纤维增强气凝胶复合材料高温结构转变及热稳定性研究

摘要

目的研究高温受热条件下纳米复合隔热材料的结构转变特征及热稳定性。方法采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪及热重仪等检测方法。结果纤维增强气凝胶材料从室温到650℃存在连续的质量损失,从室温到放热前,质量损失为1.66%;365℃开始出现放热,温度升至398℃时达到峰值,整个放热过程对应质量损失约为1.3%;从435℃放热结束开始到650℃的质量损失为1.46%。经过400℃热处理后,试样比表面积从268m^2/g增加到437m^2/g;当试样热处理温度达到600℃时,试样的比表面积明显随之降低至198m^2/g。结论SiO2气凝胶复合材料以无定形结构为主,存在少量的二氧化钛晶体。在400℃左右,SiO2气凝胶结构中硅甲基Si-CH3发生氧化,产生明显的放热峰,之后硅羟基Si-OH之间发生缩聚反应,使600℃热处理后气凝胶中Si-O-Si网络骨架强度有所提高。未处理的纤维增强气凝胶材料试样上气凝胶纳米颗粒构成的块体较为良好地包裹在玻璃纤维表面,而经过600℃的高温热处理1 h后,块体气凝胶脱离了光滑的纤维表面,气凝胶纳米粒子发生收缩,致使材料比表面积下降。