本发明涉及气凝胶制备技术领域，尤其涉及一种可重复使用的耐水气凝胶材料的制备方法。
背景技术：
纳米多孔气凝胶(简称气凝胶)材料是一种分散介质为气体的凝胶材料，是由胶体粒子或高聚物分子相互聚积构成的一种具有网络结构的纳米多孔性固体材料，该材料中孔隙的大小在纳米数量级。其孔隙率高达80～99.8％，孔洞的典型尺寸为1～100nm，比表面积为200～1000m2/g，而密度可低达3kg/m3，室温导热系数可低达0.012w/m·k。正是由于这些特点使气凝胶材料在热学、声学、光学、微电子、粒子探测方面有很广阔的应用潜力。目前，所制备和使用的气凝胶及其相关的气凝胶复合材料在一定的使用时间内具有良好的隔热效果，但是长时间和多次重复使用则存在一些问题，最终影响隔热效果。主要问题是：一、气凝胶的纳米多孔结构不够稳定，在遇到湿气或水环境很容易发生结构坍塌。二、在经历多次重复使用后由于应力作用很容易导致表面微结构发生破裂坍塌，从而失去了相应的隔热性能。三、为了防止气凝胶在使用过程中发生吸湿导致隔热失效，目前所使用的气凝胶材料均经过特殊的疏水化处理。但是，目前采用的疏水化处理技术只适用一次隔热使用，经过隔热加热后气凝胶表面修饰的疏水试剂会在高温下分解，从而失去了隔热效果。因此，可重复使用气凝胶材料的制备对于目前的重复隔热应用具有重要的意义。
综上所述，制备可重复使用气凝胶隔热材料需要解决的问题是一、提高材料微纳米结构的稳定性，通过调整前躯体制备工艺结合纤维增强等复合技术实现材料微结构的强韧化。二、开展气凝胶的可重复疏水技术，通过探索气凝胶的可重复疏水技术实现气凝胶多次重复使用仍然具有良好的防吸湿效果。在2011年发表的题目为“orbiterthermalprotectionsystemlessonslearned”文章中以“哥伦比亚号航天飞机”为例，对于疏水的问题提到：防止湿气进入隔热瓦内部是一个重要的技术问题。由于潮气吸附热防护系统会发生异常，导致隔热瓦的防水性能下降。最初通过喷雾处理，进行快速专门的再疏水化过程，但其温度在1050℉(565℃)以上时防水层会被破坏。最初的喷雾过程使用含氟聚合物试剂，其在外表面提供了低表面能的薄膜。经验证这一处理过程不能提供密封防水的屏障。(参见：snapp,cooper,anda.rodriguez."orbiterthermalprotectionsystemlessonslearned."aiaaspace2011conference。)
随后，肯尼迪航天中心采用改进的疏水试剂改进工艺，使疏水更有效，但每次飞行后，需要通过无针头的枪将二甲基乙氧基硅烷注入表面涂层的外部孔中，但疏水试剂在超过1100℉(593℃)会出现热损坏，暴露在热防护系统的外部表面会产生吸水行为。因此，目前没有有效的疏水试剂可以耐600℃以上的高温，纳米结构强韧化成了可重复使用气凝胶材料制备的一条有效路线，通过提高纳米结构的强度防止材料在重复使用中由于水汽和应力等因素导致结构发生破坏。
中国专利申请cn201510857626.9公开了一种耐高温氧化硅气凝胶材料的制备方法，该方法对湿凝胶进行水热处理，在水热处理过程中，凝胶网络进一步完善，凝胶颗粒粒径由10～15nm增大至20nm以上，颗粒之间结合紧密，气凝胶耐温性得到显著提高，但是该方法水热处理时间长，且仅在于改善气凝胶材料的耐温性；所制备的气凝胶材料经过1200℃处理的时间仅为0.5h，其线收缩率最低也达到2％。中国专利文件cn201310276044.2公开了一种耐高温氧化铝气凝胶材料的制备方法，该方法制备的气凝胶材料经过1200℃处理2h后线收缩率为5％。因此，这两种方法制备的气凝胶材料不能长时间和多次重复使用。
