SiO2气凝胶的干燥技术-非超临界干燥法
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非超临界干燥技术包括常压干燥、亚临界干燥、冷冻干燥等。亚临界干燥类似于超临界干燥,只是温度和压力低于临界点,对其机理的研究也较少。冷冻干燥是依靠低温将液气界面转化为固气界面,通过升华去除溶剂,同样能避免表面张力的不利影响。
常压干燥工艺的基本原理是首先用一种或多种低表面张力的溶剂替换湿凝胶中的孔隙溶液并通过改性使凝胶表面疏水化, 防止在干燥过程中发生过度收缩变形和结构破坏。研究表明,网络增强及表面改性方法可以减小或消除气凝胶的碎裂程度,经合理常压干燥得到的二氧化硅气凝胶性能与通过超临界干燥工艺得到的基本一致。
常压干燥工艺的关键在于干燥前对湿凝胶的有效处理,一般可通过以下几种措施来进行:
(1)增加凝胶网络的骨架强度,采用表面张力小的溶剂置换,减少凝胶干燥时孔洞间毛细管力的破坏;
(2)增大凝胶的孔径并使之大小均匀,在溶胶到凝胶过程中通过加入控制干燥的化学添加剂,如甲酞胺乙酞胺、二甲基甲酞胺、甘油等来改善凝胶中孔洞均匀性,减少干燥时产生的内应力差;
(3)二氧化硅颗粒表面改性,有效防止凝胶干燥时骨架颗粒表面羟基发生不可逆缩聚而引起收缩;
(4)采取有机高聚物的骨架交联强化,增强骨架结构强度。