[發(fā)明專利]氣凝膠復(fù)合結(jié)構(gòu)材料及其制備方法和應(yīng)用，包含其的結(jié)構(gòu)或裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710055480.5
• 申請(qǐng)日: 2017-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106747266B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆聰;徐鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京馬爾堡新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B30/02
• 分類號(hào): C04B30/02;B32B3/18;B32B9/00;B32B9/04;B32B17/06;B32B7/12
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 金相允

本發(fā)明提供了氣凝膠復(fù)合結(jié)構(gòu)材料及其制備方法和應(yīng)用，包含其的結(jié)構(gòu)或裝置。本發(fā)明所述氣凝膠復(fù)合結(jié)構(gòu)材料中，通過(guò)將氣凝膠、中空玻璃微珠和增強(qiáng)纖維網(wǎng)等材料相結(jié)合，從而能夠有效提高材料的抗壓性能，同時(shí)還能夠保留氣凝膠原有的隔熱性好、密度低的性能；進(jìn)一步的，本發(fā)明氣凝膠復(fù)合結(jié)構(gòu)材料還能夠進(jìn)一步用于制備耐壓隔熱材料，或者包含氣凝膠復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的耐壓隔熱結(jié)構(gòu)或裝置。本發(fā)明方法中，通過(guò)采用物理的方法將氣凝膠、中空玻璃微珠以及增強(qiáng)纖維網(wǎng)結(jié)合起，從而能夠方便、快捷的提供一種具有高抗壓性能的新型材料，而且制備成本低廉，易于大規(guī)模生產(chǎn)制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣凝膠材料領(lǐng)域，具體而言，涉及氣凝膠復(fù)合結(jié)構(gòu)材料及其制備方法和應(yīng)用，包含其的結(jié)構(gòu)或裝置。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，在很多領(lǐng)域?qū)Ω魺岵牧系囊笤絹?lái)越高，傳統(tǒng)的隔熱材料如無(wú)機(jī)纖維、有機(jī)泡沫等已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求。因此現(xiàn)代工業(yè)隔熱材料的一個(gè)新的發(fā)展方向－氣凝膠復(fù)合隔熱材料應(yīng)運(yùn)而生，其主要是由于氣凝膠具有高空隙率，而且其孔為納米尺寸，可以有效的抑制熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流，是目前最理想的隔熱材料。

SiO₂氣凝膠具有三維納米顆粒骨架，高比表面積，納米級(jí)孔洞，低密度等特殊的微觀結(jié)構(gòu)，因而在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)等方面都表現(xiàn)出獨(dú)特的性質(zhì)。在熱學(xué)方面，氣凝膠的納米多孔結(jié)構(gòu)能夠有效抑制固態(tài)熱傳導(dǎo)和氣體傳熱，具有優(yōu)異的熱特性，是目前公認(rèn)的熱導(dǎo)率最低的固態(tài)材料(常溫下為0.01～0.03W/m·K)。同時(shí)，二氧化硅氣凝膠還具有較高的使用溫度，甚至在900℃高溫下仍具有較好的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此，二氧化硅氣凝膠作為一種輕質(zhì)保溫隔熱材料，在航天航空、化工等領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。

然而，目前商業(yè)化的二氧化硅氣凝膠材料耐壓性不是很好。商業(yè)化生產(chǎn)的二氧化硅氣凝膠在2個(gè)千帕左右會(huì)被壓縮10％左右；如果繼續(xù)加壓，氣凝膠的結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸受到不可逆轉(zhuǎn)的破壞，從而損失包括隔熱性能在內(nèi)的多方面的性能，而這也限制了氣凝膠的一些應(yīng)用。比如，如果將二氧化硅氣凝膠材料作為水下和地下管道的隔熱層，則不能將其鋪設(shè)在一定的深度以下，否則將無(wú)法起到其應(yīng)有的作用。再比如，經(jīng)常會(huì)發(fā)生碰撞的場(chǎng)合，如現(xiàn)場(chǎng)工人經(jīng)常會(huì)觸碰的工業(yè)設(shè)備上，在使用氣凝膠的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一定的顧慮，這不僅會(huì)增加工作量，同時(shí)也會(huì)提高施工的復(fù)雜性和施工難度，而且也難以保證施工效果。

同時(shí)，一些其它種類的氣凝膠，比如一種開(kāi)環(huán)易位聚合工藝(ROMP)制備的交聯(lián)型聚酰亞胺氣凝膠，雖然抗壓強(qiáng)度顯著優(yōu)于商業(yè)化的二氧化硅氣凝膠，但是此類氣凝膠合成方法復(fù)雜，而且往往要使用非常規(guī)的，昂貴的化學(xué)試劑，這樣得到的產(chǎn)品并不經(jīng)濟(jì)。因此不能在需要大規(guī)模應(yīng)用的場(chǎng)合使用。

如果能提高氣凝膠材料的耐壓性，同時(shí)盡可能保持其隔熱能力強(qiáng)，耐熱性好，密度小等優(yōu)點(diǎn)，并且不顯著增加成本，將會(huì)顯著促進(jìn)其應(yīng)用。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種氣凝膠復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，所述的氣凝膠復(fù)合結(jié)構(gòu)材料中，通過(guò)將氣凝膠、中空玻璃微珠和增強(qiáng)纖維網(wǎng)等材料相結(jié)合，從而能夠有效提高材料的抗壓性能，并解決了現(xiàn)有技術(shù)氣凝膠材料抗壓性能差等的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)還能夠保留氣凝膠原有的隔熱性好、密度低的性能。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種所述的氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明方法中，通過(guò)采用物理的方法將氣凝膠、中空玻璃微珠以及增強(qiáng)纖維網(wǎng)結(jié)合起，從而能夠方便、快捷的提供一種具有高抗壓性能的新型材料，而且制備成本低廉，易于大規(guī)模生產(chǎn)制備。

本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種所述氣凝膠復(fù)合材料的應(yīng)用，本發(fā)明氣凝膠復(fù)合材料具有良好的耐壓、隔熱性能，因而能夠進(jìn)一步用于耐壓隔熱材料的制備。

本發(fā)明的第四個(gè)目的在于提供一種包含本發(fā)明氣凝膠復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)或裝置。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：