专利名称：一种疏水有机气凝胶微球的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种有机气凝胶材料领域，具体涉及一种疏水性有机气凝胶微球的制备方法。
背景技术：
气凝胶是一种新型多孔材料，具有高孔隙率、高比表面积、孔径分布可控以及超低的热导率和低密度等优点。气凝胶材料虽然性能优异，但是传统的超临界干燥法周期漫长，设备昂贵，影响了其工业化生产[李冀辉，胡劲松.有机气凝胶研究进展(I)-有机气凝胶发现、制备与分析[J]河北师范大学学报(自然科学版)，Vol 2，No. 3]。通过常压方法干燥得到的有机气凝胶往往收缩塌陷严重，形貌难以保持且性能受到严重影响。造成这些收缩塌陷的原因是干燥过程中气凝胶内部产生的收缩内应力，通过对气凝胶骨架进行表面疏水改性可以消除这种收缩内应力，从而保持气凝胶的结构和性能。使用低成本的常压干燥 法制备出气凝胶材料是气凝胶材料工业化生产的关键工艺。目前对气凝胶材料进行疏水改性的研究主要放在SiO2气凝胶材料上。王非等以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，三甲基氯硅烷(TMCS)为改性剂，常压干燥制备了莫来石纤维增强SiO2气凝胶隔热材料。结果表明，所得样品微观上具有典型的气凝胶结构特征，宏观上保持了其功能材料的完整性[王非，胡子君，陈晓红，宋怀河.莫来石纤维增强疏水SiO2气凝胶的制备[J].宇航材料工艺，2009 (I)]。郑文芝等以正硅酸乙酯为原料，经溶胶-凝胶过程制备二氧化硅醇凝胶，再利用二甲基二氯硅烷对村凝胶进行化学表面修饰，最后得到疏水性二氧化硅气凝胶。结果表明，该样品表面存在疏水基团-CH3，具有较高的热稳定性[郑文芝，陈砺，王红林，陈姚.疏水性二氧化娃气凝胶的合成及表征[J].娃酸盐通报，2008. 12,Vol. 27，No. 6]。上述工作集中于对SiO2气凝胶进行疏水改性工作，作为气凝胶领域的又一重要分支-有机气凝胶却没有这方面工作的报道。与SiO2气凝胶类似的，有机气凝胶也存在着常压干燥碎裂，使用过程中吸潮导致碎裂的问题。因此对有机气凝胶进行疏水改性工作具有相当重要的意义。
发明内容
本发明针对现有技术的上述问题，提供了一种基于间苯二酚和甲醛为前驱体的疏水性有机气凝胶微球的制备方法，按下述步骤制得步骤一按照摩尔比I : 2 : 20 : 0.01的量称取间苯二酚、甲醛、去离子水和碳酸钠，室温下搅拌均匀，得间苯二酚-甲醛溶胶；步骤二 按照体积比I : 9 I : 49称取表面活性剂Span-80和环己烷，在400r/min 2000r/min转速下搅拌形成均勻的混合溶液,然后按照该混合溶液与间苯二酹-甲醛溶胶的体积比为3 I加入间苯二酚-甲醛溶胶，继续搅拌并在水浴中25°C 50°C反应72h，然后将产物分别用丙酮和环己烷将Span-80清洗干净，即得有机湿凝胶微球；
步骤三将步骤二中得到有机湿凝胶微球浸泡在体积比I : 9 I : 49的三甲基氯硅烷和环己烷溶液中，室温下反应I 72h，取出样品后，用环己烷浸泡24h，反复进行三次；步骤四将步骤三中得到的样品在室温下自然晾干，即得疏水性有机气凝胶微球。本发明的优势在于操作简单，与使用超临界干燥所得到传统气凝胶材料相比具有收缩率小，形貌保持完好，成本低等优点。经过疏水改性后的有机气凝胶微球具有疏水性，在常压干燥过程中可以避免收缩内应力的产生，从而避免了碎裂和形变的发生，仍然保持了良好的球形形貌。
