本發明涉及功能材料技術領域，具體涉及一種常壓干燥制備疏水性SiO₂氣凝膠的方法。

背景技術：

氣凝膠是一種超輕的，以氣體為分散介質的具有三維網絡結構的多孔性凝聚態物質，其密度極低，氣孔率可高達80％~99.8％，比表面積可高達1000m²/g，這些特點使氣凝膠在熱學、力學、聲學、光學等方面均具有優異的性質，使其在超級隔熱材料有廣泛的應用。制備氣凝膠一般需要經過溶膠-凝膠和凝膠干燥兩個工藝，干燥的方法主要為超臨界干燥法和非超臨界干燥法，其中超臨界干燥方法發展的時間最長也較為成熟。然而，由于超臨界技術在應用上存在耗能高且危險性大，設備復雜的缺點，限制了塊狀氣凝膠的大規模推廣應用。與超臨界干燥相比，常壓干燥技術所需設備簡單、便宜，且只要技術成熟就能進行連續性和規模化生產。因此目前非超臨界干燥技術的主要研究方向是常壓干燥。 SiO₂氣凝膠具有多孔結構，未經疏水改性的氣凝膠表面帶有大量羥基，容易吸附空氣中的水分，引起孔洞收縮和凝膠骨架坍塌。這些因素限制了親水性SiO₂氣凝膠的應用，因此制備疏水性的SiO₂氣凝膠對提高其實際運用具有重要意義。

技術實現要素：

本發明旨在提出一種常壓干燥制備疏水性SiO₂氣凝膠的方法。

本發明的技術方案在于：

常壓干燥制備疏水性SiO₂氣凝膠的方法，包含如下步驟：

將正硅酸四乙酯、無水乙醇、去離子水按混合，在磁力攪拌下加入鹽酸，使溶液pH 值處于3~4之間，然后充分攪拌；隨后用稀氨水調節溶液pH值至6~8；，然后將混合液密封置于室溫下使其凝膠化；

將所得凝膠在無水乙醇中老化，然后用正己烷進行溶劑置換以替換孔洞內殘留的乙醇溶劑；然后加入一定比例的三甲基氯硅烷和正己烷的改性液對凝膠進行表面改性處理，以獲得具有疏水性的SiO₂氣凝膠；

改性結束后對SiO₂氣凝膠表面進行清洗.最后將SiO₂氣凝膠進行分級干燥，得到具有疏水性的SiO₂氣凝膠樣品。

所述的鹽酸的濃度為1mol/L。

所述的稀氨水的濃度為0.1mol/L。

所述的攪拌時間為3h。

所述的老化時間為48h。

所述的對SiO₂氣凝膠表面進行清洗時用正己烷。

本發明的技術效果在于：

本發明以正硅酸四乙酯為原料，采用三甲基氯硅烷作為表面疏水改性劑對凝膠進行疏水改性，通過常壓干燥的方法成功的制備了SiO₂凝膠，并且具有優異的疏水性。且改性后的氣凝膠骨架表面的羥基基團被硅甲基基團所取代，使得制備的SiO₂氣凝膠具有疏水性，顆粒比較均勻。

具體實施方式

常壓干燥制備疏水性SiO₂氣凝膠的方法，包含如下步驟：

將正硅酸四乙酯、無水乙醇、去離子水按混合，在磁力攪拌下加入鹽酸，使溶液pH 值處于3~4之間，然后充分攪拌；隨后用稀氨水調節溶液pH值至6~8；，然后將混合液密封置于室溫下使其凝膠化；

將所得凝膠在無水乙醇中老化，然后用正己烷進行溶劑置換以替換孔洞內殘留的乙醇溶劑；然后加入一定比例的三甲基氯硅烷和正己烷的改性液對凝膠進行表面改性處理，以獲得具有疏水性的SiO₂氣凝膠；

改性結束后對SiO₂氣凝膠表面進行清洗.最后將SiO₂氣凝膠進行分級干燥，得到具有疏水性的SiO₂氣凝膠樣品。

其中，所述的鹽酸的濃度為1mol/L。所述的稀氨水的濃度為0.1mol/L。所述的攪拌時間為3h。所述的老化時間為48h。所述的對SiO₂氣凝膠表面進行清洗時用正己烷。