一种以稻壳灰为原料制备纤维增强SiO₂气凝胶的方法

摘要

本发明涉及一种以稻壳灰为原料制备纤维增强SiO2气凝胶的方法，其特征在于由以下步骤制得：稻壳灰经无机碱溶液浸取，阳离子交换树脂处理，无机碱中和生成二氧化硅溶胶，待溶胶变得粘稠时与增强纤维复合，静置得到二氧化硅复合凝胶，凝胶经老化、水洗、有机溶剂置换、干燥，制备出纤维增强的SiO2气凝胶。获得气凝胶密度为0.1～0.4g/cm3，比表面积可达400～700m2/g，孔体积为1.0～3.0cm3/g，平均孔径为5～30nm，抗压强度为0.5～2.5MPa。本发明以价格低廉、来源充足的农业废料稻壳灰代替价格昂贵且有一定毒性的有机硅为原料，以纤维为增强体，制备得到SiO2气凝胶，在保持气凝胶优异性能的前提下，既降低了气凝胶的生产成本又提高了气凝胶的力学性能。

主权项

一种以稻壳灰为原料制备纤维增强SiO2气凝胶的方法，其具体步骤如下：(1)碱溶液浸取将稻壳灰加入到碱溶液中，沸腾，冷凝回流30～360min，得到稻壳灰的浸取液；其中稻壳灰重量与碱溶液体积的比例为1∶5～1∶100kg/L；(2)SiO2溶胶的制备将稻壳灰的浸取液过滤，得到的滤液以5～50mL/min的流速经过阳离子交换树脂柱进行离子交换，得到硅酸，再用碱溶液调节硅酸的pH值为4～7，得到SiO2溶胶；(3)纤维增强SiO2凝胶的制备将占稻壳灰质量1～100％的纤维与SiO2溶胶复合，静置得到纤维增强的SiO2凝胶；(4)老化将纤维增强的SiO2凝胶在20～70℃下老化3～36h；(5)水洗用去离子水洗涤老化后的凝胶，以除去其中的杂质离子；(6)溶剂置换用有机溶剂将步骤(5)处理后凝胶中的水分置换出来，置换温度为20～70℃，置换次数为2～10次，每次的置换时间为1～24h；(7)干燥将步骤(6)置换处理的凝胶进行干燥，即得到纤维增强的SiO2气凝胶。