[發(fā)明專(zhuān)利]一種蜂窩狀納米孔結(jié)構(gòu)復(fù)合隔熱材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911136139.8
• 申請(qǐng)日: 2019-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111268995A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟福強(qiáng);羅勇以;丁明德;李璐
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶文理學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): C04B28/24
• 分類(lèi)號(hào): C04B28/24;C04B38/00;C03B37/04;C03C13/00;C04B111/40
• 代理公司: 上海碩力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31251
• 代理人: 郭桂峰

本發(fā)明公開(kāi)了一種蜂窩狀納米孔結(jié)構(gòu)復(fù)合隔熱材料及其制備方法。相比于其它方法合成的玻璃纖維復(fù)合隔熱材料，使用本發(fā)明制備的復(fù)合隔熱材料的納米顆粒不易脫落，導(dǎo)熱系數(shù)更低，大幅提升了復(fù)合隔熱材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和力學(xué)性能。

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蜂窩狀納米孔結(jié)構(gòu)復(fù)合隔熱材料及其制備方法。

背景技術(shù)

超細(xì)玻璃纖維屬于一種性能優(yōu)異的棉絮狀多孔非金屬材料，具有絕熱吸音性能優(yōu)異、質(zhì)輕、電絕緣性好、抗震、耐溫、A級(jí)不燃和耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)。目前超細(xì)玻璃纖維已廣泛應(yīng)用于建筑、交通運(yùn)輸工具、核電和家電冷藏等的絕熱材料領(lǐng)域。作為一種新型多孔功能材料，氣凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙和固體相顆粒均是納米量級(jí)，因此具有高孔隙率、低熱導(dǎo)率、高比表面積、低介電常數(shù)和材質(zhì)半透明等優(yōu)異性能，在超級(jí)絕熱材料領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。如何將超細(xì)玻璃纖維與氣凝膠納米顆粒復(fù)合，在纖維中有效引入大量的納米級(jí)孔隙制備多級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)的纖維/納米顆粒復(fù)合材料，如何讓所得材料具有穩(wěn)定的蜂窩狀納米孔結(jié)構(gòu)，形成纖維緊密纏結(jié)形成了致密的堆積狀態(tài)，從而大幅提升了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和力學(xué)性能，這些都是目前隔熱材料的研究重點(diǎn)。

公開(kāi)號(hào)為CN108793944A一種耐高溫玻璃纖維增強(qiáng)氣凝膠復(fù)合氈及其制備方法的專(zhuān)利中，公開(kāi)了一種耐高溫玻璃纖維增強(qiáng)氣凝膠復(fù)合氈及其制備方法,由熱熔層和復(fù)合芯材經(jīng)真空封裝而成,熱熔層為玻璃纖維外殼,熱熔層中孔隙率沿復(fù)合氈厚度方向呈梯度分布,復(fù)合芯材為超細(xì)玻璃纖維增強(qiáng)氣凝膠,復(fù)合芯材中氣凝膠顆粒體積含量沿復(fù)合氈厚度方向也呈梯度分布,本發(fā)明采用雙層結(jié)構(gòu),外殼采用孔隙梯度分布的熱熔層,外表面致密,可有效保持內(nèi)部真空,同時(shí)防止氣凝膠顆粒在使用過(guò)程中出現(xiàn)掉粉掉渣的現(xiàn)象且氣凝膠顆粒在纖維內(nèi)部呈梯度分布,表面采用熱熔層進(jìn)行保護(hù),有效防止氣凝膠顆粒在高溫環(huán)境下失效,影響其保溫隔熱性能,整體真空封裝,極大降低了材料的導(dǎo)熱系數(shù)。

公開(kāi)號(hào)為CN105819823B一種二氧化硅氣凝膠與玻璃纖維氈復(fù)合材料的制備方法的專(zhuān)利中，公開(kāi)了一種二氧化硅氣凝膠與玻璃纖維氈復(fù)合材料的制備方法,包括以下步驟：將玻璃纖維氈以成卷的形式或者平鋪的形式放置于合適的容器中；二氧化硅氣凝膠溶膠-凝膠過(guò)程采用酸催化水解和氟離子催化縮聚的新型“兩步催化法”；將配置好的溶膠-凝膠前驅(qū)體溶液注入鋪覆好的玻璃纖維氈中,排盡玻璃纖維氈中的空氣,使玻璃纖維氈中的空隙充滿(mǎn)溶膠-凝膠前驅(qū)體溶液；溶膠-凝膠前驅(qū)體溶液在玻璃纖維氈的空隙中凝膠,得到玻璃纖維氈凝膠復(fù)合材料,將凝膠好的玻璃纖維氈復(fù)合材料重新收卷；將重新收卷后的玻璃纖維氈與二氧化硅凝膠復(fù)合材料在六甲基二硅氮烷的乙醇溶液中改性,凝膠復(fù)合材料經(jīng)超臨界流體干燥后得到二氧化硅氣凝膠與玻璃纖維氈復(fù)合材料。

公開(kāi)號(hào)為CN108569912A一種疏水型二氧化硅氣凝膠復(fù)合纖維氈材料的制備方法的專(zhuān)利中，公開(kāi)了一種疏水型二氧化硅氣凝膠復(fù)合纖維氈材料的制備方法,它包括將正硅酸乙酯、乙醇、水和酸催化劑混合,得到二氧化硅溶膠；堿催化劑加入硅溶膠中,攪拌均勻,將其倒入纖維氈(陶瓷、玻璃纖維氈)中浸沒(méi),靜置,得到凝膠復(fù)合材料,將在纖維氈內(nèi)凝膠的復(fù)合材料置于母液中老化一定時(shí)間后進(jìn)行溶劑交換,得到復(fù)合材料,復(fù)合材料浸入含有一定濃度的表面改性劑的溶液中靜置改性,然后將復(fù)合材料進(jìn)行常壓干燥得到疏水型二氧化硅氣凝膠復(fù)合纖維氈材料。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、成本較低、對(duì)設(shè)備要求不高、產(chǎn)品性能優(yōu)異、制備的復(fù)合材料具有超疏水性能、強(qiáng)吸附性、低導(dǎo)熱系數(shù)等性能。

上述所公開(kāi)的三個(gè)發(fā)明專(zhuān)利中，氣凝膠納米顆粒與纖維間僅通過(guò)分子間作用力結(jié)合，使負(fù)載于纖維上的納米顆粒在使用過(guò)程中易脫落，從而導(dǎo)致材料脆性大、不耐振動(dòng)、無(wú)回彈性。同時(shí)，高濃度的納米顆粒易在纖維表面發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致其有效比表面積下降且纖維變脆。因此，針對(duì)氣凝膠納米顆粒如何在超細(xì)玻璃纖維棉內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均勻分布，并與纖維形成較強(qiáng)的結(jié)合力的問(wèn)題，將超細(xì)玻璃纖維和氣凝膠納米顆粒有機(jī)結(jié)合形成均勻穩(wěn)定的表觀結(jié)構(gòu)，是當(dāng)前制備導(dǎo)熱系數(shù)低、力學(xué)性能優(yōu)異與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的復(fù)合隔熱材料亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容