六甲基二硅胺烷对SiO_2气凝胶的表面改性_冯军宗

第36卷第2008年51期3月硅酸盐学报JOURNALOFTHECHNIESECERAMICSOCIETYVol.36,NO.51Mareh,2008六甲基二硅胺烷对510:气凝胶的表面改性冯军宗,冯坚,高庆福,武纬(国防科技大学航天与材料工程学院,新型陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室,长沙410073)摘要:超临界干燥制备了isq气凝胶,50℃热处理isq气凝胶后与气相六甲基二硅胺烷伪xeamhetylidisl~e,HMDs)在常温下反应,制备了疏水气凝胶。采用Fourier转换红外光谱、热重一差示扫描量热法、碳元素分析、氮吸附法对气凝胶进行表征。结果表明:热处理使气凝胶表面的乙氧基氧化成轻基,轻基与HMDS反应,生成硅甲基,从而具有疏水性,与水接触角为120。反应质量增加率最大值为10.5%。疏水气凝胶经受350℃以上高温后变成亲水,可再与HMDS反应,又具有疏水性。随再疏水处理次数增加,平均孔径减小,机械强度增大。每次再疏水处理反应质量增加率为.55%~8.9%,热处理和疏水处理交替进行20次后,气凝胶的质量增加到303%。关键词:二氧化硅气凝胶:疏水;六甲基二硅胺烷;吸湿性中图分类号:TQ170.1文献标识码:A文章编号:045-45648(208)sl刁89刁6SURFACEMODIFICAI,IONOFSILICAAER0GELSWITRHEXAMETHYLDISILAZANE尸石刀召uJonzgn,尸石N`iJan,GA口Qing向,尸U肠i(SateKeyLaboartoyrofAdvaneedCaemrieFibers&ComPosites,Coll馆eofAeorsPaee&MateiralsEngineeirng,NationalUniversiytofDefenseeTehnology,Changsha4l0073,China)Abstract:Hydr0PhobieaeorgelsweresynhtesizedviaheatinghtesuPereirtiealidredaeorgelsat500,C,theneraetingwihthexanre-htyldisilanze(HMDS)vaP0ratorometmPerautre.hTehydr0Phobieaero罗15wercharacteirezdbyFourlertransfon”in介aredsPee-otrseoP%htemrogvaimetric刁iferentialseaningealoirmeytr,eabronelemenatlanalysis,andniotrgenadsoprtion.hTeersulstshowhtatthesurafeeethoxylgrouPswertransfomredtohydroxylgrouPsduringheating,andhtehydroxylgrouPseraetedwihtHMDSvaPortofomritrmethylsilylgroUPs,miaknghtemhydroPhobie.hTewatereonacttangle151200.hTemaximumeractionmassgainis10.5%.hTehydroPhobieaeorgelsbeeomehydroPhiliehwenheatedbeyond350,C:however,theyeaneraetwihtHMDSandbeeomehydrophobieagain.Whenhteheatingandmoidifeationcyele15rePeated,hetvaeragePoersizedeereases,andhtemechaniealsetrnghtinereases.hTemassgianateaehmodiifeatione界le155.5%一8.9%,andhteaerogelmassineerasesto303%afetr20eyeles.Keywords:silieaaeorgels;hydroPhobie:hexamehtyldisilazane;moistUreabsoprtion纳米多孔510:气凝胶具有独特的纳米级孔结构(平均孔径小于空气分子的平均自由程),具有极低的热导率(0.ol3w/m.)K,1[]是新型高效隔热材料。超临界干燥制备的5102气凝胶由于其团簇结构表面具有51~一O-CZHS基团,表现出疏水性,但在空气气氛下加热至250℃时该基团断裂生成为轻基一oH,2[]气凝胶变成亲水的,在潮湿环境中会吸附水汽,使其隔热性能下降;若与液态水直接接触其纳米孔结构内将产生毛细管张力,使其纳米孔结构坍塌,整块气凝胶碎裂,失去应用价值。目前主要的疏水处理方法为前疏水处理方法,即在凝胶形成时或