基于表面改性的二氧化硅—甲基丙烯酸甲酯复合气凝胶材料及其制备方法_2

文档序号:9914945阅读:来源:国知局
锭修饰后,在谱线(b)的1453cnfi处出现了对应于甲基丙締酷氧乙基十二烷基 二甲基氯化锭中与季锭基团相邻的亚甲基的弯曲振动吸收峰,运进一步说明通过静电吸引 作用,甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭成功的修饰于二氧化娃气凝胶上。
[001引采用荷兰化ilips的化nosem430场发射扫描电子显微镜分别对经甲基丙締酷氧乙 基十二烷基二甲基氯化锭修饰的二氧化娃气凝胶和本发明的气凝胶复合材料断面进行观 察,如图3,经甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭修饰的二氧化娃气凝胶具有二氧化 娃纳米粒子连接形成的=维网络结构,纳米级的孔桐分布较为均匀。在经甲基丙締酷氧乙 基十二烷基二甲基氯化锭修饰的二氧化娃气凝胶与PMMA本体聚合得到的具有高热阻相界 面的二氧化娃气凝胶并未显著改变材料的微观结构,材料内部仍然具有二氧化娃纳米粒子 连接形成的=维网络结构,而且纳米级的孔桐分布较为均匀。经贝±德仪器科技(北京)有 限公司的氮吸附比表面积测定仪测定,本发明的气凝胶复合材料的孔隙率平均为93-94%,孔径分布较为均匀。
[0019] 本发明的气凝胶复合材料在生±防水保溫中的应用,在进行使用时将气凝胶复合 材料制备成型,形成厚度0.1 -Imm的板材,优选0.3-0.8mm。参考文献化ffects Of chemical bonding on heat transport across interfaces,Nature Materials,2012, 11,502)所述,使用德国Linseis的TF-LFA型时域热反射探针测定气凝胶材料相界面热阻, 平均为28-32MWnf 2ITi。采用西安夏溪电子科技有限公司TC3000E型导热系数仪对气凝胶复 合材料的导热系数进行测定,平均为0.0 l-O . 〇2Wnfiri,最终制备的气凝胶复合材料具有 高热阻相界面,具有较高相界面热阻和较低的导热系数。
[0020] 与现有技术相比,本发明的气凝胶材料具有高热阻相界面,在步骤1中利用二氧化 娃气凝胶湿凝胶表面娃径基的负电荷与甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭正电荷 的静电吸引作用,将甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭吸附于湿凝胶表面,经过超 临界干燥后,甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭分子仍然未脱离气凝胶表面,显示 出很强的相互作用。步骤2利用气凝胶表面静电吸引作用吸附的甲基丙締酷氧乙基十二烧 基二甲基氯化锭分子上的不饱和键与甲基丙締酸甲醋在本体体系下共聚,可将共聚物分子 链引入气凝胶表面,共聚物大分子链均匀包裹在气凝胶骨架表面,可使气凝胶产物保持= 维网状结构,拥有绝佳的保溫性能。
【附图说明】
[0021] 图1为Zeta电位图,其中a为采用本发明步骤1的工艺方法制备的二氧化娃气凝胶 (未经甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭修饰),b为甲基丙締酷氧乙基十二烷基二 甲基氯化锭和甲基丙締酸甲醋的共聚物溶液(采用本发明步骤2的工艺方法进行制备,不添 加二氧化娃气凝胶,直接将甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭和甲基丙締酸甲醋进 行共聚),c为采用本发明步骤1的工艺方法制备的二氧化娃气凝胶湿凝胶(经甲基丙締酷氧 乙基十二烷基二甲基氯化锭修饰),d为采用本发明步骤1的工艺方法制备的二氧化娃气凝 胶(经甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭修饰)。
[0022] 图2为傅里叶变换红外光谱图,其中a为未经甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯 化锭修饰的二氧化娃气凝胶,b为经甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭修饰的二氧 化娃气凝胶。
[0023] 图3为SBl照片,其中a为经甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭修饰的二氧 化娃气凝胶;b为本发明的具有高热阻相界面的二氧化娃一甲基丙締酸甲醋复合气凝胶材 料。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案,其中甲基丙締酷氧乙基十二 烷基二甲基氯化锭购自Sigma-Aldrich公司;其他试剂和原料均购自天津市科密欧化学试 剂有限公司,超临界干燥设备采用的是海安县石油科研仪器有限公司C〇2超临界高压萃取 装置。
