一种复合纳米纤维气凝胶材料制备方法

摘要

本发明提供一种复合纳米纤维气凝胶材料及其制备方法，包括二氧化硅溶胶制备、复合纳米纤维预分散、湿凝胶制备、母液老化、一步溶剂交换表面改性、常压干燥六个步骤。得到的复合纳米纤维气凝胶除了具有低密度、大孔隙率、大比表面积、低热导率特点以外，其强度韧性也得到大幅度提高，碳纳米管和碳纳米纤维在气凝胶内起到红外遮光作用，使得气凝胶材料的高温热导率大幅降低，和此外，因采用了硅藻土作为廉价硅源及常压干燥工艺，使得生产成本得到大幅度降低。碳纳米管和碳纳米纤维的复合增强解决了气凝胶材料固有强度低、脆性大、高温热导率大的特点，而且成本低、工艺简单、大大提高了其实用价值。

主权项

一种复合纳米纤维气凝胶材料制备方法，其特征包括如下步骤，A.将硅藻土在70℃～120℃下与碱溶液混合反应0.5h～6h，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；碱与硅藻土质量比在3∶5～3∶12之间；碱溶液的浓度在5％～20％之间，滤液与蒸馏水稀释比例在1∶0.5～1∶5之间；B.采用表面活性剂作为复合纳米纤维的分散剂，在超声波作用下将碳纳米管与碳纳米纤维分散于水性体系中，将碳纳米管与纳米碳纤维复合分散悬浮液加入到硅溶胶中，形成复合溶胶；超声时间为15min～45min；碳纳米管与纳米碳纤维比例为1∶3～5∶1之间；复合纳米纤维悬浮液与硅溶胶体积比在0～30％之间。C.在自然条件下凝胶后浸入有机溶剂溶液中老化，将老化后的凝胶浸入乙醇/三甲基氯硅烷/正己烷混合溶液中，使得溶剂交换表面改性在一步内完成，最后将改性后的有机凝胶在常温常压下干燥，即得碳纳米管与碳纳米纤维复合气凝胶材料；所述老化时间在6h～48h之间；混合溶液中乙醇与三甲基氯硅烷摩尔比为1∶0.5～1∶3之间；干燥时间为40℃～60℃下干燥2～6h，80℃～150℃下干燥1～3h。