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《长春工业大学》 2016年
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超疏水型弹性SiO_2气凝胶的制备及吸附性能研究

唐存国  
【摘要】:二氧化硅气凝胶是一种具有三维空间网络结构的多孔材料,具有极低的密度、较大的比表面积、较高的孔隙率、极低的导热系数等特性,被广泛应用于吸附、催化、隔热、医疗等领域。但是普通的二氧化硅气凝胶具有亲水性强、脆性大、强度低等缺点,严重限制了气凝胶的推广应用。因此,如何制备出机械性能高、疏水性的气凝胶,具有重要的现实意义。本论文选用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和二甲基二甲氧基硅烷(DMSMS)为混合前驱体,通过溶胶-凝胶法在常压条件下制备出高性能的气凝胶,利用FI-IR、SEM、XRD、TGA等手段对气凝胶进行表征,研究了有机硅源比、甲醇的用量、水的用量、DMF的用量以及PH值等因素对制备气凝胶性能的影响;通过表面疏水改性法对气凝胶进行疏水改性,研究了改性剂的浓度和改性时间对气凝胶的疏水性的影响;研究了气凝胶对油污水或者有机物污水的吸附性能研究;通过分别掺杂碳纤维和聚丙烯腈纤维对SiO2气凝胶进行增韧,并研究了其力学性能。实验结果表明:在常压条件下,当前驱体(MTMS:DMDMS=1:0.6):甲醇:水(醋酸c=0.01 mol/L):DMF的物质的量之比为1:8:12:0.5和pH值约为8.5时制备的SiO2气凝胶性能较好,其密度为78 kg/m3,经压缩80%后可完全恢复,具有良好的弹性;选用三甲基氯硅烷(TMCS)为改性剂和正己烷(n-Hexane)为溶剂,当TMCS/n-Hexane的体积比为10%和改性时间为6 h时对气凝胶的改性效果最好,最大疏水角为169°,具有超疏水性;改性气凝胶对有机物和油具有较高的吸附性能和良好的循环使用性;分别掺杂碳纤维和聚丙烯腈纤维对SiO2气凝胶增韧,抗压强度分别提高了16.6倍和3.7倍。
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ427.26

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