一种装配组合式气凝胶复合保温板

本发明属于保温板，具体地涉及一种装配组合式气凝胶复合保温板。

背景技术：

1、二氧化硅气凝胶是一种纳米级孔径的多孔纳米结构材料，其独特的结构和性能使其在多个领域具有广泛的应用前景。二氧化硅气凝胶的纳米级孔径结构使得其内部的空气分子失去了自由流动的能力，相对地附着在气孔壁上。因此，赋予了二氧化硅气凝胶极低的导热系数，使其成为一种理想的保温材料。与传统的保温材料相比，二氧化硅气凝胶具有更小的孔径和更高的孔隙率，从而提供了更好的保温效果。二氧化硅气凝胶作为保温材料具有许多优势。首先，其纳米级孔径结构使得热传导受到极大的阻碍，从而提供了出色的保温效果。其次，二氧化硅气凝胶具有极高的孔隙率和巨大的比表面积，使得其在吸附和分离等领域也有潜在的应用价值。

2、气凝胶复合保温板通常由气凝胶、增强材料和粘结剂组成，在建筑节能领域具有广泛的应用前景。随着全球对绿色建筑和节能减排的关注度不断提高，传统的保温材料如聚苯乙烯、聚氨酯等由于易燃、保温性能有限等缺点，已难以满足现代建筑的要求。而气凝胶复合保温板凭借其极低的导热系数、高温稳定性和不燃性等特点，成为一种理想的替代材料。其不仅可以用于建筑的外墙外保温系统，还可以应用于屋顶保温、地板保温以及冷热管道保温等多个方面。此外，气凝胶复合保温板还具有优异的耐久性和环保性。其独特的纳米孔隙结构使得它能够有效抵抗外界环境的侵蚀和老化作用，保持长期的保温效果。同时，气凝胶复合保温板在生产和使用过程中产生的废弃物较少，对环境的影响较小，符合当前绿色建筑和可持续发展的理念。

3、现有技术中，二氧化硅气凝胶由于其高孔隙率和轻质特性，本身的结构较为脆弱。气凝胶内部的纳米级孔隙虽然赋予了材料优异的保温性能，但同时也削弱了复合保温板抵抗外力的能力。当复合保温板受到外力作用时，这些孔隙成为应力集中的区域，导致复合保温板容易发生断裂或破损。其次，由于气凝胶的高孔隙结构，具有一定的吸湿性能。在高湿度环境下，水分子容易进入气凝胶的孔隙中，影响复合保温板的保温效果。此外，随着复合保温板尺寸的增大，复合保温板的均匀性和性能稳定性会在一定程度上降低。大尺寸气凝胶复合保温板在干燥过程中更容易出现开裂、变形等问题，进一步增加了制备的难度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种装配组合式气凝胶复合保温板。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种装配组合式气凝胶复合保温板，由复合微球、发泡剂和碳纤维组成，包括以下步骤制得：

4、s1、在50-60℃水浴加热下，以300-400rpm的搅拌速度将聚乙烯吡咯烷酮溶解在无水乙醇中，溶解时间为30-40min，以2-3g/min的速率加入改性二氧化硅气凝胶和苯乙烯，继续保持300-400rpm的搅拌速度，搅拌时间为60-90min，微波加热，再以7000-8000rpm的速度离心分离5-15min，用无水乙醇洗涤3-5次，在60-70℃的真空烘箱中干燥12-24h，得到复合微球；

5、s2、在高速搅拌机中以1000-1200rpm的搅拌速度将复合微球、发泡剂和碳纤维混合均匀，搅拌时间为15-25min，倒入模具中保温发泡，在室温下冷却20-30min后脱模，得到装配组合式气凝胶复合保温板。

6、进一步地，所述步骤s1中改性二氧化硅气凝胶包括以下步骤制得：

7、在室温下，使用磁力搅拌器以500-600rpm的搅拌速度正硅酸乙酯、去离子水、盐酸和十二烷基硫酸钠混合物，持续30-40min，以1-2g/min的速率缓慢加入纳米氧化锌粒子，同时保持搅拌速度为700-800rpm，搅拌时间为40-60min，密封容器后静置24-48h，在40-50℃的真空烘箱中干燥6-8h，得到改性二氧化硅气凝胶。

8、所述步骤s1中微波加热的功率为800-1000w，加热时间为60-80min。

9、所述步骤s1中聚乙烯吡咯烷酮、无水乙醇、改性二氧化硅气凝胶和苯乙烯的用量比为(12-15)g：200ml：(8.5-11.5)g：(25-30)ml。

10、所述步骤s2中复合微球、发泡剂和碳纤维的质量比为(50-60)：(2.2-2.6)：(11-17)。

11、所述步骤s2中保温发泡时将模具放入预热至80-90℃的烘箱中，保温发泡的时间为30-60min。

12、所述步骤s2中发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、4，4'-氧代双苯磺酰肼或对甲苯磺酰肼的一种。

