SiO_(2)气凝胶及其他功能填料对反射隔热涂料性能影响

为了提高SiO_(2)气凝胶反射隔热涂料的保温隔热性能,研究了亲水、疏水性SiO_(2)气凝胶的掺量对反射隔热涂料的太阳热反射率和隔热温差的影响,以及几种功能性填料的作用。结果表明:掺量1.5%的疏水SiO_(2)气凝胶制得的反射隔热涂料性能最好,其太阳热反射率达到了83.32%,隔热温差达到了31.6℃。掺量为9%的空心玻璃微珠所制的反射隔热涂料的反射率达到85.33%,隔热温差达到32.65℃,是其他功能性填料中表现最佳的一种填料。1.5%疏水SiO_(2)气凝胶和9%空心玻璃微珠复配制得的反射隔热涂料其导热系数为0.041 W·m^(-1)·K^(-1),比各自单独使用制得的反射隔热涂料的导热系数低30%~40%,表现出良好的保温隔热效果。

SiO_2气凝胶微球的雾化制备及表征

研究硅溶胶的雾化方法和形成油包水的乳化体系,在乳化体系中加入凝胶剂制备SiO2湿凝胶微球。制得的湿凝胶微球在常温常压下老化3d后用过滤的方法分离湿凝胶微球和油相;用正己烷清洗微球表面的油和杂质,用乙醇除去湿凝胶微球内部的水;最后,用超临界CO2的方法干燥湿凝胶微球得到SiO2气凝胶微球。研究结果表明,该方法最大的优点是可以大规模化制备气凝胶微球,制得的气凝胶微球直径<50μm,大部分集中在15～35μm之间。SiO2气凝胶微球具有明显的介孔材料特征,孔径为10nm左右,比表面积高达846.14m2/g,堆积密度约为221kg/m3。

壳聚糖/纤维素气凝胶球的制备及其甲醛吸附性能

采用液滴悬浮凝胶法分别制备纤维素气凝胶球(CAB)和壳聚糖/纤维素气凝胶球(CCAB),再经酸处理过程分别制得酸处理的CAB(CAB-A)和酸处理的CCAB(CCAB-A),并通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X光电子能谱(XPS)和比表面积孔隙测定仪等检测手段对复合气凝胶球的形貌、化学态、表面元素分布以及孔隙结构进行了分析。同时,通过气态甲醛吸附试验对样品的甲醛吸附性能进行测定。结果表明:该法制备的壳聚糖/纤维素复合气凝胶具有均匀的球形形态,CAB、CAB-A、CCAB和CCAB-A的平均粒径分别为(2.67±0.01)、(2.47±0.02)、(2.79±0.05)和(3.34±0.05)mm。壳聚糖引入到纤维素基体中没有发生化学变化,并且通过酸处理使壳聚糖分子在纤维素凝胶网络中进行了重新分布和组装,形成更为密集的气凝胶网状结构,产生了更为丰富的孔隙结构,CCAB-A的比表面积和介孔体积分别为1 350.7 m2/g和4.511 cm3/g。气态甲醛吸附测试结果表明:CCAB-A复合气凝胶球吸附1 h的吸附量高达1.99 mmol/g,远远大于相同用量的椰壳活性炭材料的甲醛吸附量0.39 mmol/g,并且与甲醛分子之间形成了稳定的甲亚胺和席夫碱的化学结合。

高球形度、高比表面积SiO_2/TiO_2气凝胶小球的制备和表征

以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸丁酯(TBT)为共前驱体、乙醇为溶剂、乙酸和氨水为催化剂,采用快速溶胶-凝胶过程和超临界干燥制备得到SiO_2/TiO_2气凝胶小球。对SiO_2/TiO_2气凝胶小球进行SEM,TEM,XRD,FT-IR,TG-DTA和氮气吸附-脱附分析测试发现,SiO_2/TiO_2气凝胶小球粒径为1~8mm,平均粒径约为3.5mm,小球具有纳米多孔网络结构,比表面积高达914.5m2/g,TiO_2颗粒均匀分布于气凝胶结构中,并在高温下保持锐钛矿晶型。

