本文以正硅酸乙酯（TEOS）为主硅源，通过溶胶-凝胶、常压干燥制备工艺，分别研究了硅氧烷化合物共聚制备块状SiO₂气凝胶、胶黏剂/气凝胶复合隔热材料和有机硅改性PU原位共聚制备块状SiO₂气凝胶的工艺过程，在提高材料疏水性的同时试图进一步提高其机械强度。具体的研究内容如下：选用TEOS和甲基三乙氧基硅烷（MTOS）为共聚硅源，无水乙醇和水组成反应介质，三甲基氯硅烷（TMCS）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）为原位疏水改性剂，利用TMCS水解后的酸性催化剂作用，进行水解和缩聚反应，后期加入氨水在pH约为6.5条件下促进水解和缩聚反应的完全进行，常压干燥制备得到低密度的中孔纳米SiO₂气凝胶。探索了不同改性剂浓度对气凝胶性能的影响，并利用扫描电子显微镜、N₂-吸附仪、傅里叶变换红外分析、X射线衍射、热分析仪分别对气凝胶结构和性能进行了表征。利用PU改性的酚醛树脂胶通过浇注成型的方法制备了整体块状的SiO₂气凝胶复合隔热材料，测量其密度为0.351g/cm³，常温下导热系数为0.085W m·K，满足作为隔热材料的基本要求。利用端羟基聚二甲基硅氧烷、聚丙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯为原料，控制投料比和顺序，制备了-NCO端基改性聚氨酯（PDMS-PU），用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）对其封端，得到端硅氧烷PDMS-PU聚合物。探讨了分子量大小对该聚合物热稳定性的影响，结果表明其热稳定性随着分子量的增大而增加。以封端后的PDMS-PU聚合物和TEOS为原料，通过溶胶-凝胶法制备了块状的SiO₂气凝胶。结果表明：所得到的气凝胶材料具有低密度（0.158/cm³），高气孔率（92.78%），较大孔体积（1.43cm³/g）、平均孔径（23nm）和比表面积（634.02m²/g）。说明相比较于利用硅氧烷化合物共聚得到的气凝胶，该气凝胶的密度更低，气孔率更大，疏水耐温性也更高。