（元琛科技）二氧化硅氣凝膠是一種分散介質(zhì)為氣體的多孔性固體材料，內(nèi)部體積99%由氣體組成，是目前已知密度最小的固體。二氧化硅氣凝膠產(chǎn)品可以細(xì)分為粉體、毛氈等，因具有超輕、超低熱導(dǎo)率、高透光及高比表面積等優(yōu)異特性，二氧化硅氣凝膠在隔熱保溫、聲屏蔽、催化等多個(gè)領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖1二氧化硅氣凝膠粉體、毛氈

在隔熱保溫領(lǐng)域可將二氧化硅氣凝膠與耐熱纖維相結(jié)合制備成各種形式的保溫材料應(yīng)用于工業(yè)、建筑、管道、汽車、航天等行業(yè)；將二氧化硅氣凝膠制作成隔音材料應(yīng)用于聲屏蔽領(lǐng)域，制作不同密度的二氧化硅氣凝膠可使聲強(qiáng)提高20-40 dB；二氧化硅氣凝膠材料孔洞大小分布均勻、氣孔率高、比表面積高在作為新型催化劑或催化劑的載體方而亦有廣闊的應(yīng)用前景。因此，工藝生產(chǎn)制作二氧化硅氣凝膠具有十分重要的意義，小編帶領(lǐng)大家對二氧化硅氣凝膠制作工藝流程進(jìn)行全面了解。

圖2二氧化硅氣凝膠應(yīng)用領(lǐng)域

二氧化硅氣凝膠工業(yè)生產(chǎn)制備工藝主要有三個(gè)部分：濕凝膠的制備、陳化工藝以及凝膠干燥。從1931年Kistler制備出世界上第一塊氣凝膠開始到現(xiàn)在工業(yè)化，工藝流程也進(jìn)行了逐步優(yōu)化，干燥方法從超臨界干燥到常壓干燥，從酸性濃縮-溶解到溶膠﹣凝膠化學(xué)法，硅源從昂貴的正硅酸乙酯等有機(jī)硅源到諸如水玻璃等廉價(jià)的無機(jī)硅。目前，國內(nèi)外主要以正硅酸乙酯或水玻璃為硅源，采用兩步溶膠﹣凝膠法以及三甲基氯硅烷進(jìn)行表面修飾，常壓干燥來制備二氧化硅氣凝膠。

（1）濕凝膠制備：采用溶膠-凝膠化學(xué)法制備濕凝膠，將含硅原料在特定溶劑中分散并發(fā)生水解，生成的活性單體通過聚合反應(yīng)形成納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的溶膠，靜置一段時(shí)間后，團(tuán)簇間相互粘連，形成具備網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)的凝膠。

（2）陳化工藝：包括凝膠老化、溶劑交換以及表面改性。對工序（1）中所形成的濕凝膠進(jìn)行老化處理，由于此時(shí)的濕凝膠并不穩(wěn)固，需要添加老化液對濕凝膠的其網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)強(qiáng)或者將其放置更長時(shí)間使凝膠顆粒之間的連接更為緊密提高機(jī)械性能。為了將濕凝膠孔道中的溶劑（乙醇、水等）替換掉，選擇表面張力較小的溶劑對濕凝膠的網(wǎng)絡(luò)孔道進(jìn)行溶劑交換，用大量的溶劑多次浸泡凝膠，從而將凝膠中原有的溶劑逐漸替換掉.溶劑置換后,還有利于保持氣凝膠良好的物理形狀。沒有改性的二氧化硅氣凝膠表面含有大量的氫氧根，極易吸水，導(dǎo)致其孔結(jié)構(gòu)坍塌，難以適用于常規(guī)使用，一般采用烷烴類和改性劑（硅氧烷類）加入到濕凝膠中進(jìn)行表面疏水改性處理。

（3）凝膠干燥：用不同干燥法使?jié)衲z網(wǎng)絡(luò)孔道中的溶劑蒸發(fā)掉，其中常用的干燥法有超臨界干燥法、常壓干燥法及真空冷凍干燥法。超臨界干燥是最先被應(yīng)用于氣凝膠干燥的技術(shù)，能很好地解決凝膠過程中開裂的問題，但是存在設(shè)備成本較高、高溫高壓操作較為危險(xiǎn)、易燃性溶劑風(fēng)險(xiǎn)等缺點(diǎn)；冷凍干燥通過低溫低壓的外部條件對氣凝膠進(jìn)行干燥可以避免對二氧化硅氣凝膠骨架結(jié)構(gòu)造成影響，但是干燥周期較長；常壓干燥相對于超臨界干燥更為安全、簡單和節(jié)省成本，但是由于溶劑還是會(huì)有一定的表面張力可能引起結(jié)構(gòu)坍塌。（元琛科技）

圖3 二氧化硅氣凝膠制備工藝流程