中国专利申请cn201610826777.2公开了一种纤维复合二氧化硅气凝胶隔热材料及其制备方法，该方法在二氧化硅气凝胶材料中复合了纤维，增强了材料的力学性能，且将干燥后的纤维复合二氧化硅气凝胶材料进行了热处理，具体处理的过程是将材料放入马弗炉中，先后调整温度为270～280℃、295～305℃和345～355℃分别热处理10～15分钟，得到了疏水角为120°～170°的纤维复合二氧化硅气凝胶材料，但是根据题目为《超疏水性气凝胶粉体涂层的制备及性能》的文章记载“温度对气凝胶通过影响其表面的si～ch3硅烷基基团影响其疏水性，250℃以下时气凝胶为超疏水性，350℃以上时，因si～ch3基团被氧化超疏水性逐渐降低，600℃时，si～ch3基团全部被氧化，转变为亲水型气凝胶。”(参见：张宁,陈伟,劳里林,田压波.超疏水性气凝胶粉体涂层的制备与性能[j].功能材料,2015,46(13):13091～13094.)因此，cn201610826777.2公开的纤维复合二氧化硅气凝胶隔热材料在高温下可能并不呈现疏水性，存在气凝胶纳米骨架在遇水后发生坍塌、隔热失效的问题，无法重复使用。
目前，关于气凝胶材料的结构强韧化提高、气凝胶材料的结构强度与耐水性显著提高，能实现气凝胶材料重复使用性方面的研究还未见报道。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种制备工艺简单、材料耐水性和结构强度显著提高的可重复使用的耐水气凝胶材料的制备方法。
本发明提供了一种耐水气凝胶材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)溶胶制备：以有机硅酯为原料、酸性试剂为催化剂以及有机溶剂为分散剂制得硅质溶胶；
(2)粉体分散：将氧化物粉体与纤维混合均匀，得到含有氧化物粉体与纤维的混合料，然后用有机溶剂将所述混合料混合，得到第一混合液，再往所述第一混合液中加入步骤(1)制得的硅质溶胶，并进行第一次分散处理，得到第二混合液，最后往所述第二混合液中加入碱性试剂作为催化剂，并进行第二次分散处理，制得气凝胶湿凝胶；
(3)气凝胶材料制备：将步骤(2)制得的气凝胶湿凝胶依次经过胶凝与老化、溶剂置换和干燥的步骤，制得气凝胶材料；和
(4)热处理过程：将步骤(3)制得的气凝胶材料在500℃～1500℃的条件下热处理0.1～3h，制得耐水气凝胶材料。
优选地，所述方法还包括在步骤(2)之前，对步骤(2)中所述纤维进行预处理：用水将纤维配制成纤维水溶液，然后往所述纤维水溶液中加入表面活性剂对所述纤维水溶液中含有的纤维进行预处理，得到预处理过的纤维水溶液，再将所述预处理过的纤维水溶液烘干，得到预处理过的纤维。
优选地，在步骤(1)中采用两步法进行溶胶制备：
第一步：将有机硅酯、有机溶剂和酸性试剂混合均匀，并在搅拌的条件下回流10～60min，得到硅质溶胶前驱体第一溶液；和
第二步：往第一步得到的硅质溶胶前驱体第一溶液中加入有机硅酯，得到硅质溶胶前驱体第二溶液，将所述硅质溶胶前驱体第二溶液在搅拌且温度为50～120℃的条件下保持2～24h，得到硅质溶胶。
优选地，在第一步中，所述酸性试剂的浓度为0.001～0.1mol/l，所述有机硅酯、有机溶剂与酸性试剂的质量比为(50～1000)：(50～1000)：(1～200)；所述第一步中有机硅酯与所述第二步中有机硅酯的质量比为(50～1000)：(50～1000)。
优选地，所述纤维水溶液的浓度为0.1wt％～1.0wt％；所述表面活性剂的用量占所述纤维用量的质量百分比含量为1％～2％；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；所述预处理是在所述纤维水溶液置于转速为1000～4000r/min的条件下进行的；和/或所述烘干的温度为50～70℃，所述烘干的时间为10～14h。
优选地，步骤(1)中所述有机硅酯为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯；步骤(1)中所述酸性试剂选自由盐酸、氢氟酸和硝酸组成的组；步骤(2)中所述碱性试剂为氨水；所述碱性试剂的浓度为0.1～1mol/l；和/或步骤(1)和/或步骤(2)所述有机溶剂选自由甲醇、乙醇、丙酮和乙腈组成的组。
