[發明專利]一種適用于制作超絕熱可視窗的硅氣凝膠材料及制備方法

有效

• 申請號: 201611112303.8
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106747562B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 張小婷;馬先偉;汪瀟;楊歡;徐開東;牛季收;楊留栓;張驍;朱文豪
• 申請（專利權）人: 河南城建學院
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B32/00;C01B33/16
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強

一種適用于制作超絕熱可視窗的硅氣凝膠材料，按100重量份計，其制作組分包括：弱酸10～25份，弱堿5～10份、有機硅烷Si(OR)₄55～75份、三嵌段共聚物10～20份，具有較高的可見光透過性、強度及極低的熱傳導系數。使用本發明的硅氣凝膠材料制作厚度為10mm的可視窗樣品，經試驗測定，可見光透過率可達90％以上，微孔直徑為15～35nm之間，二氧化硅顆粒直徑為10～23nm，抗折強度為0.1～0.15N/mm²，楊氏模量大于1.5MPa，熱傳導系數小于0.02W/m·K，遠小于玻璃的熱傳導系數1.1W/m·K，適用于制作超絕熱可視窗，能夠大大降低熱損失，節約環境能源。

技術領域

本發明屬于硅氣凝膠材料的制備技術領域，具體是涉及一種適用于制作超絕熱可視窗的硅氣凝膠材料及制備方法。

背景技術

硅氣凝膠材料的基質由不到10％的SiO₂骨架和高于90％的空穴構成，具有較低的導熱率、較小的密度和較高的強度等優異性能，成為現在研究的熱點。硅氣凝膠材料的熱傳導系數0.0129W/m·K比空氣的熱傳導系數0.024W/m·K還小，不到實心玻璃熱傳導系數的1％，作為絕熱材料廣泛應用于航空航天、冶金、冷凍、冷藏等高低溫設備上。

用于制作太陽能熱收集器、太陽能浴池、冰箱、冷藏箱和冷熱自動售貨機等高溫或低溫設備中可視窗的材料，不僅需要具有良好的絕熱性能，還要具有較高的可見光透過性。但是現有技術中的硅氣凝膠材料受限于選材及制備方法，可見光透過性較差，不適用于制作可視窗，大大制約了其應用范圍，需要本領域技術人員對硅氣凝膠材料的選材及制備方法進行改進。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的技術問題，提供一種適用于制作超絕熱可視窗的硅氣凝膠材料及制備方法。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種適用于制作超絕熱可視窗的硅氣凝膠材料，按100重量份計，所述硅氣凝膠材料的制作組分包括：弱酸10～25份、弱堿5～10份、有機硅烷Si(OR)₄ 55～75份、三嵌段共聚物10～20份，其中所述弱酸選用甲酸或醋酸；所述弱堿選用氨水；所述有機硅烷Si(OR)₄中R為含碳數為1～6的烷基；所述三嵌段共聚物選用聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯EPE型固體片狀三嵌段共聚物，其中聚氧丙烯的分子量在2250～2750之間。

作為優選，所述有機硅烷Si(OR)₄選用烷氧基硅烷；所述三嵌段共聚物選用F98、F88、F87中的一種或幾種。

一種適用于制作超絕熱可視窗的硅氣凝膠材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)，將弱酸配制成濃度為0.005～0.015mol/L的弱酸水溶液，將弱堿配置成濃度為0.5～1.5mol/L的弱堿水溶液；

步驟(2)，將三嵌段共聚物加入到步驟(1)配制的弱酸水溶液中，并攪拌15～25分鐘；

步驟(3)，將有機硅烷加入到步驟(2)的溶液中，并攪拌8～12小時，促進有機硅烷的溶解；

步驟(4)，將步驟(1)配制的弱堿水溶液加入到步驟(3)的溶液中，并攪拌15～25分鐘；

步驟(5)，將步驟(4)攪拌均勻的溶液放入到密封容器中，在室溫下靜置20～28小時，形成濕凝膠；

步驟(6)，將步驟(5)得到的濕凝膠浸入在40～80℃的熱水中，并靜置1～5天；

步驟(7)，取出步驟(6)得到的濕凝膠，并浸沒在乙醇中，在室溫下靜置10～25小時；

步驟(8)，將步驟(7)中的濕凝膠連同乙醇一并放入高壓反應釜中在40～70℃、10～14MPa的條件下進行超臨界二氧化碳干燥，即可制得適用于制作超絕熱可視窗的硅氣凝膠材料。