疏水性纤维素气凝胶球的制备及其吸附性能研究

以氢氧化钠/尿素/水作为纤维素溶剂,采用液滴悬浮凝胶法、冷冻干燥和表面硅烷基化改性得到疏水性纤维素气凝胶球(HCAB)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和比表面积及孔隙度测定(BET法)等检测手段对改性前后的纤维素气凝胶(UCAB)和HCAB的形貌、化学态、晶型结构和孔隙结构进行了分析。同时,通过接触角和吸附实验对样品的润湿性和吸附性能进行测定。研究表明:十八烷基三氯硅烷(OTS)的引入没有改变UCAB的形态特征与结晶结构,而使合成的HCAB具有很好的疏水亲油特性;HCAB表观密度为17.6 mg/cm^3,总孔体积达56.11 cm^3/g,对不同密度的有机液体都具有良好的吸附作用,吸附量在30~60 g/g范围,而且吸附后球形形态保持稳定;HCAB重复使用率高,对甲苯重复吸附-脱附5次后吸附量稳定在40 g/g以上,并且吸附剂回收率没有明显变化。

滴落法制备毫米级疏水性SiO_2气凝胶球

研究了滴落法制备毫米级SiO2气凝胶球的性能。将SiO2气凝胶粉末（疏水角约为126°）平铺在平面上预制为载台,将水玻璃（模数n=1.8-2.3）离子交换制备出溶胶,调节pH值后分散滴落于载台上,可保持为毫米级溶胶球;凝胶化处理后,将其转移乙醇溶液老化,经溶剂交换和表面改性,常压干燥制备出毫米级疏水性SiO2气凝胶球。SiO2气凝胶球较好保持直径为1-2 mm球状形貌,具有滚动性;BET分析表明其比表面积约为730m^2/g,其介孔为近圆柱形细长孔道,平均孔径为7-10nm;SEM显示其呈连续网络纳米孔;FT-IR表明在其制备过程枝接了—CH3,并具有良好的疏水性;DSC-TGA分析表明其在1 000℃以内热稳定性良好。

骨料级配及掺量对硅气凝胶-玻化微珠复合保温砂浆性能影响的试验研究

针对玻化微珠作为保温骨料存在的颗粒级配范围窄的缺陷,以及硅气凝胶力学强度低,不能单独作为保温骨料的问题,采取商用硅气凝胶与玻化微珠两种保温骨料进行复配,并从骨料级配、骨料掺量两方面对保温砂浆骨料配合比进行了优化研究,深入分析了骨料配合比、骨料掺量对保温砂浆力学性能、保温性能及耐水性的影响规律。试验结果表明,骨料掺量为60%,且气凝胶与玻化微珠以体积比35%∶65%复合时,保温砂浆的保温性能和物理力学性能达到最优。

硅气凝胶隧道防火涂料的制备及性能研究

硅气凝胶具有纳米网络结构,是迄今为止导热系数最低的固体材料。从传热学机理出发,以硅气凝胶为功能填料制备隧道防火涂料,讨论了硅气凝胶加入量对涂料性能的影响,确定了硅气凝胶浆料的添加量为4%时为宜。对硅气凝胶隧道防火涂料的防火机理进行了分析,阐明了该隧道防火涂料的配方设计原则,并对涂料的性能进行了检测,涂料性能达到或优于国标要求。

几丁质纳米纤维/壳聚糖复合气凝胶微球的制备与表征

利用壳聚糖高分子溶液与部分脱乙酰几丁质纳米纤维分散液复合制备水凝胶及气凝胶微球,考察几丁质纳米纤维对复合气凝胶的影响。结果表明:所制备的几丁质纳米纤维/壳聚糖复合水凝胶微球的力学性能较单一壳聚糖水凝胶有所提高,并且复合气凝胶微球的孔隙性能相对于单一壳聚糖气凝胶得到显著改善。当复合凝胶微球中几丁质纳米纤维与壳聚糖的质量比为1∶5时,几丁质纳米纤维/壳聚糖复合气凝胶的比表面积从单一壳聚糖凝胶微球的46 m^2/g提高至230 m^2/g,孔径主要分布在20~60 nm,添加了几丁质纳米纤维的复合气凝胶微球的表面及内部的网状结构更为丰富。

