论文硅气凝胶纤维复合毡制备是关于气凝胶方面的论文题目、论文提纲、气凝胶价格论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
摘 要：文章采用工业水玻璃为硅源,通过溶胶凝胶法制备了溶胶前驱体,将硅酸铝纤维和溶胶进行浸渍复合制备了硅气凝胶纤维复合毡.测量其导热系数表明,硅气凝胶的加入使纯纤维毡导热系数从0.035 W/（m·K）下降至0.021 W/（m·K）.复合毡绝热性能优异.
关键词：溶胶凝胶；硅气凝胶；复合毡；绝热性能
中图分类号：TQ427.26 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）14-0161-02
1 实验背景
硅气凝胶是一种超级无机绝热材料,其由SiO2胶体构成的纳米级多孔材料,孔隙率高达80%～99.8%,孔隙大小在50 nm以内,具有极低的密度,号称最轻的固体或固体烟.硅气凝胶凭借其独特的纳米孔和密度优势使其在绝热保温领域性能极其突出,导热系数很低.而且耐高温（一般在800 ℃情况下结构变化不明显）,是目前绝热性能最优异的固体绝热材料,应用前景广泛.但是纯硅气凝胶强度低（制品抗压强度仅为1～1.3 MPa）,韧性差,吸水性较大等缺点,不能单纯作为块体材料用于绝热保温工程上.同时目前硅气凝胶制备工艺复杂,成本较高,还不能规模化生产.
为了克服硅气凝胶本身的低强度、高脆性缺点,本实验设法对硅气凝胶进行纤维增强、增韧,制备了纤维毡复合材料,以扩大其在绝热保温领域应用.
目前国内外制备方法通常有两种
①在凝胶过程中加入增强增韧材料.
②先制成硅气凝胶粉末,然后再掺加增强纤维和粘结剂,经模压或浇注制成块体复合材料.用于增强硅气凝胶的纤维常为无机纤维,例如：硅酸铝纤维、莫来石纤维、玻璃纤维等.增强颗粒常用硬硅钙石、高岭土、蒙脱土等.
纵观目前国内外增强增韧的硅气凝胶复合材料研究,可以看到,通过添加无机纤维或颗粒,采用粘结连接或烧结连接成型为块体硅气凝胶复合材料,可显著提高其力学性能,但是导热系数高的增强相互连结却使复合材料的导热系数快速增加,消弱甚至消除了硅气凝胶超级绝热性能的特点.这就提出了如何能够最大限度发挥硅气凝胶超级绝热性能,同时还能使增强体起作用,使块体的硅气凝胶复合材料即满足绝热工程使用的力学性能又具有优异的绝热性能的问题.
本实验采用了成本较低的水玻璃为原料,以溶胶凝胶法制备溶胶体,通过浸渍法使硅酸铝纤维和溶胶液相融合,再通过溶胶交换干燥等步骤制备出了硅气凝胶纤维复合毡,保留了纳米孔结构和极低的密度,最大限度发挥硅气凝胶超级绝热性能,同时还能增强了基体.
实验结果表明,制备的硅气凝胶纤维复合毡绝热性能优异.
2 实验原料
工业水玻璃、离子交换树脂、硅酸铝纤维、三 氯硅烷、硫酸、氨水、正己烷、去离子水、无水乙醇、正硅酸乙酯.
3 硅气凝胶纤维复合毡的制备工艺
硅气凝胶纤维复合毡的制备工艺如图1所示.
工业水玻璃加去离子水稀释,进行离子交换法制去除钠离子,备出硅酸溶胶液并调节pH值,将硅酸铝纤维毡浸渍在溶胶体系中,放置进行凝胶；用三 氯硅烷/正己烷混合溶液表面修饰；在正己烷溶液中进行溶剂交换数天后值得硅气凝胶纤维复合毡复合材料.
4 实验结果分析
4.1 体系pH值对硅气凝胶密度的影响
本实验调节了不同pH值大小的溶胶体系来制备硅气凝胶毡,实验结果如图2所示,当体系pH为4.5左右时所得硅气凝胶密度最小.
4.2 硅气凝胶毡微观结构分析
通过对所制备的硅气凝胶毡进行扫描电镜分析结果如图3所示,硅气凝胶附着于纤维表面对纤维间热传导起到一定的阻隔作用,降低了普通纯纤维毡在绝热性能方面的热桥效应.
4.3 硅气凝胶毡导热系数分析
本实验通过双平板导热仪对所制得的硅气凝胶纤维复合毡在常温下进行了导热系数的测量,同时测量了无添加硅气凝胶的纯硅酸铝纤维毡导热系数以便对 析硅气凝胶的加入对纤维毡绝热性能的提高效果,测量结果见表1.
测量结果显示纯硅酸铝纤维毡的常温导热系数为0.035 W/（m·K）,添加了硅气凝胶的纤维毡导热系数下降至0.021 W/（m·K）.比常温下空气的导热系数0.026 W/（m·K）还低.说明硅气凝胶的加入对提高纤维毡的绝热性能恭喜巨大,这和硅气凝胶本身优异的绝热性能密切相关.
参考文献：
[1] 邓忠生,魏建东,王珏,等.SiO2气凝胶结构及其热学特性研究[J].材料工程,1999,（12）.
[2] 梁庆宣.水镁石纤维增强SiO2气凝胶超级绝热材料研究[D].西安：长安大学,2006.
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参考文献：
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