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气凝胶行业国内发展报告(49页)

行业报告下载 2020年12月01日 07:22 1 管理员

炭气凝胶最大的特点就是其在惰性及真空氛围下高达 2000℃的耐温性,石墨化后耐 温性能甚至能达到 3000℃,而且炭气凝胶中的炭纳米颗粒本身就具备对红外辐射极 好的吸收性能,从而产生类似于红外遮光剂的效果,因此其高温热导率较低。但是 在有氧条件下,炭气凝胶在 350℃以上便发生氧化,这使得其在高温隔热领域的应 用受到了极大地限制。随着 SiC、MoSi2、HfSi2、TaSi2 等高抗氧化性涂层的发展, 在炭气凝胶材料表面涂覆致密的抗氧化性涂层,阻止氧气的进一步扩散,将使该材 料具备极大的应用前景。 碳化物材料具备极好的抗氧化性能,但是其本身热导率较高,将其制成含有三维立 体网络状结构的气凝胶,可以极大地降低材料的热导率,进一步提高材料的隔热性 能。目前国内外对于碳化物气凝胶的研究还相对较少,特别是对于成形性良好的块 状碳化物气凝胶的研究尚处于初始阶段,对于其作为高效隔热材料的研究也较为匮 乏,仅限于对该材料的制备与表征。 1.4. SiO2气凝胶的制备  由于 SiO2 气凝胶是目前产业化最成熟的产品,该类气凝胶的制备包括两种方法:干 燥法和溶胶-凝胶法。目前产业化中主要使用的技术是干燥技术。

目前产业化中主要使用的技术是超临界干燥技术和常压干燥技术,其他尚未实现批 量生产技术还有真空冷冻干燥、亚临界干燥等。 超临界干燥技术是最早实现批量制备气凝胶技术,已经较为成熟,也是目前国内外 气凝胶企业采用较多的技术。超临界干燥可以实现凝胶在干燥过程中保持完好骨架 结构。 常压干燥技术一种新型的气凝胶制备工艺,是当前研究最活跃,发展潜力最大的气 凝胶批产技术。其原理是采用疏水基团对凝胶骨架进行改性,避免凝胶孔洞表面的 硅羟基相互结合并提高弹性,同时采用低表面张力液体臵换凝胶原来高比表面积的 水或乙醇从而可以在常压下直接干燥获得性能优异的气凝胶材料。

通过硅源物质的水解和缩聚获得具有三维网络结构的 SiO2 凝胶,反应生成以 ≡Si-O-Si≡为主体的聚合物,再经过老化阶段后,形成网络结构的凝胶。在凝胶形成 的过程中,部分水解的有机硅发生缩聚反应,缩聚的硅氧链上未水解的基团可继续 水解。通过调节反应溶液的酸碱度,控制水解-缩聚过程中水解反应和缩聚反应的相 对速率,可得到凝胶结构。在酸性条件下(pH=2.0-5.0),水解速率较快,有利于成 核反应形成较多的核;在碱性条件下,有利于核的长大及交联,易形成致密的胶体 颗粒。强碱性或高温条件下 SiO2 的溶解度增大,使最终凝胶结构形成胶粒聚集体。 1.4.3. 气凝胶改性赋予其更强性能 气凝胶材料本身具有强度低、脆性高的缺点,为了克服这一缺点,需要对气凝胶材 料进行改性,这是目前最重要的工艺,通过改性可赋予气凝胶材料不同性能。目前 气凝胶材料改性最常用的方法就是掺杂,即加入掺杂剂或者增强/增韧材料,制备 复合气凝胶材料。

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标签: 化工|冶炼|油气|农药化肥|中间体

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