影响二氧化硅气凝胶/玻化微珠保温砂浆性能的因素

通过对二氧化硅气凝胶/玻化微珠保温砂浆轻骨料添加顺序、水泥与轻骨料质量比、气凝胶与玻化微珠体积比以及是否采用化学发泡方法的对比试验,分析了这几种因素对保温砂浆干密度和导热系数的影响。结果表明:先将气凝胶颗粒与浆料搅拌均匀后再倒入玻化微珠快速搅拌成型,有利于提高砂浆的保温性能;降低水泥与轻骨料的质量比可减小保温砂浆的导热系数和干密度;单纯调整玻化微珠与气凝胶的体积比,保温砂浆的干密度变化不大,但导热系数随着气凝胶掺量的增大而减小;在保温砂浆浆体中添加双氧水进行化学发泡可以显著减小砂浆的导热系数。

石墨烯基气凝胶小球对染料的吸附性能研究

综合国内外相关领域的最新研究进展,对比不同材料的染料吸附性能,得出了石墨烯基气凝胶小球在吸附性能方面的优越性;总结了石墨烯基气凝胶小球对染料的吸附机理,发现其对染料的吸附是吸热、熵增的物理吸附过程,一般符合Langmuir吸附等温线模型和拟二级动力学模型。为提升其实际应用价值,探索对多种污染物的处理净化以及动态吸附是石墨烯基气凝胶小球的未来研究趋势。

SiO_2气凝胶核/聚苯乙烯壳复合阻燃保温板实验研究

实验过程采用热压浸渍加入发泡剂方法制备发泡型Si O2气凝胶核/聚苯乙烯壳复合珠粒,当加入14份发泡剂珠粒在90℃、压力0.9 MPa条件下反应9 h制备得到发泡剂含量为7%左右的可发性复合珠粒。同时对其发泡成型的原理、工艺流程、影响因素及参数控制等进行了研究,实验结果表明,在蒸汽压力为0.4 MPa的条件下经40 s制备得到发泡倍率为20左右、密度为0.025 g/cm3的预发复合珠粒,再经过模塑蒸汽发泡,蒸汽压力0.35 MPa、通气时间180 s,最终制备出保温性能优异(导热系数可达0.026 W/(m·K))、力学性能良好的Si O2气凝胶核/聚苯乙烯壳复合保温板。

基于SiO_(2)气凝胶及空心微珠填料的织物用隔热涂料的性能研究

为提高织物用隔热涂料的隔热性能,将SiO_(2)气凝胶和SiO_(2)空心微珠复配作为填料,研究了填料种类和添加量对涂层隔热性能及疏水性能的影响。结果表明:气凝胶和空心微珠分别添加15%和20%时,隔热效果最好,隔热率分别为21.16%和16.17%。10%气凝胶和20%空心微珠进行复配时,涂层隔热效果进一步提升,隔热率可达到24.83%,且此时疏水性能最好,水接触角可达116.82°,这表明隔热材料的复配能进一步提高涂层的隔热性能和疏水性能,可有效拓宽功能性,展现出更加宽阔的应用前景。

基于多尺度孔结构的保温隔热涂层的导热系数与导热模型

以水性丙烯酸酯乳液为成膜物质,以二氧化硅气凝胶(SA)与空心玻璃微珠(HGB)为隔热填料,同时引入纳米孔和微米孔,制备了具有多尺度孔结构的保温隔热涂料。通过热常数分析仪测量不同SA、HGB体积比的涂层的导热系数。结果表明:涂层的导热系数与SA、HGB的体积比密切相关。涂层的导热系数随填料体积分数的增加而减小,当填料体积分数为70%,SA与HGM体积比为8∶2时,涂层导热系数最低为0.053 W(/m·K)。使用并联模型、串联模型、Maxwell模型、H-C模型对SA/HGM保温隔热涂层的导热实验数据进行拟合,发现当填料体积分数为30%时,涂层导热系数可以用Maxwell模型进行预测;当填料体积分数为50%和70%时,需要考虑涂层中开放孔隙的影响,涂层导热系数可以用基于Maxwell模型的修正模型进行预测。

