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气凝胶是一种具有三维网状结构的纳米多孔固体材料,具有超轻、绝热、隔音、吸能等许多优良性能,应用前景广阔。SiO2气凝胶是目前研究和实际应用中最多的一类气凝胶,但由于亲水性、力学性能差、制备工艺复杂等原因,阻碍了其应用和推广。对SiO2气凝胶进行改性,制备复合SiO2气凝胶是解决上述问题的重要方法之一。通过溶胶凝胶和常压干燥工艺制备复合SiO2气凝胶,对样品进行结构和性能表征与分析,研究SiO2气凝胶疏水改性、聚合物交联和纤维增强的改性效果。首先,通过-CH3基替换实现SiO2气凝胶从亲水到疏水转变。以三甲基氯硅烷(TMCS)作为疏水剂,用正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用溶胶—凝胶法制得SiO2湿凝胶,再通过浸泡对SiO2湿凝胶进行疏水改性,最后常压干燥得到疏水SiO2气凝胶。对样品的密度、微观结构、疏水性、官能团和物相等性能进行了表征。结果表明SiO2湿凝胶经过疏水处理后,常压干燥得到具有纳米多孔结构的低密度SiO2气凝胶,并且表现出良好的疏水性。其次,通过异氰酸酯与-NH3基交联对SiO2气凝胶进行了聚合物改性。以TEOS和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为混合硅源,分别用N3200和N3390作为交联剂,将SiO2湿凝胶浸泡于交联溶液,常压干燥得到聚合物交联SiO2气凝胶。对样品的密度、微观结构、热稳定性、有机物含量、官能团和抗压强度等性能进行表征。结果表明SiO2气凝胶通过聚合物交联后,没有开裂现象,仍具有纳米多孔结构,密度降低30%并且抗压强度提高3倍。聚合物层与SiO2骨架之间通过化学键连接,聚合物含量在55%左右。最后,通过纤维掺杂来增强SiO2气凝胶的力学性能。分别以短切玻璃纤维、短切碳纤维和玻璃纤维布作为掺杂纤维,来增强疏水SiO2气凝胶和聚合物交联SiO2气凝胶的力学性能。对样品的密度、抗折强度、微观结构等性能进行了表征。结果表明气凝胶与纤维复合后密度增大10%左右,但其抗折强度提升将近一倍。相比于短切玻璃纤维,短切碳纤维有更好的增强效果,相同添加量的玻璃纤维布增强效果更佳。