（元琛科技）二氧化硅氣凝膠是一種分散介質為氣體的多孔性固體材料，內部體積99%由氣體組成，是目前已知密度最小的固體。二氧化硅氣凝膠產品可以細分為粉體、毛氈等，因具有超輕、超低熱導率、高透光及高比表面積等優異特性，二氧化硅氣凝膠在隔熱保溫、聲屏蔽、催化等多個領域均具有廣闊的應用前景。

圖1二氧化硅氣凝膠粉體、毛氈

在隔熱保溫領域可將二氧化硅氣凝膠與耐熱纖維相結合制備成各種形式的保溫材料應用于工業、建筑、管道、汽車、航天等行業；將二氧化硅氣凝膠制作成隔音材料應用于聲屏蔽領域，制作不同密度的二氧化硅氣凝膠可使聲強提高20-40 dB；二氧化硅氣凝膠材料孔洞大小分布均勻、氣孔率高、比表面積高在作為新型催化劑或催化劑的載體方而亦有廣闊的應用前景。因此，工藝生產制作二氧化硅氣凝膠具有十分重要的意義，小編帶領大家對二氧化硅氣凝膠制作工藝流程進行全面了解。

圖2二氧化硅氣凝膠應用領域

二氧化硅氣凝膠工業生產制備工藝主要有三個部分：濕凝膠的制備、陳化工藝以及凝膠干燥。從1931年Kistler制備出世界上第一塊氣凝膠開始到現在工業化，工藝流程也進行了逐步優化，干燥方法從超臨界干燥到常壓干燥，從酸性濃縮-溶解到溶膠﹣凝膠化學法，硅源從昂貴的正硅酸乙酯等有機硅源到諸如水玻璃等廉價的無機硅。目前，國內外主要以正硅酸乙酯或水玻璃為硅源，采用兩步溶膠﹣凝膠法以及三甲基氯硅烷進行表面修飾，常壓干燥來制備二氧化硅氣凝膠。

（1）濕凝膠制備：采用溶膠-凝膠化學法制備濕凝膠，將含硅原料在特定溶劑中分散并發生水解，生成的活性單體通過聚合反應形成納米團簇結構的溶膠，靜置一段時間后，團簇間相互粘連，形成具備網絡空間結構的凝膠。

（2）陳化工藝：包括凝膠老化、溶劑交換以及表面改性。對工序（1）中所形成的濕凝膠進行老化處理，由于此時的濕凝膠并不穩固，需要添加老化液對濕凝膠的其網絡補強或者將其放置更長時間使凝膠顆粒之間的連接更為緊密提高機械性能。為了將濕凝膠孔道中的溶劑（乙醇、水等）替換掉，選擇表面張力較小的溶劑對濕凝膠的網絡孔道進行溶劑交換，用大量的溶劑多次浸泡凝膠，從而將凝膠中原有的溶劑逐漸替換掉.溶劑置換后,還有利于保持氣凝膠良好的物理形狀。沒有改性的二氧化硅氣凝膠表面含有大量的氫氧根，極易吸水，導致其孔結構坍塌，難以適用于常規使用，一般采用烷烴類和改性劑（硅氧烷類）加入到濕凝膠中進行表面疏水改性處理。

（3）凝膠干燥：用不同干燥法使濕凝膠網絡孔道中的溶劑蒸發掉，其中常用的干燥法有超臨界干燥法、常壓干燥法及真空冷凍干燥法。超臨界干燥是最先被應用于氣凝膠干燥的技術，能很好地解決凝膠過程中開裂的問題，但是存在設備成本較高、高溫高壓操作較為危險、易燃性溶劑風險等缺點；冷凍干燥通過低溫低壓的外部條件對氣凝膠進行干燥可以避免對二氧化硅氣凝膠骨架結構造成影響，但是干燥周期較長；常壓干燥相對于超臨界干燥更為安全、簡單和節省成本，但是由于溶劑還是會有一定的表面張力可能引起結構坍塌。（元琛科技）

圖3 二氧化硅氣凝膠制備工藝流程