纤维素/二氧化钛/二氧化硅气凝胶及其制备方法

摘要

本发明涉及一种纤维素/二氧化钛/二氧化硅气凝胶及其制备方法，包括制备纤维素溶胶、表面负载纳米二氧化钛、表面包覆二氧化硅、陈化、老化、疏水化、粘合成型和干燥处理等步骤，主要是以纳米纤维素为核体，先负载上纳米二氧化钛，然后再包覆二氧化硅层，经陈化、老化、疏水化、粘合成型和干燥处理等步骤，得到纤维素/二氧化钛/二氧化硅气凝胶。该气凝胶具有柔韧性、高强度、抗菌、抗紫外、除味、保温、隔热和隔音等性能，可广泛应用于保暖内衣、防弹衣、保温材料、抗压材料、特种涂料、航空材料等领域。

主权项

一种纤维素/二氧化钛/二氧化硅气凝胶，其特征在于制备方法包括以下步骤：(1)制备纤维素溶胶：将纤维素分散到水中配制成纤维素溶胶，其中纤维素与水的质量比为0.05～0.25∶1；(2)表面负载纳米二氧化钛：在不断搅拌下，将0.5～4.0mol/L的无机钛盐水溶液和0.5～4.0mol/L的碱液加入步骤1的纤维素溶胶中混合反应，反应温度≤50℃，pH≤1.00，然后升温至70～100℃，恒温反应1～10h，得到纳米二氧化钛负载的纤维素溶胶；(3)表面包覆二氧化硅：在不断搅拌下，将0.3～2.0mol/L硅酸盐水溶液加入到纳米二氧化钛负载的纤维素溶胶中进行反应，反应温度维持在75～95℃，反应液加完后，保温熟化0.5～2h，然后用0.5～2.0mol/L碱或者酸的水溶液调节pH至6.00～7.50，再保温熟化0.5～2h，并用去离子水洗涤，得到纤维素/二氧化钛/二氧化硅凝胶；(4)陈化和老化处理：将纤维素/二氧化钛/二氧化硅凝胶陈化1～3d，用无水乙醇为老化溶液，将陈化的凝胶老化1～10d，每天更换无水乙醇一次；(5)疏水化处理：将纤维素/二氧化钛/二氧化硅凝胶置于改性剂与有机溶剂体积比为0.1～8∶1的改性溶液进行疏水改性1～15h，再用无水乙醇清洗凝胶表面；(6)粘合成型和干燥处理：将纤维素/二氧化钛/二氧化硅疏水凝胶和胶黏剂放置于成型模具中，胶黏剂与纤维素/二氧化钛/二氧化硅疏水凝胶的质量比为0.1～5∶1，并加满无水乙醇，然后采用冷冻干燥或超临界干燥或者常温常压干燥的方法，得到纤维素/二氧化钛/二氧化硅气凝胶。