异氰酸酯增强二氧化硅气凝胶的力学性能  

Mechanical Property of Silica Aerogels Reinforced With Isocyanate

作　　者：闫彭[1] 周斌[1] 杜艾[1] 李聪航[2] 

机构地区：[1]同济大学上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室,上海200092 [2]上海卫星工程研究所空间机热一体化技术实验室,上海200240

出　　处：《原子能科学技术》2014年第6期1100-1105,共6页Atomic Energy Science and Technology

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51102184;51172163);863计划资助项目(2013AA031801);国家科技支撑计划资助项目(2013BAJ01B01);上海市科委纳米技术专项资助项目(12nm0503001);上海市航天科技创新基金资助项目(SAST201254;SAST201321)

摘　　要：采用有机无机复合的方式,制得异氰酸酯增强的SiO2气凝胶。将硅酸甲酯(TMOS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)配成混合硅源,经水解缩聚后形成凝胶,老化后浸泡在含六亚甲基二异氰酸酯单体(HDI)的乙腈溶液中,最后经CO2超临界干燥,获得了具有良好机械性能的SiO2气凝胶。制备过程中引入的MTMS增加了凝胶与有机物间的浸润性,与使用有机物低聚体相比,使用单体可使有机物更易进入凝胶网络,反应更充分,形成纳米尺度更均匀的复合气凝胶。复合后的气凝胶密度为330mg/cm3、比表面积为446.3m2/g、热导率为0.068W·m-1·K-1,该气凝胶良好的力学性能(压缩强度为19.96MPa、压缩模量为82.37MPa)使气凝胶的机械加工成为可能。The reinforced silica aerogels with isocyanate were prepared by the method of organic-inorganic-hybrid. The gels were produced by hydrolysis and condensation polymerization of tetramethoxysilane （TMOS）, methyltrimethoxysilane （MTMS） and （3-aminopropyl） triethoxysilane （APTES） with water, aged and then immersed in acetonitrile with the monomer of hexamethylene diisocyanate （HDI）, supercritically dried by CO2 to form mechanically strong silica aerogels. In this work, replacing TMOS with some MTMS improves the infiltration between silica gels and HDI. Comparing with oligomer, monomers can infiltrate into the network of gel more easily and make thereaction more amplified, ultimately, forming the nano-scale network more uniform. The good mechanical properties of the reinforced aerogels （compressive modulus 82.37 MPa and compression strength 19.96 MPa） make the machining of aerogels as possible.

关 键 词：二氧化硅气凝胶 纳米结构 力学性能 异氰酸酯 

分 类 号：O648[理学—物理化学]