13、所述步骤s2中碳纤维的长度1-2.5cm，直径7-15μm。

14、所述正硅酸乙酯、去离子水、盐酸、十二烷基硫酸钠和纳米氧化锌粒子的用量比为(50-55)ml：(20-30)ml：(5-7)ml：(0.55-1.35)g：(6-10)g。

15、本发明的有益效果：

16、1、本发明技术方案中，复合微球内部的改性二氧化硅气凝胶具有纳米级的多孔结构，极大地降低了材料的导热系数。纳米孔洞中的空气或真空层作为热的不良导体，有效地阻断了热传导路径，避免了热桥效应和局部热传导的加速，从而显著提升了保温效果。复合微球与发泡剂、碳纤维之间具有良好的界面相容性，有助于减少界面热阻，提高整体的热工性能。

17、2、本发明技术方案中，发泡剂在加热过程中分解产生气体，从而在复合保温板内部形成大量的微小气泡。这些气泡作为热阻隔层，有效地减少了通过材料的热传递。气泡的引入降低了材料的密度，同时增加了材料内部的空气层，进一步增强了保温效果，因为空气是热的不良导体。形成的气泡多为闭孔结构，能够更有效地隔绝热量，减少气体对流引起的热损失。

18、3、本发明技术方案中，碳纤维的高强度和高模量特性显著增强了保温板的力学性能，使其在承受外力时能够保持结构的完整性和稳定性。碳纤维形成的导热网络有助于提高保温板在极端条件下的热稳定性。改性二氧化硅气凝胶具有极低的导热系数，气凝胶的稳定性和保温效果得到进一步提升，提高了二氧化硅气凝胶的耐候性和耐久性，使其在长期使用中能够保持优异的保温效果。

技术特征：

1.一种装配组合式气凝胶复合保温板，其特征在于，由复合微球、发泡剂和碳纤维组成，包括以下步骤制得：

2.根据权利要求1所述的一种装配组合式气凝胶复合保温板，其特征在于，步骤s1中改性二氧化硅气凝胶包括以下步骤制得：

3.根据权利要求1所述的一种装配组合式气凝胶复合保温板，其特征在于，步骤s1中微波加热的功率为800-1000w，加热时间为60-80min。

4.根据权利要求1所述的一种装配组合式气凝胶复合保温板，其特征在于，步骤s1中聚乙烯吡咯烷酮、无水乙醇、改性二氧化硅气凝胶和苯乙烯的用量比为(12-15)g：200ml：(8.5-11.5)g：(25-30)ml。

5.根据权利要求1所述的一种装配组合式气凝胶复合保温板，其特征在于，步骤s2中复合微球、发泡剂和碳纤维的质量比为(50-60)：(2.2-2.6)：(11-17)。

6.根据权利要求1所述的一种装配组合式气凝胶复合保温板，其特征在于，步骤s2中保温发泡时将模具放入预热至80-90℃的烘箱中，保温发泡的时间为30-60min。

7.根据权利要求1所述的一种装配组合式气凝胶复合保温板，其特征在于，步骤s2中发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、4，4'-氧代双苯磺酰肼或对甲苯磺酰肼的一种。

8.根据权利要求1所述的一种装配组合式气凝胶复合保温板，其特征在于，步骤s2中碳纤维的长度1-2.5cm，直径7-15μm。

9.根据权利要求2所述的一种装配组合式气凝胶复合保温板，其特征在于，正硅酸乙酯、去离子水、盐酸、十二烷基硫酸钠和纳米氧化锌粒子的用量比为(50-55)ml：(20-30)ml：(5-7)ml：(0.55-1.35)g：(6-10)g。

技术总结本发明属于保温板技术领域，具体地涉及一种装配组合式气凝胶复合保温板，由复合微球、发泡剂和碳纤维组成，包括以下步骤制得：S1、水浴加热下，将聚乙烯吡咯烷酮溶解在无水乙醇中，加入改性二氧化硅气凝胶和苯乙烯，继续保持搅拌，微波加热，离心分离，洗涤干燥，得到复合微球；S2、在高速搅拌机中搅拌将复合微球、发泡剂和碳纤维混合均匀，倒入模具中保温发泡，在室温下冷却后脱模。本发明中复合微球内部的改性二氧化硅气凝胶具有纳米级的多孔结构，极大地降低了材料的导热系数。纳米孔洞中的空气或真空层作为热的不良导体，有效地阻断了热传导路径，避免了热桥效应和局部热传导的加速，从而显著提升了保温效果。技术研发人员：杨洋,任丽,宋徽,肖宛欣,琚垚,宋利利,银浩然受保护的技术使用者：新乡职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/9/12