优选地，步骤(2)中所述氧化物粉体、纤维、硅质溶胶、碱性试剂和有机溶剂的质量比为(1～100)：(1～20)：(0.1～60)：(0.1～30)：(10～200)；步骤(2)中氧化物粉体与纤维的混合是在转速为100～500r/min的干混机中进行的，混合的时间为1～3h；步骤(2)中所述第一次分散处理和/或所述第二次分散处理为超声分散处理；所述第一次分散处理的时间为10～60min；所述第二次分散处理的时间为10～30min。
优选地，步骤(3)中所述胶凝与老化的步骤为：将步骤(2)制得的气凝胶湿凝胶静置12～72h使所述气凝胶湿凝胶发生胶凝反应，然后再置于20～80℃条件下12～72h进行老化与进一步的胶凝反应。
优选地，所述溶剂置换在醇溶剂或酮溶剂中进行；所述醇溶剂选自由甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇组成的组；所述酮溶剂选自丁酮和丙酮组成的组；所述溶剂置换的时间为1～5d。
优选地，所述干燥为超临界干燥，优选为超临界二氧化碳干燥。
本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
(1)本发明与其他通过改进耐高温疏水试剂不同，提出了通过微观结构强韧化制备结构稳定的气凝胶材料用于可重复隔热应用，这种改进方法更具有可行性。
(2)本发明采用散纤维进行增强，为了增加均匀度，改进了纤维分散过程，这种方式可以克服纤维毡等增强体在热处理过程中出现的分层问题，分散的纤维可以与氧化物粉体进行及时匹配。
(3)本发明采用预处理过的纤维与氧化物纳米混合，得到表面活化的氧化物纳米粉体作为气凝胶骨架单元，氧化物纳米粉体表面存在的大量羟基可与溶胶粒子化学键合，使纳米粒子可以均匀分散在溶胶和溶剂中，不发生沉降和团聚，增强了气凝胶材料的结构强度。
(4)本发明中的粉体分散，当采用的粉体为氧化物纳米粉时，存在纳米晶组装的过程，纳米晶组装技术结合热处理过程，将高温下稳定的纳米粒子进行组装粘接，实现氧化物纳米晶的有效组装和固定，实现了核壳结构多孔网络气凝胶的制备。核壳结构在高温下形成网络框架，可以有效抑制内部氧化物纳米晶体的长大，提高了纳米结构的强度，可以防止材料在重复使用中由于水汽和应力等因素导致结构发生破坏。
(5)本发明采用低密度硅溶胶作为粘接剂，由于制备的初始密度较低仅为0.145g/cm3，经过后续的热处理过程后的耐水气凝胶材料仍然具有较低的密度。
(6)本发明方法制备的气凝胶材料在保持耐温性的前提下，具有优异的耐水性能与力学性能，可以长时间以及重复多次使用。
(7)本发明方法制备的耐水气凝胶材料的孔隙率在80％以上，孔尺寸为5～500nm，气凝胶的凝胶颗粒粒径为10～400nm，比表面积为50～500m2/g，耐热温度为800℃以上。
附图说明
图1是本发明制备流程图。
图2是现有技术中气凝胶材料遇水坍塌过程的示意图。图中：(a)是现有技术中气凝胶分子遇水前的示意图照片；(b)是现有技术中气凝胶分子遇水后的示意图照片。
图3是本发明制备的气凝胶材料的结构强韧化示意图。图中：(a)是本发明制备的气凝胶材料的结构强韧化前的示意图；(b)是本发明制备的气凝胶材料的结构强韧化后的示意图。
图4是本发明实施例1制备的耐水气凝胶材料采用常温浸水法泡水0.5h前后照片。
图5是本发明实施例2制备的耐水气凝胶材料采用常温浸水法泡水0.5h前后照片。
图6是本发明实施例3制备的耐水气凝胶材料在冰箱中冷冻0.5h前后照片。
图4至图6中：(a)为耐水气凝胶材料泡水前或冷冻前的照片；(b)为耐水气凝胶材料泡水后或冷冻后的照片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种耐水气凝胶材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)溶胶制备：以有机硅酯为原料、酸性试剂为催化剂以及有机溶剂为分散剂制得硅质溶胶。所述有机硅酯可以为市面上可售的有机硅酯，例如正硅酸甲酯或正硅酸乙酯；所述酸性试剂选自由盐酸、氢氟酸和硝酸组成的组，所述酸性试剂的浓度为0.001～0.1mol/l(例如0.001、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09或0.1mol/l)；所述有机溶剂选自由甲醇、乙醇、丙酮和乙腈组成的组。
