疏水二氧化硅气凝胶的热解机理研究开题报告
2021-03-15 09:03
1. 研究目的与意义（文献综述）
目前，疏水二氧化硅气凝胶在国内运用领域主要是作为理想的安全隔热材料，特别是在以“节能环保”为主题的今天，二氧化硅气凝胶被公认为是一种超级保温材料，在各个领域都有很大的应用前景，如用于保温材料、废气吸附材料、航天材料以及建筑材料等。疏水二氧化硅气凝胶通常被认为是不可燃烧的，因此人们对这类材料的火灾防护意识很低，但是经研究发现疏水二氧化硅气凝胶在一定热辐射条件下可以发生燃烧。而气凝胶毡垫的应用环境，如石油、化工管道，列车、舰船舱壁，建筑等，均为火灾、爆炸等事故的多发地，如2014年大连金州区新大一线管线漏油火灾，2015年墨西哥蒙特雷市郊汽油管道泄漏火灾；2016年南京秦淮区隆盛大厦火灾。发生火灾后，气凝胶材料会暴露在高温/高辐射环境下，进而发生热解与燃烧。而热解是燃烧的基础，对疏水二氧化硅气凝胶热解机理的研究有助于深入了解该材料的高温热响应特性，为该材料的燃烧机理的研究奠定理论基础。
随着节能环保理念越来越得到重视，作为一种高效的保温隔热的节能材料，二氧化硅气凝胶越来越多的被用于建筑、管道保温等，同时为防治疏水二氧化硅气凝胶及其复合材料的火灾，需要清楚的掌握疏水二氧化硅气凝胶的热解机理。但目前对疏水二氧化硅气凝胶的热解与燃烧机理的研究比较少，仅有部分文献对其热稳定性进行了分析，如中国科学技术大学的部分研究者通过TG—DSC分析发现在~400℃时疏水二氧化硅气凝胶会发生热解，但是对热解的具体参数并没有深入研究，也没有建立较为完整的热解模型。而对于疏水二氧化硅气凝胶的热解动力学参数，如活化能等，可用模式函数法和无模式函数法确定。根据Vyazovkin等人的研究，当涉及多步反应时，选用无模式函数法可更好描述热解过程。本研究采用无模式函数中的OFW模型，得到了不同转化率阶段疏水二氧化硅气凝胶的活化能分布并分析了原因。该方法避开了反应机理函数的选择而直接求出反应活化能，避免了因反应机理函数的假设不同而可能带来的误差。本文对高温条件下疏水二氧化硅气凝胶热解机理的研究，可为疏水二氧化硅气凝胶保温材料的火灾防治和消防救援提供可靠的数据支持和技术指导。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容
鉴于疏水二氧化硅气凝胶材料的应用领域与可能遇到的灾害环境，为揭示高温条件下疏水二氧化硅气凝胶的热解动力学行为与反应机理，本文主要研究升温速率与温度及样品尺寸对该材料热解动力学参数的影响，建立相应的热解模型，为可能出现的疏水二氧化硅气凝胶及其复合材料的火灾防治和消防事故救援提供可靠的数据支持和技术指导。
研究主要内容包括：
（1） 疏水二氧化硅气凝胶的结构与化学特性表征。
（2） 疏水二氧化硅气凝胶的热解行为研究。
3. 研究计划与安排
第1-4周:编写毕业实习日志和报告。
第5-6周:英文相关文献的翻译和开题报告的编写。
第7-8周:了解疏水二氧化硅气凝胶的相关特性，研究该材料的热解机理。
4. 参考文献（12篇以上）
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