赵洪凯，刘明，刘一甫，许亚军，刘威
(吉林建筑大学材料科学与工程学院，吉林长春130118)
摘要：为了达到增强硅气凝胶力学性能的目的，采用硅烷偶联剂KH550与KH560二步改性接枝玻璃纤维，进而制备纤维增强硅气凝胶。利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、比表面及孔径分布仪、热重-差热分析仪、导热系数仪、电子动静态疲劳试验机等对其表征。实验结果表明：硅烷偶联剂改性玻璃纤维与硅气凝胶复合后网络结构更加均匀、骨架强度更加稳定、孔径多在30nm 以下、具有良好的热稳定性；同时，改性玻璃纤维的最佳添加量为20%(质量分数)，此时其密度为0.167g/cm 3，导热系数为0.0185W/(m ·K)，接触角为127°，抗弯强度为1.042MPa，抗压强度为0.669MPa，达到预期实验目的。 tt
关键词：羟基化；玻璃纤维；硅气凝胶；硅烷偶联剂中图分类号:TQ127.2文献标识码:A 文章编号:1006-4990(2020)08-0046-05Study on glass fiber reinforced silica aerogel modified by silane coupling agent
Zhao Hongkai ,Liu Ming ,Liu Yifu ,Xu Yajun ,Liu Wei
最世文化发展有限公司(School of Materials Science and Engineering ,Jilin Jianzhu University ,Changchun 130118,China )Abstract :In order to enhance the mechanical properties of silica aerogel ,the silane coupling agent KH
550and KH560were modified to grafted glass fibers in two steps ,and then fiber reinforced silica aerogel were prepared.Scanning electron micro⁃scope ,infrared spectrometer ,specific surface and aperture distribution instrument ,TG-DTA analyzer ,thermal conductivity instrument and electronic dynamic and static fatigue testing machine were used to characterize the fiber reinforced silica aerogel.The results showed that after the glass fiber reinforced silica aerogel modified by silane coupling agent compounded with silica aerogel ,the network structure was more uniform ,the framework strength was more stable ,the pore diameter was less than 30nm ,and the thermal stability was better.At the same time ,the optimal addition amount of modified glass fiber was 20%(mass fraction ).At this time ,the density was 0.167g/cm 3,the thermal conductivity coefficient was 0.0185W/(m ·K ),the contact angle was 127°,the bending strength was 1.042MPa and the compressive strength was 0.669MPa.The expected purpose of the experiment was achieved.Key words :hydroxylation ;glass fiber ;silica aerogel ;silane coupling agent卫星应急通信系统
由于硅气凝胶独特的多孔网络结构使其在隔音
保温、吸附催化等领域具有广泛应用[1]。自1931年S.S.Kistler 以水玻璃为硅源首次制备出硅气凝胶以来，其特殊性能就受到了专家学者的广泛关注，并开
始对其做了大规模的研究[2]。硅气凝胶具有低密度、低导热系数和孔隙率高等特点，在孔隙率达到98%
时，其导热系数可低至0.012W/(m ·K)，因此可将其
作为保温隔热材料使用[3-5]。近年来国内外有关硅气凝胶的研究发展迅速，但因其具有易脆性和强度低的
缺点限制了其大规模的生产和应用，现阶段国内外
专家学者一方面通过改进其本体强韧性，另一方面
通过复合增强体来提高硅气凝胶的强度和脆性[6]。玻璃纤维通过盐酸进行羟基化后强度损失较
表贴式永磁同步电机大，因此制备的复合材料的力学性能较差。为了获得具有良好力学性能的玻璃纤维复合材料，其羟基化可通过硅烷偶联改性来实现[7]。硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，其水解生成的羟基可以和玻璃纤维表面的羟基缩聚形成共价键，使硅烷偶联剂接枝到玻璃纤维表面，同时其含有的氨基和环氧基等基团和某些特定的基团具有较强的反应能力，可以使已经接枝硅烷偶联剂的玻璃纤维进一步接枝，使玻璃纤维在完成羟基化的同时引入了对硅气凝胶起增韧作用的柔性碳链，使复合材料的力学性能得到增强[8-9]。1实验原料与方法1.1原料与试剂KH550和KH560(TECH，南京创世化
工助剂有基金项目：吉林省发展和改革委员会产业技术研究与开发项目(2020C027-4)、吉林省大学生创新创业训练计划项目(8570036506)。收稿日期:2020-02-18
相城区财政局作者简介：赵洪凯(1974—)，男，教授，硕士研究生导师，主要从事复合材料研究;E-mail:*****************。
超帝国主义Doi:10.11962/1006-4990.2019-0488
第52卷第8期2020年8月无机盐工业INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY Vol.52No.8Aug.,2020
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