一种低成本制备SiO₂气凝胶微球的方法

摘要

一种低成本制备SiO2气凝胶微球的方法，属于无机非金属材料领域。本发明以廉价水玻璃为原料经离子交换得到pH＝2-3的硅酸，加入催化剂后将其滴入盛有油的容器中，容器底部有疏水性物质层。硅酸液滴在油中因表面张力作用呈球形，球形液滴靠自身重力下沉到疏水性的容器底部仍呈球形而不铺散开，放置一定时间得到水凝胶微球。水凝胶微球与油分离后用水洗涤干净，经乙醇溶液和乙醇浸泡进行溶剂交换得到醇凝胶微球，最后经干燥得到粒径为毫米级别的SiO2气凝胶微球。本发明工艺简单，易实现大规模制备，成本低廉，油相几乎可完全回收，产品有望在隔热和催化等领域加以应用。

主权项

一种低成本制备SiO2气凝胶微球的方法，其特征在于以廉价水玻璃为原料，以水作为稀释剂，按水和水玻璃的体积比V水∶V水玻璃＝(35-3)∶1的比例进行稀释后得到水玻璃水溶液，加入到Na型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂中搅拌10min经离子交换得到pH＝2-3的硅酸，其中，强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂使用前需先经6％-8％的盐酸或硫酸浸泡8h以上，再经去离子水或蒸馏水洗涤至中性，酸与离子交换树脂的体积比V酸∶V交换树脂≥3∶10，水玻璃水溶液和强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的体积比V水玻璃水溶液∶V交换树脂≤1∶1；在硅酸中以5.0×10-4-3.0×10-2mol/L的添加量添加NH3·H2O或NaOH或KOH碱性催化剂后，将其滴入盛有植物油或矿物油的容器中，容器底部有疏水性物质层；滴入油中的硅酸液滴由于表面张力作用呈球形，同时球形液滴在自身重力作用下缓慢下沉到容器底部，容器底部呈疏水性，因此下沉到容器底部的球形液滴仍呈球形而不铺散开，静置一定时间便会转变成凝胶微球；将凝胶微球与油固液分离后用水洗涤得到水凝胶微球，水凝胶微球先后在无水乙醇溶液和无水乙醇中分别浸泡24h以上进行溶剂交换得到醇凝胶微球，最后经超临界流体干燥或常压干燥即可得到粒径为毫米级别的SiO2气凝胶微球。