(2)粉体分散：将氧化物粉体与纤维混合均匀，得到含有氧化物粉体与纤维的混合料，然后用有机溶剂将所述混合料溶解，得到第一混合液，再往所述第一混合液中加入步骤(1)制得的硅质溶胶，并进行第一次分散处理，得到第二混合液，最后往所述第二混合液中加入碱性试剂作为催化剂，并进行第二次分散处理，制得气凝胶湿凝胶。
本发明中所述粉体分散包括了所述氧化物粉体与所述纤维的混合过程，所述氧化物粉体与所述纤维的混合为干混，例如将氧化物粉体与纤维按照一定比例配比并在干混机中混合均匀，所述干混机的转速为100-500r/min(例如100、150、200、250、300、400或500r/min)。
所述氧化物粉体例如可以为氧化铝纳米粉体或氧化硅纳米粉体；步骤(2)中所述有机溶剂选自由甲醇、乙醇、丙酮和乙腈组成的组；步骤(2)中所述碱性试剂为氨水；所述碱性试剂的浓度为0.1～1mol/l(例如0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1mol/l)；步骤(2)中所述氧化物粉体、纤维、硅质溶胶、碱性试剂和有机溶剂的质量比为(1～100)：(1～20)：(0.1～60)：(0.1～30)：(10～200)；步骤(2)中氧化物粉体与纤维的混合是在转速为100～500r/min(例如100、200、300、400或500r/min)的干混机中进行的，混合的时间为1～3h(例如1、1.5、2、2.5或3h)；步骤(2)中所述第一次分散处理和/或所述第二次分散处理为超声分散处理；所述第一次分散处理的时间为10～60min(例如10、20、30、40、50或60min)；所述第二次分散处理的时间为10～30min(例如10、15、20、25或30min)。
(3)气凝胶材料制备：将步骤(2)制得的气凝胶湿凝胶依次经过胶凝与老化、溶剂置换和干燥的步骤，制得气凝胶材料。
(4)热处理过程：将步骤(3)制得的气凝胶材料在500℃～1500℃(例如500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃或1500℃)的条件下热处理0.1～3h(例如0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1.0、1.2、1.5、1.8、2.0、2.3、2.5、2.8或3h)，制得耐水气凝胶材料。
本发明可根据气凝胶材料中二氧化硅与氧化物纳米晶粒发生反应，使得晶相转变的温度确定热处理温度，例如对于氧化硅纳米粉，热处理温度为1000℃～1300℃。
在对步骤(3)制得的气凝胶材料进行热处理时，例如可以将步骤(3)制得的气凝胶材料随炉(例如马弗炉)升温至500℃～1500℃，升温速率为1～10℃/min(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或10℃/min)，保温0.1～3h后随炉降温至室温。
根据一些优选的实施方式，步骤(3)中所述胶凝与老化的步骤为：将步骤(2)制得的气凝胶湿凝胶静置12～72h(例如12、18、24、30、36、42、48、54、60、66或72h)使所述气凝胶湿凝胶发生胶凝反应，然后再置于20～80℃(例如20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃)条件下12～72h(例如12、18、24、30、36、42、48、54、60、66或72h)进行老化与进一步的胶凝反应。具体地，例如可以将步骤(2)制得的气凝胶湿凝胶置于模具中，静置24h，随后置于60℃烘箱中48h，完成胶凝与老化的过程。
