纤维素气凝胶是一种原料来源广泛、可再生的新型材料,具有密度小,孔隙率高,比表面积大等特点,在模板材料、疏水吸油、电化学等领域具有广阔应用潜力。然而,有关纤维素气凝胶在建筑保温材料方面的研究尚鲜见报道。本文以醋酸纤维素为原料,2,4-二异氰酸甲苯酯为交联剂,吡啶为催化剂,丙酮为溶剂,通过溶胶-凝胶、老化、二氧化碳超临界干燥等工艺,制备了醋酸纤维素气凝胶,研究了其微观结构、压缩、隔热及疏水性能,并建立了其压缩模型,计算了辐射热导率。主要结果如下:研究了原料用量和老化工艺对醋酸纤维素气凝胶结构的影响规律,分析了老化工艺中凝胶骨架生长过程。发现醋酸纤维素气凝胶内部为纤维状骨架相互交错的三维纳米网络结构,孔径为10~200 nm,比表面积为286~466 m~2/g。随着醋酸纤维素浓度增加,气凝胶网络结构中骨架变粗,孔径分布变窄,平均孔径减小,并逐渐开始出现片层结构,宽度可达200 nm;而交联剂用量增加,气凝胶网络中生长出次级纤维状骨架,使得孔径和孔体积减小。随着老化时间延长,气凝胶内部网络中骨架逐渐变粗,孔径先由18 nm略微增大到24 nm,随后逐渐减小到约14 nm,孔径分布逐渐变窄,同时,提高老化温度,气凝胶网络中孔径减小,骨架变粗,片层结构逐渐变宽变多。研究了原料用量和老化工艺对醋酸纤维素气凝胶干燥收缩及压缩性能的影响规律,建立了高强度醋酸纤维素气凝胶压缩模型。发现干燥后,气凝胶相对凝胶出现一定程度收缩,干燥收缩率为12%~42%,呈现出中间凹陷的圆柱形状。随着醋酸纤维素和交联剂用量减少,气凝胶干燥收缩率和密度均随之减小,最低密度为0.056 g/cm~3,对应干燥收缩率为12%,延长老化时间和提高老化温度,气凝胶干燥收缩率均减小。醋酸纤维素气凝胶压缩强度为0.03~1.29 MPa,压缩模量为0.51~21.86 MPa,随着原料用量增加,气凝胶压缩强度和压缩模量均增加,当醋酸纤维素浓度为0.1 g/mL,交联剂用量为0.25:1时,气凝胶压缩强度和模量最大,分别为1.29 MPa和21.86 MPa,对应气凝胶结构为以纤维状骨架为基本结构单元、片层结构为增强相的自增强纤维状网络结构。气凝胶压缩强度和模量随老化时间延长先减小后增大,随老化温度升高而增大。研究了原料用量对醋酸纤维素气凝胶隔热性能的影响规律,计算了其辐射热导率,分析了其热导率组成。醋酸纤维素气凝胶常压热导率为0.0313~0.0510W/m·K。发现随着醋酸纤维素浓度增加,气凝胶热导率由0.0361 W/m·K增大到0.0510 W/m·K。当保持醋酸纤维素浓度为0.025 g/mL时,随着交联剂用量增加,气凝胶热导率先减小后增大,其最小热导率为0.0313 W/m·K。通过压片法计算得到醋酸纤维素气凝胶辐射热导率为0.0012~0.0054 W/m·K,随着原料用量增加,气凝胶热导率由气态热导率为主向固态热导率为主转变,常温常压条件下,气凝胶最低热导率中固态、气态及辐射热导率占比分别为39.30%、48.24%和12.46%。研究了不同疏水处理条件对醋酸纤维素气凝胶疏水性能的影响。以全氟癸基三乙氧基硅烷为疏水剂,采用化学气相反应法对气凝胶进行疏水改性。发现最佳疏水条件为:疏水剂/气凝胶质量比为0.3,疏水时间为3天,疏水后,气凝胶水接触角由55°提高到136°,饱和质量吸湿率由24%减小到4%,并且具有较好的疏水稳定性。相比于六甲基二硅氮烷、三甲氧基硅烷等烷基类疏水剂,全氟癸基三乙氧基硅烷对醋酸纤维素气凝胶的疏水修饰效果更好。