[發明專利]一種一元或多元氣凝膠隔熱材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210038638.5
• 申請日: 2012-02-20
• 公開（公告）號: CN102584162A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 劉平;張秋華
• 申請（專利權）人: 廣東埃力生高新科技有限公司
• 主分類號: C04B28/24
• 分類號: C04B28/24
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 萬志香;郭元杰

技術領域

本發明涉及一種氣凝膠隔熱材料及其制備方法，更具體地，本發明涉及一種一元或多元復合氣凝膠隔熱材料及其制備方法。

背景技術

氣凝膠復合隔熱材料是一種新型隔熱材料，其隔熱效果可達常規隔熱材料的7倍以上，因此被稱為超級隔熱材料。氣凝膠復合隔熱材料廣泛應用于軍用、民用和航天等各個領域，典型的應用實例包括：航天飛機外表面隔熱瓦；勇氣號火星探測車隔熱氈；星塵號空間探測器捕捉器；F-22飛機發動機熱屏蔽結構；墨西哥灣海底石油管道等。作為一種高效隔熱材料，氣凝膠復合隔熱材料廣泛應用在熱力管道、化工、冶金、工業窯爐、造船等民用領域可以大幅節約能源，該項技術的發展對于提升產業層次，建設綠色經濟具有重要意義。

就目前發展狀況來說，國內外生產氣凝膠復合隔熱材料成型工藝多數停留在實驗室研發階段，對于工業化生產的成熟工藝很少，且生產出的氣凝膠材料在不同溫度環境使用的隔熱效果、力學性能、均不能滿足實際應用的需求，且整個生產成本也過高。生產出的產品在不同領域應用中都存在一些應用性能缺陷，如能耐高溫但隔熱效果、疏水效果或防火性能差；使用部位比特殊形狀，隔熱層不貼和使得隔熱效果大大降低。同時，大部分的工藝，所使用的設備要求高或者工藝要求高或者性能兼容性不足，使得產量少或者生產成本相當昂貴，這都限制了其連續化生產的能力，也限制了其在廣闊的民用領域的推廣使用，特別是高低溫應用領域的環境應用。如氧化鋁氣凝膠生成工藝中，溶膠配制環節使用的有機或無機鋁鹽作為先軀體，配制過程均要在高溫室溫條件下通過特殊裝置來實現，如中國專利CN200710034510.0中需要通過回流裝置升溫至60-80℃的條件下完成后再冷卻至室溫，且老化時間也長，這使得連續生產工藝要求高，能耗高，成本也高，若使用有機鋁鹽，原材料成本也相當高，這都限制了氧化鋁氣凝膠的工業化生產。國內外一些研究機構和生產氣凝膠材料的企業，研究的氣凝膠隔熱材料，大多數的使用溫度不夠廣，不同環境對應的性能不夠貼切，特別是不能滿足高溫領域的應用，如800℃以上就出現使用缺陷，成本低廉的工業化生產工藝也受到一定的限制。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種完整、連續、成本較為低廉的新的氣凝膠隔熱材料的制備方法。

為實現上述目的，本發明采取了以下技術方案：

一種氣凝膠隔熱材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)配制溶膠：

以摩爾比計，將正硅酸乙酯∶水∶95％乙醇＝1∶3～5∶3～28攪拌混合，加入酸性催化劑至pH為5.5～6，再加入堿性催化劑至pH為6.5～7，繼續攪拌，即得氧化硅溶膠；所述酸性催化劑為氫氟酸、硝酸或冰醋酸；所述堿性催化劑為氨水或碳酸銨緩沖液；或

以摩爾比計，將無機鋁鹽∶水∶95％乙醇＝1∶0.5～8∶4～27攪拌混合，加入與無機鋁鹽的摩爾比為0.2～5∶1的環氧丙烷，再加入0.01-2mol堿性催化劑攪拌，即得氧化鋁溶膠；所述無機鋁鹽為硝酸鋁、氯化鋁或偏鋁酸鈉；所述堿性催化劑為氨水或碳酸銨緩沖液；氧化鋁溶膠的配制環境是在室溫下進行，無需升溫加熱，無需特殊裝置，利用其自身的水解縮聚放熱反應即可實現；

(2)溶膠固化成凝膠；

(3)老化：將凝膠置于40～50℃中預老化0.5～1h，再常溫放置，總老化時間小于24小時；

(4)干燥：使用超臨界流體干燥，得所述氣凝膠隔熱材料。

本發明還可以采取以下技術方案：

一種氣凝膠隔熱材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)配制溶膠：

以摩爾比計，將正硅酸乙酯∶水∶95％乙醇＝1∶3～5∶3～28攪拌混合，加入酸性催化劑至pH為5.5-6，再加入堿性催化劑至pH為6.5-7，繼續攪拌，即得氧化硅溶膠；所述酸性催化劑為氫氟酸、硝酸或冰醋酸；所述堿性催化劑為氨水或碳酸銨緩沖液；或

以摩爾比計，將無機鋁鹽∶水∶95％乙醇＝1∶0.5～8∶4～27攪拌混合，加入與無機鋁鹽的摩爾比為0.2-5∶1的環氧丙烷，繼續攪拌，再加入0.01-2mol堿性催化劑攪拌，即得氧化鋁溶膠；所述無機鋁鹽為硝酸鋁、氯化鋁或偏鋁酸鈉；所述堿性催化劑為氨水或碳酸銨緩沖液；氧化鋁溶膠的配制環境是在室溫下進行，無需升溫加熱，無需特殊裝置，利用其自身的水解縮聚放熱反應即可實現；