根据一些优选的实施方式，所述溶剂置换在醇溶剂或酮溶剂中进行；所述醇溶剂选自由甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇组成的组；所述酮溶剂选自丁酮和丙酮组成的组；所述溶剂置换中所用的溶剂的体积用量为胶凝与老化后的凝胶体积的5～30倍(例如5、10、15、20、25或30倍)；所述溶剂置换的时间为1～5d(1、2、3、4或5d)，该溶剂置换的过程可重复1～10次(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或10次)。例如将胶凝与老化后的凝胶取出后放入10倍体积的乙醇溶剂中置换3天，该溶剂置换的过程重复3次。
根据一些优选的实施方式，所述干燥为超临界干燥，优选为超临界二氧化碳干燥。
根据一些优选的实施方式，所述方法还包括在步骤(2)之前，对步骤(2)中所述纤维进行预处理：用水将纤维配制成纤维水溶液，然后往所述纤维水溶液中加入表面活性剂对所述纤维水溶液中含有的纤维进行预处理，得到预处理过的纤维水溶液，再将所述预处理过的纤维水溶液烘干，得到预处理过的纤维。优选的是，所述纤维水溶液的浓度为0.1wt％～1.0wt％(例如0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1.0wt％)；所述表面活性剂的用量占所述纤维用量的质量百分比含量为1％～2％(例如1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2.0％)；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；所述预处理是在所述纤维水溶液置于转速为1000～4000r/min(例如1000、1500、2000、2500、3000、3500或4000r/min)的条件下进行的；和/或所述烘干的温度为50～70℃(例如50℃、55℃、60℃、65℃或70℃)，所述烘干的时间为10～14h(例如10、11、12、13或14h)。
本发明中，所述纤维的预处理过程是在高速旋转的条件下进行，实现了充分分散的散纤维，本发明采用散纤维进行增强气凝胶材料，是为了增加纤维分散的均匀度，可以克服纤维毡等增强体在热处理过程中出现的分层问题，分散的散纤维可以与氧化物粉体进行及时匹配。本发明对所述纤维没有特别的限制，优选为无机纤维，例如可以为石英纤维或氧化铝纤维。
根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中采用两步法进行溶胶制备：
第一步：将有机硅酯、有机溶剂和酸性试剂混合均匀，并在搅拌的条件下回流10～60min(10、20、30、40、50或60min)，得到硅质溶胶前驱体第一溶液；和
第二步：往第一步得到的硅质溶胶前驱体第一溶液中加入有机硅酯，得到硅质溶胶前驱体第二溶液，将所述硅质溶胶前驱体第二溶液在搅拌且温度为50～120℃(例如50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃)的条件下保持2～24h，得到硅质溶胶(例如2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22或24h)。特别地，对所述硅质溶胶进行稀释，先蒸出所述硅质溶胶含有的溶剂100～500g(例如100、200、300、400或500g)，再加入醇溶剂500～1000g(500、600、700、800、900或1000g)混合均匀，进行冷藏备用。
采用两步法进行溶胶制备时，优选的是，在第一步中，所述有机硅酯、有机溶剂与酸性试剂的质量比为(50～1000)：(50～1000)：(1～200)；所述第一步中有机硅酯与所述第二步中有机硅酯的质量比为(50～1000)：(50～1000)。本发明采用两步法制备溶胶，可以防止有机硅脂水解过快，保证溶胶颗粒均匀生长。
