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作为一种结构可控的纳米多孔材料,SiO2气凝胶具有低导热系数、轻质环保、稳定性好等特点,是世界上隔热性能最好的固体材料,已经被广泛地应用于在隔热领域。然而针对SiO2气凝胶的制备方面目前仍存在着一些问题:采用超临界干燥法制备SiO2气凝胶,对设备要求高,可操作性差;采用常压干燥法制备SiO2气凝胶,可操作性强,但在制备过程中,多步溶剂替换工艺存在着替换周期长、有机溶剂消耗量大的缺点,并且后续的干燥过程中凝胶的孔隙结构将要承受巨大的收缩压力,极易被破坏。本课题将采用常压干燥法制备SiO2气凝胶,对多步溶剂替换工艺进行优选,提高溶剂替换的效率,并在常压干燥前对凝胶进行疏水性的表面改性,减少在干燥过程中凝胶的孔隙结构被破坏。将自制的SiO2气凝胶应用于织物的隔热涂层整理,以期获得一种性能优异的隔热涂层织物,为新型纺织隔热涂层织物的开发提供一种新途径。具体内容和结果如下:第一部分:SiO2气凝胶的制备及性能研究。以正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源前驱体,采用常压干燥法制备SiO2气凝胶。通过研究TEOS、H2O和EtOH摩尔比、凝胶pH对SiO2气凝胶密度和导热系数的影响,优化了其制备工艺条件。结果表明,SiO2凝胶的优化制备工艺条件为TEOS、H2O和EtOH摩尔比为1:5:8,凝胶pH=6。针对多步溶剂替换存在的替换周期长、有机溶剂消耗量大的缺点,研究了不同的溶剂替换工艺对SiO2气凝胶结构和性能的影响。结果表明,采用抽滤和多步溶剂替换的组合工艺,可在半小时内快速完成溶剂替换,有机溶剂的消耗量也大大减少,所制的SiO2气凝胶具有更好的结构和性能。以三甲基氯硅烷(TMCS)作为疏水性的表面改性剂,研究了表面改性对SiO2气凝胶结构和性能的影响。结果表明,改性剂的最佳用量为TEOS和TMCS摩尔比为1:1,改性时间为6h,所制的SiO2气凝胶具有极小的密度0.068g/cm3,极高的孔隙率96.90%,其导热系数最低可达到0.0274W/(m·k)。采用FTIR、SEM、全自动比表面积与孔径分析仪、水接触角测试仪表征和测试了SiO2气凝胶的结构与性能。结果表明,所制的SiO2气凝胶具有典型的纳米级多孔网络结构,平均孔径为16.86nm,孔隙分布均匀,具有良好的疏水性。第二部分:SiO2气凝胶隔热涂层织物的制备及性能研究。为了解决夏季极端高温天气对人们产生的不利影响,以自制的疏水性SiO2气凝胶为隔热功能材料,通过研究不同分散介质对疏水性SiO2气凝胶分散性的影响,优选体积分数为50%的乙醇溶液作为分散介质,并以水性聚氨酯为粘合剂,配制隔热涂层整理剂,对纯棉织物进行涂层整理,制备疏水性SiO2气凝胶隔热涂层织物。研究了SiO2气凝胶的含量、水性聚氨酯的含量对涂层织物隔热性能的影响,优化了涂层整理工艺条件,测试了涂层织物的隔热性能,并与未改性SiO2气凝胶涂层织物进行比较。结果表明,当疏水性SiO2气凝胶的含量为2.0%wt,水性聚氨酯的含量为25%wt时,经红外加热灯照射30min后,涂层织物的正反面温差可达4.4℃,比未改性SiO2气凝胶涂层织物提高了3.6℃,涂层织物具有较好的隔热性能。对涂层织物的微观形貌、手感、机械性能、织物厚度与涂层克重进行了表征和测试。结果表明,涂层织物的纤维表面附着有大量疏水性SiO2气凝胶颗粒,其手感较纯棉织物有所下降,而涂层织物的断裂强力与撕破强力较纯棉织物分别呈现增加与下降的趋势,经疏水性SiO2气凝胶涂层整理后,涂层织物的厚度与涂层克重均有所增加,分别达到0.39mm、32g/m2。第三部分:复合隔热涂层织物的制备及性能研究。为了探究复合隔热功能材料对涂层织物隔热性能的影响,以自制的疏水性SiO2气凝胶和金红石型TiO2复合作为隔热功能材料,以水性聚氨酯为粘合剂,对纯棉织物进行涂层整理,制备复合隔热涂层织物。研究了SiO2气凝胶和TiO2的质量比对复合涂层织物隔热性能的影响,确定了SiO2气凝胶和TiO2的最佳质量比为4:6,经红外加热灯照射30min后,复合隔热涂层织物的正反面温差可达7.4℃,分别比SiO2气凝胶隔热涂层织物与TiO2隔热涂层织物提高了3.0℃和2.2℃,复合隔热涂层织物具有更加优异的隔热性能。对复合隔热涂层织物的微观形貌、手感、机械性能、织物厚度与涂层克重进行了表征和测试。结果表明,在复合隔热涂层织物的表面,涂层膜在纤维间形成了海绵状蜂窝结构,并且充满了大量的小孔,复合隔热涂层织物的手感优于SiO2气凝胶隔热涂层织物、TiO2隔热涂层织物。复合隔热涂层织物的断裂强力和撕破强力,均与SiO2气凝胶隔热涂层织物、TiO2隔热涂层织物接近。复合隔热涂层织物的厚度与涂层克重分别为0.41mm、45g·m-2,较SiO2气凝胶隔热涂层织物的厚度与涂层克重均有所增加,与TiO2隔热涂层织物接近。研究表明,以常压干燥法制备SiO2气凝胶,采用抽滤和多步溶剂替换的组合工艺,可以大大提高溶剂替换的效率;在干燥前对凝胶进行疏水性的表面改性,减少了干燥过程中凝胶孔隙结构被破坏,有效地改善了SiO2气凝胶的隔热性能;将SiO2气凝胶应用于织物的隔热涂层整理,可以赋予织物良好的隔热性能;将SiO2气凝胶与TiO2复合作为隔热功能材料应用于织物的隔热涂层整理,可以显著提高涂层织物的隔热性能。