[發明專利]一種基于改良增強材料的高強度硅氣凝膠

在審

• 申請號: 201810279611.2
• 申請日: 2018-04-01
• 公開（公告）號: CN108484094A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 崔建中
• 申請（專利權）人: 中鴻納米纖維技術丹陽有限公司
• 主分類號: C04B30/00
• 分類號: C04B30/00;C04B38/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出的一種基于改良增強材料的高強度硅氣凝膠，采用硅源和無水乙醇制備醇溶膠，并通過增強材料進行改性，增強材料由納米二氧化鈦水分散液、石墨烯水溶液以及碳化硅酒精水溶液充分混合而成，改性后的醇溶膠經過溶液置換、老換、超臨界干燥后，制得高強度硅氣凝膠成品，成品高強度硅氣凝膠繼承了二氧化鈦、石墨烯、碳化硅的高折射率以及對紅外的高反射率，隔熱效果明顯加強，強度和脆性也得到有效改善，而且，隨著硅氣凝膠自身溫度的增加，紅外反射、折射率亦會隨之加強。

技術領域

本發明涉及氣凝膠生產應用領域，特別是一種基于改良增強材料的高強度硅氣凝膠。

背景技術

氣凝膠是在保持凝膠骨架結構完整的情況下，將凝膠內溶劑干燥后的產物，其是一種具有納米多孔結構的非晶態低密度材料。二氧化硅氣凝膠又被稱作“藍煙”、“固體煙”，是目前已知的最輕的固體材料，也是迄今為止保溫性能最好的材料，被譽為“改變世界的神奇材料”。

硅氣凝膠由于其強度低、脆性大，存在顆粒脫落的現象，導致使用時，受到很多限制。

為改善這一缺陷，通常采用添加增強纖維的方法進彌補，雖稍有成效，但效果并不明顯。

發明內容

本發明針對上述問題，本發明公開了一種基于改良增強材料的高強度硅氣凝膠。

具體的技術方案如下：

一種基于改良增強材料的高強度硅氣凝膠，其特征在于，其制備方法包括以下步驟：

1、準備硅源，將硅源加入到無水乙醇中，并與30~35℃下，超聲攪拌均勻，得到醇溶膠，其中，硅源與無水乙醇的摩爾比為0.04~0.05：1；

2、醇溶膠完成后，繼續攪拌，并加入增強材料，混入醇凝膠中，持續攪拌30分鐘，得到改性醇溶膠；

3、隨后將改性醇溶膠導入盛有無水乙醇的容器中，進行置換，去除多余的水分，置換過程一次需6~8小時，重復3~4次，直至完全置換；

4、將完成溶液置換的醇溶膠導入射頻老化設備中，進行射頻老化，得到改性醇凝膠；

5、完成老化后得到的改性醇凝膠，導入模具中，在壓力為20MPa和溫度為50℃ 的條件下超臨界干燥3小時，然后在溫度為50℃的條件下勻速泄壓3h至壓力為6MPa，最后關閉超臨界干燥，直至壓力回到正常大氣壓，去除模具，去摸即得高強度硅氣凝膠成品；

步驟2中所述的增強材料，由納米二氧化鈦水分散液、石墨烯水溶液以及碳化硅酒精水溶液充分混合而成，其制備方法如下：

a、取碳化硅粉體和酒精水溶液，將碳化硅粉體加入酒精水溶液中，并加入適量的分散劑，進行攪拌，直至充分混合，無沉降，得到碳化硅酒精水溶液；

b、納米二氧化鈦水分散液、石墨烯水溶液以及碳化硅酒精水溶液一并加入容器中，快速攪拌，并同步加入適量的CTAB，直至充分混合，無沉降，即得復合增強材料；

其中，所述納米二氧化鈦水分散液、石墨烯水溶液以及碳化硅酒精水溶液的質量比為1：1~1.5:4~5。

上述的一種基于改良增強材料的高強度硅氣凝膠，其中，所述硅源為二氧化硅或者水玻璃中的一種。

上述的一種基于改良增強材料的高強度硅氣凝膠，其中，步驟a中所述酒精水溶液中酒精和水的容量百分數為45~55vol%。

上述的一種基于改良增強材料的高強度硅氣凝膠，其中，步驟a中所述分散劑為PEG，其質量與碳化硅粉體、酒精水溶液總質量的重量百分率為4.5~5.5wt%。

上述的一種基于改良增強材料的高強度硅氣凝膠，其中，步驟b中所述CTAB的添加量與納米二氧化鈦水分散液、石墨烯水溶液以及碳化硅酒精水溶液總容量的比值為3~5mg/ml。