一种碳纳米纤维气凝胶复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种碳纳米纤维复合气凝胶材料的制备方法，属于功能材料制备领域。用筛分后一定粒径的硅藻土，经无机碱水溶液提取、抽滤、稀释后生成二氧化硅水溶胶，将预分散的碳纳米纤维悬浮液与二氧化硅水凝胶复合形成复合水凝胶、经老化、溶剂交换和表面改性、常压干燥制得黑色的碳纳米纤维气凝胶。本发明的用廉价硅藻土代替传统昂贵的有机硅化合物作为原料，制得的碳纳米纤维气凝胶除了具有气凝胶材料固有的优良特性外，还改善了其机械强度低和高温热导率高的缺点，大大拓宽了其应用领域。

主权项

一种碳纳米纤维气凝胶复合材料的制备方法，其特征包括如下步骤：A、制备二氧化硅溶胶：以硅藻土为原料，过200目筛，按比例在70～120℃与5％～20％浓度碱混合反应30min～150min，对反应后混合物进行抽滤，用蒸馏水对滤液进行稀释，过强酸型阳离子交换树脂；碱与硅藻土质量比为3；7～12，滤液与蒸馏水稀释比为1∶1～1∶4；B、碳纳米纤维分散：采用表面活性剂作为碳纳米纤维的分散剂，在超声波作用下将碳纳米纤维分散于水性体系中，得到碳纳米纤维分散悬浮液；C、湿凝胶制备：将碳纳米纤维分散悬浮液加入到二氧化硅溶胶中，碳纳米纤维悬浮液与硅溶胶体积比为0～30％，形成复合的湿凝胶。C、老化：在自然条件下，待湿凝胶浸入有机溶剂溶液中老化；老化时间为6h～48h；D、溶剂交换/表面改性：老化后的凝胶浸入乙醇/三甲基氯硅烷/正己烷混合溶液中，使得溶剂交换和表面改性在一步内完成；乙醇与三甲基氯硅烷摩尔比为1∶1～1∶4。E、常压干燥：将改性后的有机凝胶在常温常压下进行干燥，即得碳纳米纤维气凝胶复合材料。