SiO₂氣凝膠以其優(yōu)異的性能,如低密度、高孔隙率、高比表面積、低熱導(dǎo)率和獨特的孔結(jié)構(gòu)在許多領(lǐng)域有著極大的研究價值和廣闊的應(yīng)用前景。然而,SiO₂氣凝膠骨架特殊的串珠狀結(jié)構(gòu)造成了其力學(xué)性能差的缺點,阻礙著SiO₂氣凝膠的大規(guī)模應(yīng)用。針對這一問題,本文以聚合物增強改性氣凝膠為研究重點,分別采用溶液浸泡聚合物改性法、納米碳纖維聯(lián)合聚合物改性法及熱致相分離法制備了聚合物改性SiO₂氣凝膠,并對其結(jié)構(gòu)性能進行了表征分析,在改善氣凝膠的力學(xué)性能的同時,力求簡化制備工藝、減少有機溶劑用量、最大程度保留氣凝膠低密度高孔隙率的特點。具體研究內(nèi)容如下所示:（1）采用溶液浸泡聚合物改性法制備了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）改性SiO₂氣凝膠。以廉價的水玻璃為硅源,通過溶膠-凝膠法制備了 SiO₂濕凝膠,采用不同濃度的甲基丙烯酸甲酯單體/乙醇混合溶液對凝膠進行改性,在常壓干燥條件下制備了 PMMA改性Si02氣凝膠,并進一步研究了不同硅烷偶聯(lián)劑（TMSPM）濃度及聚合物單體濃度對改... 

