酚醛气凝胶的制备及疏水性能研究

题名	酚醛气凝胶的制备及疏水性能研究
作者	张征
导师	张建强
答辩日期	2016
学位名称	硕士
关键词	酚醛气凝胶材料疏水改性吸附
摘要	气凝胶是一种具有三维互穿网络结构的多孔材料,具有很多独特的性质,如低密度(0.003-0.5 g/cm 3)、高孔隙率(70%-99.8%)、低介电常数(~1.1)、和高比表面积(100-1600 m 2/g),因而在吸附、隔热、隔音和催化剂载体材料上有广泛应用。气凝胶大体上可以分为无机气凝胶和有机气凝胶两类,无机气凝胶由于机械性能差而且不稳定,所以在应用上受到很大限制。有机气凝胶于上世纪八十年代被首次制备,相比较无机气凝胶,有机气凝胶有着良好的机械性能,所以近年来学术界普遍关注。间苯二酚-甲醛是一种兼具吸附与耐热的高性能气凝胶材料,只是其相关应用研究尚待深入。目前关于间苯二酚-甲醛凝胶的制备方案已十分成熟,但其干燥工艺多是以代价昂贵、工艺方法复杂的超临界二氧化碳干燥为主,在实际生产中不能大规模工业生产。另外,由于自身酚羟基的存在,酚醛气凝胶会有大量吸潮等不足。针对上述问题,本文从以下三个方面开展工作:采用溶胶-凝胶工艺制备间苯二酚-甲醛水凝胶,分别用常温常压干燥和冷冻干燥制备间苯二酚-甲醛气凝胶。通过密度、收缩率、扫描和BET测试比较不同干燥工艺条件下间苯二酚-甲醛气凝胶的性质,优化出干燥工艺,制备出平均孔径为8.9457nm、密度为0.1330g/cm3、比表面积为406.9936m2/g的气凝胶产品。分别以1,2环氧十二烷和环氧端基的聚二甲基硅氧烷为改性剂,对间苯二酚-甲醛气凝胶疏水改性,在保持其孔径、比表面积不变的前提下,使得其对水的接触角度变大。通过不同浓度改性剂对间苯二酚-甲醛气凝胶的接触角度的测量,从而优化出最佳浓度,以所改姓湿凝胶质量为标准,用其质量分数为20%的改性剂可以使其接触角度可达到124°。分析其下游应用和工业化生产,综合生产成本的考虑,选择环氧端基的聚二甲基硅氧烷作为疏水改性剂使其更有可操作性。将所制备的疏水间苯二酚-甲醛气凝胶作为吸附材料对亚甲基染料标准溶液进行吸附实验,发现其具有良好的吸附性能。以间苯二酚-酚醛气凝胶为基体,复合有机粘土制备出了复合气凝胶,吸附研究表明,发现其具有更优秀的吸附性能。本论文通过冷冻干燥方式制备了间苯二酚-甲醛气凝胶,具有生产成本低和易于操作等优点,有望成为优秀的吸附材料并被工业化生产,在污水处理方面有广阔的前景。
页数	60
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TQ427.26
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91761
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	张征. 酚醛气凝胶的制备及疏水性能研究[D],2016.