[發明專利]一種SiO2氣凝膠微球真空絕熱板及其制備方法

在審

• 申請號: 201710657787.2
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107504326A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 吳會軍;梁玉瑩;楊麗修;黃公勝
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: F16L59/02
• 分類號: F16L59/02;C01B33/16
• 代理公司: 廣州凱東知識產權代理有限公司44259
• 代理人: 賀秀梅

技術領域

本發明涉及隔熱材料技術領域，尤其涉及一種SiO₂氣凝膠微球真空絕熱板及其制備方法。

背景技術

隨著社會經濟的快速發展及人類對能源的需求量的不斷增大，提高能源利用率與實現節能環保成為國內外的研究熱點。至2013年，公共建筑能耗已占建筑總能耗的24.8％，其中95％以上是高能耗建筑，建筑能耗成了制約我國社會經濟發展的重要因素。通過合理選用高效節能建筑材料能夠得到很好的節能效果，保溫隔熱材料的應用是實現建筑能耗降低的有效途徑。

SiO₂氣凝膠是目前密度最小(低至0.003g·cm^-3)及隔熱性能最好(常溫下低至0.013W·m^-1·K^-1)的新型納米孔多功能固體材料，在物理、熱學、光學及電學等領域具有廣泛的發展和應用前景。氣凝膠通過特殊工藝處理后具有接觸角可達160°的超疏水性，同時還具有耐腐蝕、耐高溫等特性，是一種優異的隔熱保溫材料。目前常用保溫隔熱材料的主要有EPS發泡聚苯乙烯板、PIR聚異氰酸酯、PU聚氨酯、巖棉板等。

近來以氣相二氧化硅粉體等作為芯材，通過真空工藝等制備出的真空絕熱板，與普通多孔材料相比，由于其顯著減少了氣相導熱而具有更好的絕熱性能。但以氣相二氧化硅粉體等作為芯材的真空絕熱板，抽真空制備過程不宜控制，真空絕熱板承壓性能差，真空度維持時間短、使其使用壽命壽命較短，限制了真空絕熱板的發展應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種SiO₂氣凝膠微球真空絕熱板及其制備方法，該氣凝膠微球真空絕熱板由SiO₂氣凝膠微球芯材、吸氣劑、隔膜組成，通過抽真空、密封制得。本發明以微球形SiO₂氣凝膠為芯材的真空絕熱板具有超低導熱系數、易抽真空、承壓性能好等特點，在工程應用中具有真空度維持時間長、使用壽命長等優點，在建筑、工業、冷藏運輸等領域具有廣泛應用空間。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種SiO₂氣凝膠微球真空絕熱板，包括阻隔膜，阻隔膜內真空封裝有SiO₂氣凝膠微球和吸氣劑，制成SiO₂氣凝膠微球真空絕熱板，

所述SiO₂氣凝膠微球表面為疏水性，其粒徑是1～100μm，孔隙率是80～99％，孔隙直徑是10～50nm。

進一步地，所述SiO₂氣凝膠微球與吸氣劑重量之比是10²:1～10⁴:1。

進一步地，所述吸氣劑是能夠吸收N₂、O₂、CO₂、H₂和水蒸汽的材料，是鋇鋰合金、氧化鈷、活性炭、氧化鋇和氧化鈣中的1種或2種以上。

進一步地，所述阻隔膜是具有隔氣、隔熱及一定強度特性的材料，是金屬膜、鋁-聚酯復合膜璃(AF)或多層鍍鋁聚酯膜(MF)中任意一種。

一種SiO₂氣凝膠微球真空絕熱板的制備方法，步驟如下：

(1)把SiO₂氣凝膠微球進行篩分，獲得粒徑范圍為1～100μm的SiO₂氣凝膠微球；

(2)以SiO₂氣凝膠微球為芯材，按比例加入吸氣劑混合；

(3)把步驟(2)的混合材料放入隔膜中，采用真空包裝機進行封口，制成SiO₂氣凝膠微球真空絕熱板。

進一步地，封口結束后絕熱板內的壓力是10^-1～10⁴Pa。

一種SiO₂氣凝膠微球的制備方法，包括如下步驟：

(1)室溫下用質量濃度為1～10％鹽酸把硅溶膠pH值調至1～2；

(2)在攪拌的條件下，加入硅溶膠0.1～3體積量的水和1～10體積量的無水乙醇稀釋硅溶膠，攪拌10min后靜置；

(3)量取正庚烷、司班80、吐溫85、正丁醇制成油相液，把硅溶膠加入油相液中，使其形成均勻的油包水乳液；

(4)邊攪拌邊往油包水乳液中加入濃氨水，把乳液的pH值調節至7～10，分散在油相中的溶膠細小顆粒凝膠沉淀，固液分離得到微球形SiO₂醇凝膠；

(5)乙醇清洗微球形SiO₂醇凝膠，除去殘留的油相；