本发明制备的耐水气凝胶材料的孔隙率在80％以上，孔尺寸为5～500nm，气凝胶的凝胶颗粒粒径为10～400nm，比表面积为50～500m2/g，耐热温度为800℃以上。
实施例1
①溶胶制备
称取正硅酸甲酯200g和乙醇200g于1000ml烧杯中，用保鲜膜将其密封并进行磁力搅拌1min。混合均匀后，加入浓度为0.005mol/l的盐酸50g作为催化剂，该过程需要缓慢加入，且通过磁力搅拌2min；将上述混合液加入1000ml的三口瓶中，在70℃条件下加热和磁力搅拌，并伴随回流30min，得到硅质溶胶前驱体第一溶液；往得到的硅质溶胶前驱体中加入200g的正硅酸甲酯，继续在80℃条件下加热和磁力搅拌，反应24h，得到硅质溶胶(二氧化硅溶胶)。对所述硅质溶胶进行稀释，蒸出所述硅质溶胶含有的溶剂300g，再加入乙醇1000g混合均匀，得到稀释后的硅质溶胶，并对所述稀释后的硅质溶胶进行冷藏备用。
②粉体分散
称取石英纤维1g溶于1000l水中，搅拌均匀，按质量百分含量计加入石英纤维用量的1％的十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，高速旋转(转速为4000r/min)分散后，置于60℃烘箱中12h烘干，得到预处理过的石英纤维。随后将10g氧化硅纳米粉体与预处理过的石英纤维0.1g混合，在干混机中以200r/min的转速混合1h，得到含有氧化硅粉体与纤维的混合料，将所述混合料混于120g乙醇中，搅拌均匀，加入上述稀释后的硅质溶胶2g，超声分散30min，加入浓度为0.8mol/l氨水0.2g作为催化剂，继续超声20min，制得气凝胶湿凝胶。
③胶凝与老化
将制得的气凝胶湿凝胶置于模具中，静置24h，随后置于60℃烘箱中48h，完成胶凝与老化的过程。
④溶剂置换
将上述完成了胶凝与老化后的凝胶取出后放入10倍体积的乙醇中进行溶剂置换，溶剂置换的时间为3d，该溶剂置换过程重复3次。
⑤超临界干燥，制得气凝胶材料。
⑥热处理过程
将上述气凝胶材料进行随炉升温至1000℃(热处理温度)，升温速率为5℃/min，保温2h(热处理时间)后随炉降温至室温，制得耐水气凝胶材料。
对实施例1制备的耐水气凝胶材料进行性能指标检测，结果显示：实施例1制备的耐水气凝胶材料的密度为0.149g/cm3，孔隙率为88％，孔尺寸为10～30nm，凝胶颗粒的粒径为10～30nm，比表面积为198m2/g(热处理过的比表面积)；将超临界干燥后制得的气凝胶材料进行性能测试，与没有经过1000℃热处理2h的气凝胶材料相比，耐水气凝胶材料的线收缩率为0.65％，耐热温度大于1000℃，特别说明的是，当在热处理温度下经过热处理后，气凝胶材料的线收缩率大于10％的，表示该气凝胶材料的耐热温度不大于该热处理温度。
本实施例中的耐水气凝胶材料的耐热温度高，1000℃热处理后线收缩率小，耐水性好，可以有效防止材料遇水或遇潮湿环境发生粉化和脱落导致的隔热失效。
本实施例中所述耐水气凝胶材料的耐水性采用常温浸水法进行测量，具体地，常温浸水法为：使耐水气凝胶材料的2/3面积浸泡在蒸馏水中，0.5h后取出，并室温下干燥，检查耐水气凝胶材料是否有粉化、裂痕、脱落等破坏现象，并测试其泡水前后材料的比表面积，将其比表面积保持率作为耐水性的性能衡量标准。所述比表面积保持率是泡水后的耐水气凝胶材料的比表面积与其泡水前的比表面积的比值，特别说明的是，本发明所述的泡水后的耐水气凝胶材料是采用常温浸水法进行耐水性测试后，并在室温下干燥后的耐水气凝胶材料。
本实施例制备的耐水气凝胶材料进行耐水性测试后，发现耐水气凝胶材料的表面没有出现粉化和裂痕等现象。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于：在粉体分散中，将10g氧化硅纳米粉体与预处理过的石英纤维1g混合，在干混机中以200r/min的转速混合1h，得到含有氧化硅粉体与纤维的混合料，将所述混合料混于120g乙醇中，搅拌均匀，加入①中稀释后的硅质溶胶3g；在热处理过程中，热处理温度为1100℃。