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 氣凝膠概述
    1.2 SiO_2氣凝膠的特性及應(yīng)用
        1.2.1 SiO_2氣凝膠在保溫防火領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.2.2 SiO_2氣凝膠在生物醫(yī)藥領(lǐng)域等應(yīng)用
        1.2.3 SiO_2氣凝膠在吸附催化領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.2.4 SiO_2氣凝膠在聲學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.2.5 SiO_2氣凝膠在其他領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.3 SiO_2氣凝膠的制備
        1.3.1 溶膠-凝膠過程
        1.3.2 凝膠的老化
        1.3.3 常用干燥方法
    1.4 聚合物增強改性SiO_2氣凝膠的研究進展
        1.4.1 溶液浸泡聚合物改性法
        1.4.2 化學(xué)氣相沉積聚合物改性法
        1.4.3 納米碳纖維聯(lián)合聚合物改性
        1.4.4 其他增強改性方法
    1.5 熱致相分離法概述
        1.5.1 液-液相分離
        1.5.2 固-液相分離
    1.6 論文選題的意義和目的
    1.7 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.7.1 研究內(nèi)容
        1.7.2 技術(shù)路線
2 聚甲基丙烯酸甲酯改性SiO_2氣凝膠的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 原料及設(shè)備
        2.2.2 SiO_2濕凝膠的制備
        2.2.3 聚甲基丙烯酸甲酯改性SiO_2氣凝膠的制備
        2.2.4 疏水SiO_2氣凝膠的制備
        2.2.5 SiO_2氣凝膠的結(jié)構(gòu)及性能測試
    2.3 聚甲基丙烯酸甲酯改性SiO_2氣凝膠的制備機理
        2.3.1 水玻璃制備SiO_2氣凝膠的溶膠-凝膠過程
        2.3.2 PMMA對SiO_2氣凝膠的改性機理
        2.3.3 SiO_2氣凝膠的表面疏水改性機理
        2.3.4 PMMA改性SiO_2氣凝膠的紅外光譜分析
    2.4 硅烷偶聯(lián)劑對氣凝膠結(jié)構(gòu)性能的影響
        2.4.1 不同硅烷偶聯(lián)劑濃度對氣凝膠微觀形貌的影響
        2.4.2 不同硅烷偶聯(lián)劑濃度對改性氣凝膠熱穩(wěn)定性的影響
    2.5 聚合物單體濃度對氣凝膠結(jié)構(gòu)性能的影響
        2.5.1 不同聚合物單體濃度對SiO_2氣凝膠物理性能的影響
        2.5.2 不同聚合物單體濃度對SiO_2氣凝膠微觀形貌與孔結(jié)構(gòu)的影響
        2.5.3 PMMA改性氣凝膠的力學(xué)性能
    2.6 本章小結(jié)
3 納米碳纖維聯(lián)合聚甲基丙烯酸甲酯改性SiO_2氣凝膠的制備及性能
    3.1 引言
    3.2 原料及設(shè)備
    3.3 納米碳纖維的分散
        3.3.1 納米碳纖維懸浮液的制備
        3.3.2 納米碳纖維的分散性能研究
        3.3.3 納米碳纖維的分散機理討論
    3.4 表面活性劑對氣凝膠結(jié)構(gòu)性能的影響
        3.4.1 添加表面活性劑的SiO_2氣凝膠的制備
        3.4.2 N_2吸附-脫附曲線及孔徑分布
        3.4.3 添加表面活性劑的氣凝膠的微觀形貌
        3.4.4 添加表面活性劑的氣凝膠表面分形特征
    3.5 CNFs/PMMA改性SiO_2氣凝膠
        3.5.1 CNFs/PMMA改性SiO_2氣凝膠的制備
        3.5.2 CNFs摻雜SiO_2氣凝膠的制備
        3.5.3 CNFs/PMMA改性SiO_2氣凝膠的微觀形貌及孔結(jié)構(gòu)
        3.5.4 CNFs摻雜PMMA改性SiO_2氣凝膠的紅外透過率分析
        3.5.5 CNFs/PMMA改性SiO_2氣凝膠的熱性能
    3.6 本章小結(jié)
4 熱致相分離法制備聚甲基丙烯酸甲酯改性SiO_2氣凝膠及性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 原料及設(shè)備
        4.2.2 PMMA溶液的制備及濁點溫度的測定
        4.2.3 TIPS法制備PMMA改性SiO_2醇凝膠
        4.2.4 CO_2超臨界干燥
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 PMMA在乙醇/水(V_(EtOH):V_(H_2O)=4:1)混合溶劑中的溶解
        4.3.2 PMMA溶液濃度對改性氣凝膠基本性能的影響
        4.3.3 TIPS法制備PMMA改性SiO_2氣凝膠的紅外吸收光譜
        4.3.4 TIPS法制備PMMA改性SiO_2氣凝膠的微觀形貌及孔結(jié)構(gòu)
        4.3.5 TIPS法制備PMMA改性SiO_2氣凝膠的熱性能
        4.3.6 TIPS法制備PMMA改性SiO_2氣凝膠的力學(xué)性能
    4.4 本章小結(jié)
5 乙烯-乙烯醇共聚物增強改性SiO_2氣凝膠的制備及性能
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 原料及設(shè)備
        5.2.2 乙烯-乙烯醇共聚物溶液的制備
        5.2.3 乙烯-乙烯醇共聚物改性SiO_2醇凝膠的制備
        5.2.4 CO_2超臨界干燥
        5.2.5 結(jié)構(gòu)及性能表征
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 EVOH改性氣凝膠的基本性能
        5.3.2 EVOH改性氣凝膠的紅外光譜
        5.3.3 EVOH改性氣凝膠的微觀形貌及孔結(jié)構(gòu)
        5.3.4 EVOH改性氣凝膠的熱性能
        5.3.5 EVOH改性氣凝膠的力學(xué)性能
    5.4 改性方法與材料性能對比
        5.4.1 改性方法對比
        5.4.2 力學(xué)性能對比
        5.4.3 熱學(xué)性能對比
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]SiO2氣凝膠干燥技術(shù)的研究進展[J]. 孟繼智,李娟娟,石友昌,陳武超,閆磊,高歌.  化工科技. 2016(02)
[2]復(fù)合增強型SiO2氣凝膠的一步法快速制備與性能表征[J]. 劉光武,周斌,倪星元,劉燕剛.  硅酸鹽學(xué)報. 2015(07)
[3]新型力學(xué)性能增強二氧化硅氣凝膠塊體隔熱材料[J]. 邵再東,張穎,程璇.  化學(xué)進展. 2014(08)
[4]遮光劑對SiO2氣凝膠熱輻射特性影響的理論研究[J]. 蘇高輝,楊自春,孫豐瑞.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2014(05)
[5]硅藻土制備介孔SiO2氣凝膠[J]. 王寶民,宋凱,韓瑜,張婷婷,王立久.  土木建筑與環(huán)境工程. 2013(02)
[6]酸種類對以硅溶膠為原料、常壓制備的SiO2氣凝膠性能的影響[J]. 盧斌,孫俊艷,魏琪青,胡科,周強.  硅酸鹽學(xué)報. 2013(02)
[7]納米復(fù)合隔熱材料輻射與導(dǎo)熱耦合傳熱[J]. 趙俊杰,段遠(yuǎn)源,王曉東,王補宣.  工程熱物理學(xué)報. 2012(12)
[8]氣凝膠-遮光劑復(fù)合材料中遮光劑的輻射特性[J]. 孫奪,王曉東,段遠(yuǎn)源,趙俊杰.  應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報. 2012(S1)
[9]二氧化硅氣凝膠的氣相熱導(dǎo)率模型分析[J]. 段遠(yuǎn)源,林杰,王曉東,趙俊杰.  化工學(xué)報. 2012(S1)
[10]粉煤灰制備SiO2氣凝膠及其復(fù)合材料的研究進展[J]. 王寶民,馬海楠,韓瑜,張源.  材料導(dǎo)報. 2012(09)

博士論文
[1]介孔SiO2材料及相應(yīng)復(fù)合氣凝膠體系的合成[D]. 趙善宇.大連理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]利用高鋁粉煤灰制備氧化硅氣凝膠的實驗研究[D]. 王蕾.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 2006



本文編號：3656618