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随着中国的发展由高速阶段迈向高质量阶段,人民生活水平不断提高,人们日益重视节能问题和环保问题。纳米多孔材料的孔隙处于纳米尺度,因而表现出优秀的隔热性能,是节能材料领域的热门研究对象。将纳米多孔材料引入到节能材料领域中制备一种超级隔热材料,不仅绿色环保,还能节约大量能源,其应用价值和市场前景非常广泛,是继纳米多孔材料在催化、吸附与分离、离子交换、新型材料组装和电化学等领域应用的基础上逐渐发现和发展起来的,现阶段受到科学界的重点关注。 目前,国内外对纳米材料的研究非常火热,但是对于纳米粒子的分散性研究尤其是多孔纳米粒子的分散性研究比较少见。在当前能源日益紧张的形势下,研究疏水多孔材料在水相、有机相及它们的混合相中的分散行为,有助于推动隔热材料领域的进步,对于保温节能、涂料化工、油污处理等应用具有重要意义。 本文中,我们重点对亲水及疏水的多孔二氧化硅颗粒材料在无机相和有机无机混合相中的分散行为进行了研究。第一,考察了疏水多孔二氧化硅颗粒材料在无机相水相中的分散行为,研究了分散剂的种类和用量、pH值、多孔材料的浓度对水分散浆料性能的影响,研究了分散方法以及分散时间等工艺过程对制备多孔材料水分散浆料稳定性的影响。经过试验,最终结果表明,当浆料pH在9附近,多孔硅含量为10%(wt.%)、加入分散剂PASS的量为1.75%(wt.%)时,利用高速分散机分散15min,然后利用超声波超声30min,最后利用球磨机球磨分散4h进行混合分散,制备出了分散良好的多孔材料水分散浆料。对该浆料进行检测,其透光率低至22%,30天静置后沉降率低至27.3%。将该浆料进行二次干燥,对多孔硅进行疏水角测试,分散并干燥后的疏水角仅比分散前的疏水角降低了9.5°,比表面积从867.2m2/g降到584.6m2/g,多孔结构得到很好保留。 第二,考察了疏水多孔二氧化硅颗粒材料在水和苯丙的有机无机混合相中的分散行为,研究了有机相苯丙的的含量这一因素对水和苯丙混合分散液的影响,同时探究了球磨过程中球磨时间、球料比以及球磨粒径三个因素对水和苯丙混合分散液性能的影响。实验结果表明,当有机相浓度为30%时,分散液在一个月后的沉降率只有9.2%,分散液的粘度可以达到390mPa.s,经过分散的疏水多孔硅的比表面积可以达到342.3m2/g,分散液经干燥其涂层的附着力达到2级,铅笔硬度测定为HB。涂层厚度2mm时,一边为100℃时的隔热的温差能达到34.2℃。此时分散液的综合性能达到最佳状态。球磨时间为4h时,分散液在一个月后的沉降率为9.5%,分散后疏水多孔硅的比表面积仍然有111.3°;磨球粒径为3mm时,分散液在一个月后的沉降率为9.7%,疏水多孔硅的比表面积在分散后仍然可以达到330.7m2/g;当球料比在7∶1的情况下,沉降率可以降低到只有8.8%。 第三,考察了亲水多孔二氧化硅颗粒材料在水和乙醇的有机无机混合相中的分散行为,研究了氨水用量的影响。从实验结果中我们可以知道,硅微球的粒径随着氨水用量的增加而不断增大,当氨水用量为1.2ml时,分散液中除了含有粒径为219nm的硅微球外,还存在粒径在30nm左右的次级粒子。亲水硅微球的粒径越大,水和乙醇混合分散液的稳定性越差,其光透过率也越低,尤其是当粒径超过200nm后,其沉降相当显著,图片显示光透过率近乎为0。对于硅微球来说,过小的粒径或次级粒子的形成会是降低其比表面积的两个因素。