气凝胶复合材料及其制备方法和保温隔热材料与流程

本发明涉及保温隔热材料的，特别是涉及一种气凝胶复合材料及其制备方法和保温隔热材料。

背景技术：

1、气凝胶是一种纳米级多孔网状材料，具有质量轻、密度低、孔隙率高、导热系数低的特点，能够有效地削弱固体热传导，是一种优质的保温隔热材料。但是气凝胶的结构强度低，材料脆性大，受到外力作用时易断裂破碎，通常需要将气凝胶与增强体进行复合形成气凝胶复合材料，以改善其力学性能。

2、在气凝胶复合材料中，常见的增强体主要为玻璃纤维和莫来石纤维等纤维。通过将纤维均匀地分散于气凝胶材料的三维网状结构中，使其发挥出支撑网络骨架作用，从而实现力学性能的提升。但是，传统的气凝胶复合材料的保温隔热性能和结构强度仍不够理想，限制了其在保温隔热领域的应用。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种气凝胶复合材料及其制备方法和保温隔热材料，以解决传统的气凝胶复合材料的保温隔热性能和结构强度仍不够理想，限制了其在保温隔热领域的应用的问题。

2、本发明的上述目的是通过如下技术方案进行实现的：

3、本发明第一方面，提供一种气凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、通过真空浸渗处理，使溶胶填充于所述多孔地聚物的孔隙中，制备溶胶复合材料；

5、使所述溶胶复合材料中的溶胶进行凝胶化反应，制备湿凝胶复合材料；

6、对所述湿凝胶复合材料进行超临界干燥处理，制备所述气凝胶复合材料。

7、在其中一个实施例中，所述真空浸渗处理包括以下步骤：

8、于真空条件下，混合所述溶胶和所述多孔地聚物，并进行第一浸渗处理；

9、于加压条件下，进行第二浸渗处理。

10、在其中一个实施例中，所述真空浸渗处理满足以下条件中的一个或多个：

11、（1）所述真空条件的负压值为-0.06mpa~-0.04mpa；

12、（2）所述加压条件的正压值为0.3mpa~0.5mpa；

13、（3）所述溶胶和所述多孔地聚物的质量比为（7~8）：1。

14、在其中一个实施例中，所述多孔地聚物的制备方法包括以下步骤：

15、混合铝硅酸盐前体、碱激发剂、稳泡剂和第一溶剂，制备浆料；

16、混合所述浆料和预制泡沫，制备所述多孔地聚物。

17、在其中一个实施例中，所述预制泡沫的制备方法包括以下步骤：

18、混合发泡剂和第二溶液，进行发泡处理，制备所述预制泡沫。

19、在其中一个实施例中，所述多孔地聚物的制备方法满足以下条件中的一个或多个：

20、（1）所述铝硅酸盐前体包括矿渣、粉煤灰、磷渣、赤泥、煤矸石、高炉矿渣和偏高岭土中的一种或多种；

21、（2）所述碱激发剂包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾和硅酸钾中的一种或多种；

22、（3）所述稳泡剂包括羧甲基纤维素、羧甲基纤维素盐、十二烷基硫酸盐和黄原胶中的一种或多种；

23、（4）所述发泡剂包括植物蛋白类发泡剂；

24、（5）所述第一溶剂和所述第二溶剂各自独立地包括水。

25、在其中一个实施例中，所述多孔地聚物的制备方法满足以下条件中的一个或多个：

26、（1）所述铝硅酸盐前体和所述碱激发剂的质量比为（3~7）：1；

27、（2）所述稳泡剂在所述浆料中的质量分数为1.3%~1.5%；

28、（3）所述浆料与所述预制泡沫的质量比为（0.04~0.13）：1；

29、（4）所述发泡剂与第二溶剂的质量比为1：（50~100）。

30、在其中一个实施例中，混合所述浆料和预制泡沫之后，还包括以下步骤：

31、对含有所述浆料和所述预制泡沫的混合液进行养护处理。

32、在其中一个实施例中，其特征在于，所述溶胶包括氧化硅溶胶、氧化钛溶胶、氧化铝溶胶、氧化铁溶胶、氧化镁溶胶、氧化钙溶胶、氧化锆溶胶、聚丙烯酰胺溶胶、聚丙烯酸酯溶胶、聚氨酯溶胶、聚丙烯腈溶胶、聚酰亚胺溶胶和环氧树脂溶胶中的一种或多种。