附图I为经过疏水改性后常压干燥制备的疏水有机气凝胶微球。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明实施例I按照摩尔比I : 2 : 20 : 0.01称取8. 808g间苯二酚、11.2ml甲醛、30ml去离子水和0. 0848g碳酸钠，室温下搅拌15min混合均匀，得亮黄色或者金黄色的间苯二酚-甲醛溶胶；按照体积比I : 49称取2mL表面活性剂Span-80和98mL环己烧，在400r/min转速下搅拌形成均匀的混合溶液，然后按照该混合溶液与间苯二酚-甲醛溶胶的体积比为3 : I加入33mL间苯二酚-甲醛溶胶，继续搅拌并在水浴中25V反应72h，然后将产物分别用丙酮和环己烷将Span-80清洗干净，即得有机湿凝胶微球；将得到的有机湿凝胶微球浸泡在体积比I : 49的三甲基氯硅烷和环己烷的IOOmL混合溶液中，室温下反应72h，取出样品后，用环己烷浸泡24h，反复进行三次，将得到的样品在室温下自然晾干，即得疏水性有机气凝胶微球。如附图I扫描电镜(SEM)图所示，产物由大量粒径分布在50 U m左右的微球组成，表面光滑，在常压干燥条件下没有出现收缩、碎裂、凹陷等情况。实施例2按照摩尔比I : 2 : 20 : 0. 01称取8. 808g间苯二酚、11. 2ml甲醛、30ml去离子水和0. 0848g碳酸钠，室温下搅拌15min混合均匀，得亮黄色或者金黄色的间苯二酚-甲醛溶胶；按照体积比I : 9称取IOmL表面活性剂Span-80和90mL环己烷，在2000r/min转速下搅拌形成均匀的混合溶液，然后按照该混合溶液与间苯二酚-甲醛溶胶的体积比为3 : I加入33mL间苯二酚-甲醛溶胶，继续搅拌并在水浴中50°C反应72h，然后将产物分别用丙酮和环己烷将Span-80清洗干净，即得有机湿凝胶微球；将得到的有机湿凝胶微球浸泡在体积比I : 9的三甲基氯硅烷和环己烷的IOOmL混合溶液中，室温下反应72h，取出样品后，用环己烷浸泡24h，反复进行三次，将得到的样品在室温下自然晾干，即得疏水性有机气凝胶微球。实施例3
按照摩尔比I : 2 : 20 : 0. 01称取8. 808g间苯二酚、11. 2ml甲醛、30ml去离子水和0. 0848g碳酸钠，室温下搅拌15min混合均匀，得亮黄色或者金黄色的间苯二酚-甲醛溶胶；按照体积比I : 16称取6mL表面活性剂Span-80和94mL环己烧,在1000r/min转速下搅拌形成均匀的混合溶液，然后按照该混合溶液与间苯二酚-甲醛溶胶的体积比为3 : I加入33mL间苯二酚-甲醛溶胶，继续搅拌并在水浴中35°C反应72h，然后将产物分别用丙酮和环己烷将Span-80清洗干净，即得有机湿凝胶微球；将得到的有机湿凝胶微球浸泡在体积比I : 16的三甲基氯硅烷和环己烷的IOOmL混合溶液中，室温下反应72h，取出样品后，用环己烷浸泡24h，反复进行三次，将得到的样品在室温下自然晾干，即得疏水性有机气凝胶微球。
以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求
1.一种疏水有机气凝胶微球的制备方法，其特征在于按下述步骤制得 步骤一按照摩尔比I : 2 : 20 : O. 01的量称取间苯二酚、甲醛、去离子水和碳酸钠，室温下搅拌均匀，得间苯二酚-甲醛溶胶； 步骤二 按照体积比I : 9 I : 49称取表面活性剂Span-80和环己烧,在400r/min 2000r/min转速下搅拌形成均匀的混合溶液，然后按照该混合溶液与间苯二酚-甲醛溶胶的体积比为3 I加入间苯二酚-甲醛溶胶，继续搅拌并在水浴中25°C 50°C反应72 120h，然后将产物分别用丙酮和环 己烷将Span-80清洗干净，即得有机湿凝胶微球；步骤三将步骤二中得到有机湿凝胶微球浸泡在体积比I : 9 I : 49的三甲基氯硅烷和环己烷溶液中，室温下反应I 72h，取出样品后，用环己烷浸泡24h，反复进行三次；步骤四将步骤三中得到的样品在室温下自然晾干，即得疏水性有机气凝胶微球。
全文摘要
本发明提供了一种疏水性有机气凝胶微球的制备方法。采用三甲基氯硅烷和环己烷的混合溶液作为改性剂，对以间苯二酚和甲醛为前驱体合成的有机气凝胶微球进行疏水改性。经过疏水改性的有机气凝胶常压干燥过程中的收缩率大大降低，使有机气凝胶的结构和性能得以保持。
文档编号C01B33/14GK102774843SQ20111012226
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者宋怀河, 陈晓红, 陈晗青 申请人:北京化工大学