冷冻干燥法制备淀粉气凝胶及其疏水改性研究

利用溶胶-凝胶-冷冻干燥技术制备了淀粉气凝胶材料,测试并分析了淀粉种类及直链/支链比例对气凝胶材料形貌、密度、收缩率、孔隙结构以及隔热性能的影响。优选出木薯淀粉为最适宜制备隔热气凝胶材料的原料,其所制备的气凝胶具备大孔、介孔及部分片层结构,密度低至0.094 g/cm^(3),孔隙率高达88.63%,导热系数低至0.043 W/(m·K),具有优良的保温隔热性能。通过一步法制备柠檬酸交联改性木薯淀粉气凝胶,以甲基三甲氧基和十六烷基三甲氧基硅烷包覆疏水纳米SiO 2制备疏水溶液,然后制备加入交联剂和自制硅烷疏水溶液的改性木薯淀粉气凝胶。扫描电镜测试结果表明,制备的改性气凝胶材料具有更加坚实的网络结构和致密的孔隙。导热系数测试结果表明,改性木薯淀粉气凝胶导热系数低至0.048 W/(m·K)。接触角测试结果表明,水滴滴入立即测量接触角达139.5°,5 min后测量接触角仍有129.5°,且表面和内部均有疏水效果。改性气凝胶具有优良的保温隔热以及疏水性能,其在食品保温材料领域具有广阔的应用前景。

淀粉-SiO2复合气凝胶的制备

采用常压干燥工艺制备淀粉-SiO2复合气凝胶,得到了制备淀粉-SiO2复合气凝胶的最佳工艺参数,利用BET、SEM以及TG-DTA测试手段,探究了淀粉对SiO2气凝胶的孔结构、微观结构以及热稳定性的影响。结果表明,淀粉的加入能够有效增大纳米SiO2粒子间的连接面积,为增强气凝胶的机械性能提供了可能性;选用小麦淀粉比选用玉米淀粉更易于保持淀粉-SiO2气凝胶的比表面积以及双孔结构,当硅水比(S/W)为1∶4时,以氨水为催化剂,淀粉-SiO2复合气凝胶的比表面积为376.7 m^2/g;疏水改性常压环境干燥制备的淀粉-SiO2气凝胶的热稳定性降至200℃。