6h~24h。