SiO2气凝胶隔热保温涂料的研究及保温结构优化设计

石油化工行业是国家节能减排重点工程之一,如果相关设备设施保温不当,不仅会造成严重的热量散失,还会对油水分离和输送等产生影响。本文系统介绍了传统的以中空玻璃微珠或陶瓷微珠为主要隔热功能填料的隔热保温涂料的保温机理、性能及其存在的问题;以SiO2气凝胶为主要功能填料的新型隔热保温涂料研究现状及研究中的技术难点;针对不同应用环境,开发兼具防腐、防开裂、隔热保温功能的复合保温结构设计。本文为研制新型耐高温、高效水性无机隔热保温涂料的研究提供了参考方向,为隔热保温涂料在石油化工领域的工程应用提供分析。

一种环保型外墙保温质感涂料的制备研究

通过采用柔性纯丙乳液、憎水空心玻珠、气凝胶、反射隔热色浆制成了一种环保型外墙保温质感涂料,讨论了树脂的选择和用量、玻珠的选择和用量、气凝胶的用量、反射隔热色浆的用量对涂膜保温性能的影响。试验证明:当20~60目玻珠用量在25.0%~30.0%、气凝胶用量在1.5%~2.0%、树脂用量控制在35.0%~40.0%、反射隔热色浆用量<2.0%时,涂膜综合性能最佳。

隔热填料对硅橡胶性能的影响

以甲基乙烯基硅橡胶为基体(MVQ),二氧化硅气凝胶(Aerogels)、云母粉(Mica)和空心玻璃微珠(HGB)为隔热填料,制备了MVQ/Aerogels、MVQ/Mica、MVQ/HGB3种硅橡胶复合材料,并研究了隔热填料对硅橡胶性能的影响。结果表明,复合材料的隔热效果为MVQ-Mica<MVQ<MVQ-Aerogels<MVQ-HGB,其中MVQ/HGB的隔热性能最好,且导热系数和密度随着HGB用量的增加而减小,但随着HGB用量的增加,胶料力学性能下降明显;当HGB用量为5~10份时,力学性能优异,同时隔热性能也较为优异。

水性保温涂料的研制

通过对比不同隔热物质(密度玻璃微珠、气凝胶浆体、钛白粉)对保温涂料的影响,发现加入气凝胶浆体的涂料导热系数降低最快,但气凝胶使反射率有所增加,低密度玻璃微珠对导热系数降低有利,对增加涂料反射率不利,二者都对粘接强度不利,钛白粉增加涂料反射率最为明显,但对粘接强度及导热系数均有不利影响。使用粘接强度较优的HL25复配不同用量气凝胶浆体制备保温涂料,得到的规律与上述一致,同时得到了较优的水性涂料隔热物质配比HL25∶气凝胶浆体重量比为125∶100。最后选用上述得到的配比对比了反射物质对涂料性能的影响,钛白粉对涂料的影响规律与上述一致,隔热粉与钛白粉复配使用涂料的导热系数有略微降低,同时粘接强度及对比率也会有略微降低,但都不明显,实验得到了较优的隔热物质配比(重量比)HL25∶气凝胶浆体∶钛白粉为125∶100∶20。

石墨烯基气凝胶小球的可控制备

石墨烯气凝胶是由二维石墨烯片层组装成的三维宏观材料,因其孔隙率高、比表面积大和密度低等特点在水体污染物的吸附去除方面具有广阔的应用前景,已成为当今的研究热点。然而相关研究大多集中在块体石墨烯气凝胶,对于气凝胶小球的研究较少。本文结合相关领域的最新研究进展,综述了石墨烯基气凝胶小球的制备方法,包括静电喷雾、静电纺丝、微流控和湿纺等方法;以湿纺法为代表,分析了气凝胶小球的成型影响因素,如GO分散体的浓度和黏度、挤出参数、凝固浴的种类和浓度等;并进一步分析了可用于调节材料孔径的因素,例如通过控制GO浓度、GO片层尺寸、冷冻处理的温度等可实现在一定范围内材料孔径的调整。针对废水中处理对象的不同,设计吸附性能、循环使用性能优异及微观形貌可控的石墨烯基气凝胶小球并寻求制备方法的优化与创新仍是未来探索的重点。