柔性氧化硅气凝胶隔热复合材料的制备和性能

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1、·新材料新工艺·柔性氧化硅气凝胶隔热复合材料的制备和性能冯坚冯军宗姜勇刚(国防科学技术大学航天与材料工程学院，新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室，长沙410073)文摘以正硅酸乙酯为原料，高硅氧纤维为增强体，采用氨水催化一步法制备了柔性的纤维增强氧化硅气凝胶隔热复合材料。当pH=7时，气凝胶的比表面积最大；水含量增大，比表面积降低；乙醇含量增大，比表面积增大，EtOH／TEOS(摩尔比)大于l0以上，比表面积增加不明显，趋于稳定。以比表面积较大的气凝胶作为基体的柔性复合材料常温热导率为0．031W／(m·K)[纯高硅氧纤维毡为0．044W／(m·K)]。该柔性隔热材料安装方便，特别适用于大面

2、积、不规则形状的包覆隔热。关键词氧化硅气凝胶，隔热材料，复合材料，热导率PreparationandPropertiesofFlexibleSilicaAerogelCompositesforThermalInsulatorsFengJianFengJunzongJiangYonggang(KeyLab．ofAdvancedCeramicFibersandComposites，CollegeofAerospaceandMaterialsEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073)AbstractFlexib

3、lefiberreinforcedsilicaaerogelcompositesforthermalinsulatorswerepreparedbyammonia-catalyzedone—stepsol—gelprocess，usingtetraeth0xysilaneasprecursor，highsilicafiberasreinforcement．Thehighestspecificsurfacearea(SSA)canbeobtainedinanaerogelderivedfromthesolwithpH=7．TheSSAdecreaseswithincreasingthewate

4、rmolarratio，whileitincreaseswithincreasingtheethanolmolarratio．Whenthemolarratioofethanol／tetraethoxysilaneishigherthan10，theSSAonlyincreasesmildlywithincreasingtheethanolratio．Thether—malconductivityofthehighsilicafiber-reinforcedhighSSAaerogelcompositesis0．031W／(m·K)[0．044W／(m·K)forthehighsilicaf

5、ibermatrix]．Theflexibleaerogelcompositesareeasy—to—installandareverysuitableforinsula-tionsonlargesurfacesandcomplexshapes．KeywordsSilicaaerogel，Thermalinsulator，Composite，Thermalconductivity0引言材料，以提高气凝胶的力学性能，克服其强度低、气凝胶由于其独特的纳米级孔径结构，具有低密易脆的缺点，增加可操作性和安装使用简易性。以上度、高比表面积、高孔隙率、低热导率、低介电常数等复合方法得到的主要是刚性材料，

6、而航天或民用隔热特性⋯，具有着非常广泛的应用，其中重要的一项就领域有相当多一部分需求柔性超级隔热材料，因为柔是作为超级隔热材料一；但气凝胶存在脆性大、力性材料安装操作更方便，对于大面积、复杂形状的隔学性能低等缺点，这很大程度上限制了其应用。为热应用更是具有无可比拟的优越性，且柔性材料的制此，人们采用各种增强体对气凝胶进行增强制备复合备过程中不像刚性复合材料那样需要有专用的模具。收稿日期：2011—09—30基金项目：国家自然科学基金(51002187，51172279)和国防预研基金(9140C8203051003)作者简介：冯坚，1969年出生，研究员，主要从事高性能防隔热材料研究。E-m

7、ail：fengj1277@sohu．corn一42一宇航材料工艺http：／／www．yhelgy．eom2012年第2期因此研制具有柔性的气凝胶隔热复合材料将极大扩小，原因之一是凝胶形成过程或超临界干燥过程体积展气凝胶隔热材料在军用和民用保温隔热领域的应有所增加，这在实验中已观察到；原因之二是碱催化用。基于此，本文主要研究柔性气凝胶复合材料的制一步法制备的气凝胶本身水解缩聚的程度较小，在超备及其性能优化。