?堿性硅溶膠用于氣凝膠材料制備及其應用前景

2021-05-29 11:06:08

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堿性硅溶膠用于氣凝膠材料制備及其應用前景

　　二氧化硅氣凝膠是世界上輕的固體材料，同時也是一種特殊的多孔材料，

　　其從宏觀上看是一種呈淡藍色的透明固體，從微觀上看是由獨特的三維網格骨架

　　結構構成的，而構成骨架結構的是松散堆積的鍵合二氧化硅微粒。二氧化硅氣凝膠擁有的良好的性能包括高比表面積(400~1500m2·g-1)、高孔隙率(80%~99.8%)、高可見光透過率(>90%)、低折射率(<1.01)、低介電常數(1.0~2.0)、低聲速(100 m·s-1)和低熱導率(<0.02 W·m-1·K-1)。

硅溶膠

　　二氧化硅氣凝膠硅源主要有有機硅源和無機硅源兩個來源。

　　有機硅源主要有正硅酸乙酯（TEOS）、正硅酸甲酯(TMOS)、多聚硅氧烷(E40)、甲基三乙氧基硅烷等，是目前常用的原料，它們的優點是以此為原料的溶膠-凝膠過程穩定，材料結構可控，重復性好。但價格較高，導致產品成本高，嚴重影響大規模推廣應用；產生大量的中低濃度醇類副產物，處理困難；都為易燃物，使用存在安全隱患。

硅溶膠

　　無機硅源主要有水玻璃、稻殼灰、堿性硅溶膠，水玻璃價格低但雜質含量高，致使凝膠顆粒較大、網絡結構不完整，且凝膠時產生大量的無機鹽，需用大量的水反復進行替代，效率低；稻殼灰必須先進行稻殼的徹底焚燒，資源有限，成本高，得到的有限無定形二氧化硅用堿溶解、再加酸凝膠，制備步驟長，同樣無法解決水玻璃作為硅源的類似缺陷。堿性硅溶膠的基本成份是無定型的二氧化硅，多以膠團形態均勻分散在水中，是硅酸的多分子聚合物的膠體溶液，它的優點是價格便宜，用單質硅生產的堿性堿性硅溶膠純度高，凝膠時只使用少量的酸，生成的鹽對凝膠結構影響小，但商品堿性硅溶膠往往需要添加穩定劑，影響凝膠和老化時間，不利于規模化生產，目前文獻報道凝膠顆粒大，骨架不夠牢固，制得的氣凝膠產物強度低，孔徑偏大，性能指標跟有機硅源比還有差距，但成本相對較低，生產綠色環保。