SiO₂氣凝膠是以空氣為介質的固體納米材料,它擁有超高的孔隙率和比表面積,這使它有著異于常規(guī)固體材料的性質,如極低的熱導率,極低的聲速,極低的折射率等,但極低的彈性模量使SiO₂氣凝膠具有非常大的脆性,限制了它的應用。而且SiO₂氣凝膠傳統(tǒng)的干燥——超臨界干燥成本高昂,具有很高的危險性,難以實現(xiàn)大批量的生產(chǎn)。本文研究了常壓干燥制備SiO₂氣凝膠的最佳工藝,采用原位復合的方法將SiO₂氣凝膠負載于玄武巖非織造纖維氈上,并使用氧化石墨烯和納米二氧化鈦對其改性。采用酸堿兩步、溶膠-凝膠法,以正硅酸乙酯(TEOS)為原料,經(jīng)凝膠、老化、溶劑交換后,采用三甲基氯硅烷(TMCS)疏水改性,常壓干燥制備SiO₂氣凝膠,對SiO₂氣凝膠的化學結構、形貌、熱穩(wěn)定性等進行表征,研究了不同因素對SiO₂氣凝膠性能的影響,確定了最佳工藝。結果表明:n(TEOS):n(乙醇):n(水):n(氨水):n(鹽酸)=1:4:7:1.25×10<...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 SiO₂氣凝膠簡介
    1.2 SiO₂氣凝膠的結構和物理性能
    1.3 SiO₂氣凝膠的制備方法
        1.3.1 溶膠-凝膠法
        1.3.2 老化
        1.3.3 改性
        1.3.4 干燥
    1.4 增強SiO₂氣凝膠的制備及其國內外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 衍生法制備純柔性氣凝膠
        1.4.2 聚合物增強柔性氣凝膠
        1.4.3 纖維增強柔性氣凝膠
    1.5 SiO₂氣凝膠的應用
        1.5.1 隔熱材料
        1.5.2 聲學材料
        1.5.3 吸附催化材料
    1.6 玄武巖纖維簡介
    1.7 課題研究內容
2 常壓干燥二氧化硅氣凝膠的制備及性能研究
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗原料和儀器
        2.2.2 SiO₂氣凝膠制備
        2.2.3 性能表征
    2.3 結果與討論
        2.3.1 SiO₂氣凝膠制備工藝探討
            2.3.1.1 醇硅比對SiO₂氣凝膠凝膠時間和密度的影響
            2.3.1.2 水硅比對SiO₂氣凝膠凝膠時間和密度的影響
            2.3.1.3 酸堿催化劑的量對SiO₂氣凝膠凝膠時間和密度的影響
        2.3.2 SiO₂氣凝膠性能研究
            2.3.2.1 SiO₂氣凝膠的形貌分析
            2.3.2.2 SiO₂氣凝膠熱失重分析
            2.3.2.3 SiO₂氣凝膠XRD圖譜分析
            2.3.2.4 SiO₂氣凝膠FTIR圖譜分析
            2.3.2.5 SiO₂氣凝膠導熱系數(shù)分析
    2.4 本章小結
3 二氧化硅氣凝膠/玄武巖纖維氈(SBF)性能的研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗原料和儀器
        3.2.2 SiO₂氣凝膠/玄武巖纖維氈(SBF)的制備
        3.2.3 性能表征
    3.3 結果與討論
        3.3.1 SBF的制備工藝探討
            3.3.1.1 醇硅比對SBF凝膠時間和密度的影響
            3.3.1.2 水硅比對SBF凝膠時間和密度的影響
            3.3.1.3 SiO₂氣凝膠在SBF中的質量分數(shù)
        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圖譜分析
            3.3.2.4 SBF的FTIR圖譜分析
            3.3.2.5 SBF的接觸角分析
            3.3.2.6 SBF的導熱系數(shù)分析
            3.3.2.7 SBF的熱失重分析
            3.3.2.8 SBF的力學性能分析
            3.3.2.9 SBF的吸音系數(shù)分析
    3.4 本章小結
4 GO摻雜二氧化硅氣凝膠/玄武巖纖維氈(GO/SBF)性能的研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗原料和儀器
        4.2.2 GO摻雜SiO₂氣凝膠/玄武巖復合纖維氈(GO/SBF)的制備
        4.2.3 性能表征
    4.3 結果與討論
        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圖譜分析
        4.3.4 GO/SBF的FTIR圖譜分析
        4.3.5 GO/SBF的接觸角分析
        4.3.6 GO/SBF的導熱系數(shù)分析
        4.3.7 GO/SBF的熱失重分析
        4.3.8 GO/SBF的力學性能分析
        4.3.9 GO/SBF的吸附性能分析
        4.3.10 GO/SBF的吸音系數(shù)分析
    4.4 本章小結
5 二氧化鈦摻雜二氧化硅氣凝膠/玄武巖纖維氈性能的研究
    5.1 前言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗原料和儀器
        5.2.2 TiO₂摻雜SiO₂氣凝膠/玄武巖纖維復合氈的制備
        5.2.3 性能表征
    5.3 結果與討論
        5.3.1 二氧化鈦摻雜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的密度與孔隙率
            5.3.1.3 TiO₂/SBF的XRD圖譜分析
            5.3.1.4 TiO₂/SBF的FTIR圖譜分析
            5.3.1.5 TiO₂/SBF的導熱系數(shù)分析
            5.3.1.6 TiO₂/SBF的熱失重分析
            5.3.1.7 TiO₂/SBF的力學性能分析
            5.3.1.8 TiO₂/SBF的吸音系數(shù)分析
        5.3.2 二氧化鈦摻雜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的密度與孔隙率
            5.3.2.3 TiO₂/GO/SBF的XRD圖譜分析
            5.3.2.4 TiO₂/GO/SBF的FTIR圖譜分析
            5.3.2.5 TiO₂/GO/SBF的接觸角分析
            5.3.2.6 TiO₂/GO/SBF的導熱系數(shù)分析
            5.3.2.7 TiO₂/GO/SBF的熱失重分析
            5.3.2.8 TiO₂/GO/SBF的力學性能分析
            5.3.2.9 TiO₂/GO/SBF的吸附性能分析
            5.3.2.10 TiO₂/GO/SBF的吸音系數(shù)分析
    5.4 本章小結
6 結論
參考文獻
附錄
致謝



本文編號：3968978