高強(qiáng)度氧化地鋁氣凝膠復(fù)合材料的制備研究.pdf

1、氧化鋁氣凝膠除具有一般氣凝膠的基本性質(zhì)，還具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性，是制備耐高溫隔熱材料的理想材料。但目前報(bào)導(dǎo)得到的氧化鋁氣凝膠材料普遍存在強(qiáng)度低、力學(xué)性能差的缺點(diǎn)，這嚴(yán)重制約了其實(shí)際應(yīng)用。凹凸棒土(ATP)是一種具有獨(dú)特的層鏈狀晶體結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物，具有優(yōu)異的吸附性、填充性及熱穩(wěn)定性等。鑒于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，本文采用凹凸棒土作為增強(qiáng)體，常壓直接干燥制備高強(qiáng)度氧化鋁氣凝膠。
　　首先，實(shí)驗(yàn)從水(H2O)和

2、乙醇(EtOH)用量比例、環(huán)氧丙烷(PO)用量以及ATP加入方式幾個(gè)方面優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)工藝。通過觀察和借助相關(guān)表征，最終確定H2O∶EtOH=3∶7vol，環(huán)氧丙烷用量為n(Al)∶n(PO)=1∶8，ATP添加方式為制備成穩(wěn)定的ATP懸浮液后再添加到氧化鋁溶膠，效果最佳。
　　其次，研究了ATP用量對(duì)Al2O3氣凝膠復(fù)合材料力學(xué)等性能的影響。研究結(jié)果表明:加入ATP后，氣凝膠復(fù)合材料的表觀密度略微下降，基體密度大幅下降;各含量的AT

3、P/Al2O3氣凝膠復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度均高于純Al2O3氣凝膠的抗壓強(qiáng)度，且抗壓強(qiáng)度隨ATP用量增加呈先快速增后緩慢減小的趨勢(shì)，ATP(26.09wt％)/Al2O3氣凝膠復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度高達(dá)74.55MPa，較純Al2O3氣凝膠的抗壓強(qiáng)度(26.74MPa)增強(qiáng)了近3倍;加入ATP后氣凝膠復(fù)合材料的隔熱性能變的更好。
　　最后，探索了ATP對(duì)氧化鋁氣凝膠力學(xué)性能的增強(qiáng)機(jī)制，選用常壓干燥方法制備Al2O3氣凝膠和ATP/Al2O

4、3氣凝膠復(fù)合材料分別從相組成、微觀形貌、比表面狀況以及熱穩(wěn)定性等方面著手比較分析。通過SEM和TEM分析表明ATP晶束在復(fù)合材料中作為骨架存在，使氧化鋁顆粒附著并蔓延生長(zhǎng)成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而起到提高氣凝膠復(fù)合材料的力學(xué)性能;通過分析不同溫度下材料的比表面積和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，表明ATP可以有效的抑制氧化鋁顆粒的燒結(jié)，使氧化鋁氣凝膠更有利于在高溫下使用，如添加ATP后熱處理溫度從500℃升高到900℃時(shí)，氣凝膠比表面積損失從43.94％降低到3