[發明專利]一種A級非燃纖維復合二氧化硅氣凝膠材料的制備方法

有效

• 申請號: 201611234241.8
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106866105B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 黃亞軍;劉忠
• 申請（專利權）人: 伊科納諾（北京）科技發展有限公司
• 主分類號: C01B33/16
• 分類號: C01B33/16;C04B30/02;C04B38/00;C04B111/28
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 崇鑫;劉希慧

本發明公開了一種A級非燃纖維復合二氧化硅氣凝膠材料的制備方法，包括：將水玻璃和水攪拌均勻得到混合液A；以纖維為原料制備纖維氈墊；將混合液A加入攪拌的磷酸中，并測量PH值，達到預定PH值后加入纖維氈墊，壓出氣泡，加入CaCO₃粉末混合均勻后凝膠得到濕凝膠；將濕凝膠在水浴中進行溶劑交換，然后加入硅烷偶聯劑和非極性有機溶劑進行偶聯劑改性，改性完成清洗后放入水中浸泡，干燥后得到改性凝膠；將改性凝膠放入馬弗爐中進行熱處理。本發明提出的A級非燃纖維復合二氧化硅氣凝膠材料的制備方法，其過程簡單，成本低，得到的纖維復合二氧化硅氣凝膠材料強度高、韌性好，阻燃隔熱保溫性能優異。

技術領域

本發明涉及二氧化硅氣凝膠制備技術領域，尤其涉及一種A級非燃纖維復合二氧化硅氣凝膠材料的制備方法。

背景技術

近年來，隨著國民總值不斷提高，經濟社會快速發展，高層建筑如雨后春筍般在中小型城市拔地而起。但是，在經濟迅速發展的同時，也為消防工作帶來了極大的挑戰。在我國的建筑行業中,對外墻保溫材料的安全性能要求還沒有充分體在相應的標準和規范中,特別是在保溫材料的防火性能上一直都沒有得到高度的重視，導致建筑物的安全性能方面一直存在較大的隱患。

而同時隨著能源危機的加劇，節能減排已成為我國一項非常重要的發展戰略。眾多能耗中，建筑能耗和工業能耗在國家總能耗中占有很大比例，為了降低能耗，大量隔熱材料應用其中。目前市場上，無機隔熱材料由于導熱系數較高，密度大，疏水性能差等問題應用范圍較小，而有機隔熱材料雖然占有較大市場，但其易老化和火災危險性的特性引起了人們的關注。

目前外墻外保溫系統的現狀是，系統中約80％的主體保溫材料為有機可燃材料，而且系統又以防火性能較差的聚苯板薄抹灰系統為主。眾所周知，近年來，很多媒體紛紛報道了一系列由于外墻保溫材料的防火性能低下而引致的火災事故，類似事件越來越引起各方關注。從2009年北京央視大樓火災到2010年上海“11.15”膠州教師公寓火災再到2011年沈陽萬鑫大廈火災，上述火災事故均是由于使用各類保溫防火性能不過關的外墻保溫材料而出現的。由此可知，防火性能良好的外墻保溫材料在高層建筑日益崛起的今天，其重要性體現得越來越明顯，因此如何進一步的使現有的保溫材料的燃燒性能達到A級的阻燃性能，已成為研究熱點。

二氧化硅氣凝膠是一種具有優異隔熱性能和極高孔隙率的非晶固體，被認為是目前絕熱性能最佳的固體材料，常溫常壓下其導熱系數低于空氣，在隔熱材料領域具有廣闊的應用前景，然而，二氧化硅氣凝膠材料由于干燥過程中巨大的表面張力，機械強度低，使材料本身產生缺陷，加之密度極低，導致二氧化硅氣凝膠材料的固有強度低、脆性大以及容易開裂等，且燃燒性能不能達到A級的阻燃性能，限制了其在實際中的使用。目前，雖然已有很多國內外學者及商業機構成功制備出纖維增強SiO₂氣凝膠隔熱材料，但是由于其制備工藝、成本，燃燒性能及力學性能等的影響，材料在建筑、工業、民用等領域的推廣使用仍受到限制。國內企業大多采用超臨界干燥法制備玻璃纖維增強SiO₂氣凝膠氈墊，導致材料的制備工藝復雜、安全性低，制備成本高。對從國內外購置的SiO₂氣凝膠氈墊進行測試，隔熱材料主要存在的問題有：1、掉粉問題：氈墊的表層SiO₂氣凝膠易脫落，影響工人施工和材料的使用壽命；2、隔熱性能：實驗測得材料的導熱系數在0.0286-0.0488W/(m·K)之間，達不到其宣傳值0.025W·m^-1·K^-1以下；3、燃燒性能：實驗測得材料的燃燒熱值均高于3.0MJ/kg，達不到A級不燃材料的標準。而根據目前研究學者的數據，各類纖維增強SiO₂氣凝膠隔熱材料中除由納米纖維增強制備的隔熱材料具有極低的導熱系數，高力學性能外，其他材料主要存在導熱系數較高、材料分層嚴重、柔韌性差、表征數據不全及應用領域不明確等問題。