33、在其中一个实施例中，所述溶胶为氧化硅溶胶，所述氧化硅溶胶的制备方法包括以下步骤：

34、混合硅源和第三溶剂，加入酸液进行酸催化反应，并加入碱液进行碱催化反应，制备所述氧化硅溶胶。

35、在其中一个实施例中，所述硅源包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯和正硅酸丁酯中的一种或多种。

36、在其中一个实施例中，在对所述湿凝胶复合材料进行超临界干燥处理之前，还包括以下步骤：

37、对所述湿凝胶复合材料进行溶剂置换处理。

38、本发明第二方面，提供一种气凝胶复合材料，其采用上述所述的凝胶复合材料的制备方法制得。

39、本发明第三方面，提供一种保温隔热材料，其含有上述所述的气凝胶复合材料。

40、本发明具有以下有益效果：

41、本发明的气凝胶复合材料中，以具有三维多孔网状结构的多孔地聚物为增强体，其抗压强度和骨架稳定性优于传统的纤维增强体，能够在受到外力时保持其原有结构，不易发生位移、变形、脱落等现象，因此能够对孔隙内的气凝胶形成良好的保护作用，防止气凝胶破碎开裂而出现掉粉现象。混合溶胶和多孔地聚物后进行真空浸渗处理，一方面可加快溶胶的渗透速度和溶胶的凝胶化反应速度，促使溶胶均匀地分散于多孔地聚物的孔隙中，从而提高气凝胶复合材料的孔隙填充率，有利于提升其保温隔热效果，另一方面能够使制备得到的气凝胶与多孔地聚物得以紧密结合，从而提升气凝胶与多孔地聚物之间的结合力，进一步增强了其结构稳定性。因此，本发明所制备的气凝胶复合材料不仅具有良好的保温隔热性能，而且其结构强度得到明显提升，结构稳定性优异，不易发生掉粉现象，有利于延长其使用寿命，并防止对操作人员造成健康风险。

技术特征：

1.一种气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述真空浸渗处理包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述真空浸渗处理满足以下条件中的一个或多个：

4.如权利要求1~3任一项所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述多孔地聚物的制备方法包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述预制泡沫的制备方法包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述多孔地聚物的制备方法满足以下条件中的一个或多个：

7.如权利要求5所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述多孔地聚物的制备方法满足以下条件中的一个或多个：

8.如权利要求4所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，混合所述浆料和预制泡沫之后，还包括以下步骤：

9.如权利要求1~3任一项所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述溶胶包括氧化硅溶胶、氧化钛溶胶、氧化铝溶胶、氧化铁溶胶、氧化镁溶胶、氧化钙溶胶、氧化锆溶胶、聚丙烯酰胺溶胶、聚丙烯酸酯溶胶、聚氨酯溶胶、聚丙烯腈溶胶、聚酰亚胺溶胶和环氧树脂溶胶中的一种或多种。

10.如权利要求9所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述溶胶为氧化硅溶胶，所述氧化硅溶胶的制备方法包括以下步骤：

11.如权利要求10所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅源包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯和正硅酸丁酯中的一种或多种。

12.如权利要求1~3任一项所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，在对所述湿凝胶复合材料进行超临界干燥处理之前，还包括以下步骤：

13.一种气凝胶复合材料，其特征在于，采用如权利要求1~12任一项所述的凝胶复合材料的制备方法制得。

14.一种保温隔热材料，其特征在于，含有如权利要求13所述的气凝胶复合材料。

技术总结本发明涉及一种气凝胶复合材料及其制备方法和保温隔热材料。气凝胶复合材料的制备方法包括以下步骤：通过真空浸渗处理，使溶胶填充于多孔地聚物的孔隙中，制备溶胶复合材料；使所述溶胶复合材料中的溶胶进行凝胶化反应，制备湿凝胶复合材料；对所述湿凝胶复合材料进行超临界干燥处理，制备所述气凝胶复合材料。该方法制得的气凝胶复合材料不仅具有良好的保温隔热性能，而且其结构强度得到明显提升，结构稳定性优异，不易发生掉粉现象。技术研发人员：魏欢饴,仇若翔,刘国强,刘贇威,柏罗,张飞飞,段承杰,林继铭受保护的技术使用者：中广核研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13