[0025] 实施例1
[00%] 在SOg正娃酸乙醋中加入0.1gl2mol/L盐酸,室溫揽拌28min后静置35min,随后加 入0.14氨氧化钢,揽拌至其完全溶解,将上述溶液静置化后得到湿凝胶,在湿凝胶中加入 〇.2g甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭,静置化后,将产物置于C〇2超临界高压萃取 装置中,WC〇2为介质在溫度33°C和气压7MPa下进行超临界干燥化,即可得到二氧化娃气凝 胶,将IOg二氧化娃气凝胶加入到100g甲基丙締酸甲醋中,然后进行超声分散化,随后加入 〇.2g的过氧化二苯甲酯,超声分散lOmin,然后将分散液先后置于75°C的水浴中引发甲基丙 締酸甲醋与二氧化娃气凝胶表面甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭进行共聚合,2h 后从水浴中取出放入50°C的恒溫水浴中聚合24h,随后将其依次在80°C,90°C,100°C的恒溫 水浴中各放置化,即可得到具有高热阻相界面的二氧化娃气凝胶材料。
[0027]实施例2
[002引在1 IOg正娃酸乙醋中加入0.8gl2mol/L盐酸,室溫揽拌30min后静置ISOmin,随后 加入0.01氨氧化钢,揽拌至其完全溶解,将上述溶液静置化后得到湿凝胶,在湿凝胶中加入 0.6g甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭,静置化后,将产物置于C02超临界高压萃取 装置中,WC02为介质在溫度46°C和气压8M化下进行超临界干燥化,即可得到二氧化娃气凝 胶,将5g二氧化娃气凝胶加入到100g甲基丙締酸甲醋中,然后进行超声分散化,随后加入 0.02g的过氧化二苯甲酯,超声分散3min,然后将分散液先后置于75°C的水浴中引发甲基丙 締酸甲醋与二氧化娃气凝胶表面甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭进行共聚合,2h 后从水浴中取出放入50°C的恒溫水浴中聚合24h,随后将其依次在80°C,90°C,100°C的恒溫 水浴中各放置化,即可得到具有高热阻相界面的二氧化娃气凝胶材料。
[0029] 实施例3
[0030] 在150g正娃酸乙醋中加入0.2gl2mol/L盐酸,室溫揽拌5min后静置ISOmin,随后加 入0.16氨氧化钢,揽拌至其完全溶解,将上述溶液静置化后得到湿凝胶,在湿凝胶中加入 〇.7g甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭,静置化后,将产物置于C〇2超临界高压萃取 装置中,WC〇2为介质在溫度50°C和气压9MPa下进行超临界干燥化,即可得到二氧化娃气凝 胶,将7g二氧化娃气凝胶加入到100g甲基丙締酸甲醋中,然后进行超声分散化,随后加入 〇.14g的过氧化二苯甲酯,超声分散4.8111111,然后将分散液先后置于75°(:的水浴中引发甲基 丙締酸甲醋与二氧化娃气凝胶表面甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭进行共聚合, 化后从水浴中取出放入50°C的恒溫水浴中聚合24h,随后将其依次在80°C,90°C,100°C的恒 溫水浴中各放置化,即可得到具有高热阻相界面的二氧化娃气凝胶材料。
[0031] 实施例4
[0032] 在142g正娃酸乙醋中加入0.5gl2mol/L盐酸,室溫揽拌21min后静置30min,随后加 入0.2氨氧化钢,揽拌至其完全溶解,将上述溶液静置化后得到湿凝胶,在湿凝胶中加入1 g 甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭,静置化后,将产物置于C〇2超临界高压萃取装置 中,WC〇2为介质在溫度37°C和气压IOMPa下进行超临界干燥化,即可得到二氧化娃气凝胶, 将9g二氧化娃气凝胶加入到100g甲基丙締酸甲醋中,然后进行超声分散化,随后加入0.14g 的过氧化二苯甲酯,超声分散9min,然后将分散液先后置于75°C的水浴中引发甲基丙締酸 甲醋与二氧化娃气凝胶表面甲基丙締酷氧乙基十二烷基二甲基氯化锭进行共聚合,化后从 水浴中取出放入50°C的恒溫水浴中聚合24h,随后将其依次在80°C,90°C,100°C的恒溫水浴 中各放置化,即可
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