【摘 要】
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为改善硅基气凝胶制备难度大、力学性能差与高温稳定性差等问题,本文基于有机/无机复合的结构设计思路,制备了两种有机/无机复合硅基气凝胶,包括聚硅氧烷/二氧化硅复合硅基气凝胶、聚硅氧烷/莫来石纤维复合硅基气凝胶。分别研究了两种复合气凝胶制备的反应机理,讨论了有机/无机组分比例等对复合气凝胶结构与性能的影响。所制备的有机/无机复合气凝胶具有较高的比表面积、较低的导热系数和较高的力学性能,同时具有一定的高
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为改善硅基气凝胶制备难度大、力学性能差与高温稳定性差等问题,本文基于有机/无机复合的结构设计思路,制备了两种有机/无机复合硅基气凝胶,包括聚硅氧烷/二氧化硅复合硅基气凝胶、聚硅氧烷/莫来石纤维复合硅基气凝胶。分别研究了两种复合气凝胶制备的反应机理,讨论了有机/无机组分比例等对复合气凝胶结构与性能的影响。所制备的有机/无机复合气凝胶具有较高的比表面积、较低的导热系数和较高的力学性能,同时具有一定的高温稳定性。上述结构设计思路提升了硅基气凝胶的综合性能,有助于拓宽硅基气凝胶的应用范围。一方面,以硅酸四乙酯（TEOS）为无机气凝胶前驱体,以聚甲基氢硅氧烷（PHMS）为有机气凝胶前驱体,选取乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）为偶联剂,制备了具有低导热率和高抗压强度的PHMS/VTES-Si O2复合气凝胶。本文的研究证明了PHMS/VTES复合体可以通过包覆的方式与Si O2气凝胶颗粒复合,从而能够在保持气凝胶网络结构和不显著降低隔热性能的基础上提升气凝胶的抗压强度和高温稳定性。本文讨论了PHMS/VTES复合体影响复合气凝胶网络结构与隔热、力学性能的机理。当复合气凝胶原料配比为PHMS:VTES:TEOS=1:0.3:5时,复合气凝胶能够在获得最佳隔热性能的同时,具备较好的力学性能,实现隔热与力学性能的平衡。同时,复合气凝胶具有一定的高温稳定性,实现了综合性能的提升。此外,这项工作拓展了复合气凝胶的研究思路,提出了一种引入长链分子和小分子硅烷的复合思路,这一思路对进一步提升硅基气凝胶的力学性能和高温稳定性具有较好启迪的作用。另一方面,以聚甲基氢硅氧烷（PHMS）和四甲基四乙烯基环四硅氧烷（D4Vi）为有机气凝胶前驱体,以环己烷为溶剂,以莫来石纤维为无机增强体,采用溶胶浸渍的方法实现有机组分与无机组分的复合,在铂催化剂的催化下实现交联,通过水热反应制得了聚硅氧烷/莫来石纤维复合硅基气凝胶。本文改进了制备工艺,在常压干燥前使用正己烷对湿凝胶进行溶剂置换,从而改善了常压干燥的效果。本文证明了通过引入无机莫来石纤维这一方法,可以获得具有一定隔热性能、力学性能和较好成形性的有机/无机复合硅基气凝胶。
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