对实施例2中耐水气凝胶材料进行耐水性测试，发现耐水气凝胶材料的表面没有出现粉化和裂痕等现象，其它性能指标如表1所示。
实施例3
实施例3与实施例1基本相同，不同之处在于：在粉体分散中，称取石英纤维2g溶于1000l水中，将10g氧化铝纳米粉体与预处理过的石英纤维2g混合，在干混机中(200r/min)混合1h，在干混机中以200r/min的转速混合1h，得到含有氧化物粉体与纤维的混合料，将所述混合料混于120g醇溶剂中，搅拌均匀，加入①中稀释后的硅质溶胶4g；在热处理过程中，热处理温度为1200℃。
对实施例3中耐水气凝胶材料进行耐水性测试，发现耐水气凝胶材料的表面没有出现粉化和裂痕等现象，其它性能指标如表1所示。
实施例4
实施例4与实施例3基本相同，不同之处在于：将气凝胶材料进行随炉升温至1300℃(热处理温度)，升温速率为5℃/min，保温3h后随炉降温至室温，制得耐水气凝胶材料。
对实施例4中耐水气凝胶材料进行耐水性测试，发现耐水气凝胶材料的表面没有出现粉化和裂痕等现象，其它性能指标如表1所示。
实施例5
实施例5与实施例1基本相同，不同之处在于：在粉体分散中，没有采用十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂对石英纤维进行表面处理。
对实施例5中耐水气凝胶材料进行耐水性测试，发现耐水气凝胶材料的表面没有出现粉化和裂痕等现象，其它性能指标如表1所示。
实施例6
实施例6与实施例1基本相同，不同之处在于：用氧化铝纤维替代石英纤维。
对实施例6中耐水气凝胶材料进行耐水性测试，发现耐水气凝胶材料的表面没有出现粉化和裂痕等现象，其它性能指标如表1所示。
实施例7
实施例7与实施例2基本相同，不同之处在于：用氧化铝纤维替代石英纤维。
对实施例7中耐水气凝胶材料进行耐水性测试，发现耐水气凝胶材料的表面没有出现粉化和裂痕等现象，其它性能指标如表1所示。
实施例8
实施例8与实施例3基本相同，不同之处在于：用氧化铝纤维替代石英纤维。
对实施例8中耐水气凝胶材料进行耐水性测试，发现耐水气凝胶材料的表面没有出现粉化和裂痕等现象，其它性能指标如表1所示。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于：在粉体分散中，没有采用十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂对石英纤维进行表面处理；在胶凝与老化步骤之后，溶剂置换步骤之前，进行水热处理步骤，将经凝胶老化后的湿凝胶在150℃～250℃去离子水中，水热处理48小时，自然降温至室温，在整个水热处理过程中湿凝胶完全浸没在去离子水中；且热处理温度为1200℃，热处理的时间为0.5h。
对对比例1中耐水气凝胶材料进行耐水性测试，发现气凝胶材料的表面有少量的裂痕出现，其它性能指标如表1所示。
对比例2
对比例2与实施例1基本相同，不同之处在于：对比例2的热处理过程为：将超临界干燥后的气凝胶材料在280℃、300℃和350℃的马弗炉中分别热处理15分钟。
对对比例2中耐水气凝胶材料进行耐水性测试，发现气凝胶材料的表面有有少量的裂痕出现，其它性能指标如表1所示。
对比例3
对比例3与实施例1基本相同，不同之处在于：在②粉体分散中，无氧化硅纳米粉体与预处理过的石英纤维的干混过程，直接用120g乙醇将10g氧化硅纳米粉体与预处理过的石英纤维0.1g混合搅拌均匀，加入稀释后的硅质溶胶2g，超声分散30min，加入浓度为0.8mol/l氨水0.2g作为催化剂，继续超声20min，制得气凝胶湿凝胶。
对对比例3中气凝胶材料进行耐水性测试，发现气凝胶材料的表面有很少量的裂痕出现，其它性能指标如表1所示。
符号-表示没有该项性能指标。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。