[發明專利]一種短切玻璃纖維二氧化硅氣凝膠復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010051923.5
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN113135732B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 孟秀青;劉保健;黃文依;王海軍;高國強;曾佳佳;霍登榮
• 申請（專利權）人: 北京藍星清洗有限公司
• 主分類號: C04B30/02
• 分類號: C04B30/02;C04B38/04;C04B41/64;C04B111/27;C04B111/40
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 鮮瑩

本發明公開一種短切玻璃纖維二氧化硅氣凝膠復合材料的制備方法及得到的二氧化硅氣凝膠復合材料。所述方法包括取硅源、溶劑一、酸性催化劑、化學干燥控制添加劑、堿性催化劑、溶劑二、短切玻璃纖維混合后保溫形成復合濕凝膠，將制備的復合濕凝膠放入反應釜并添加老化液進行老化，然后密閉保溫；加入交換溶劑至少兩次以上并保溫使濕凝膠形成氣凝膠；加入表面改性劑并保溫進行表面改性；加入交換溶劑并保溫；進行常壓干燥，得到二氧化硅氣凝膠復合材料。本發明制備過程中耗費溶劑少、制備速度快，制備出的二氧化硅氣凝膠復合材料隔熱性好、密度小、疏水性強、機械強度高。

技術領域

本發明涉及保溫隔熱材料領域，具體地說，是涉及一種短切玻璃纖維二氧化硅氣凝膠復合材料的制備方法以及制得的短切玻璃纖維二氧化硅氣凝膠復合材料。

背景技術

二氧化硅氣凝膠是一種分散介質為氣體納米多孔非晶高效隔熱材料，由95％的空氣和5％的二氧化硅骨架組成，其密度為3～500kg/m³，孔隙率高達80％～99.8％，比表面積高達1000m²/g，孔洞尺寸在1～100nm之間，常溫常壓下導熱系數可抵達0.015W/(m·k)，由于其優良的阻燃隔熱性能，使其在航空航天、船舶、建筑、新能源石油化工有很廣闊的應用市場。

在加入短切玻璃纖維等材料進行復合后，短切玻璃纖維在濕凝膠中能進一步增強氣凝膠的機械強度，進一步增強氣凝膠的抗彎強度和抗壓強度，進一步增強氣凝膠的穩定性和抗裂性，增強了制品的使用壽命。但在氣凝膠的生產過程中，為了降低氣凝膠骨架的收縮與坍塌，通常需要耗費較長的時間與溶劑，較長的生產周期使得氣凝膠無法連續化生產，這是阻礙氣凝膠工業化的一大障礙。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明目的在于提供一種溶劑消耗少、制備速度快的短切玻璃纖維二氧化硅氣凝膠復合材料的制備方法，制備出的二氧化硅氣凝膠隔熱性好、密度小、疏水性強、氣凝膠負載量多。

本發明的目的之一為提供一種短切玻璃纖維二氧化硅氣凝膠復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)二氧化硅濕凝膠制備：按照質量比(20～60)：(20～100)：(0.01～15)：(0.01～15)：(0.01～15)：(20～100)：(2～15)取硅源、溶劑一、酸性催化劑、化學干燥控制添加劑、堿性催化劑、溶劑二、短切玻璃纖維，混合后保溫形成復合濕凝膠；

2)二氧化硅濕凝膠的復合：將步驟1)制備的復合濕凝膠和老化液混合進行老化，密閉保溫，再在溫度為40～150℃下保溫2～12h；

3)一次凝膠化：將經步驟2)老化處理的二氧化硅濕凝膠保留，加入交換溶劑至少兩次以上并保溫使濕凝膠形成氣凝膠；

4)表面改性：將步驟3)得到的氣凝膠保留，加入表面改性劑并保溫；

5)二次凝膠化：將步驟4)表面改性后的氣凝膠保留，加入交換溶劑并保溫；

6)干燥：將步驟5)處理后的氣凝膠干燥，得到短切玻璃纖維二氧化硅氣凝膠復合材料。

步驟1)中優選地，先將硅源、酸性催化劑和溶劑一攪拌后保溫，再加入化學干燥控制添加劑、堿性催化劑、溶劑二、短切玻璃纖維，攪拌后保溫形成復合濕凝膠；更優選地，硅源、酸性催化劑和一部分溶劑一攪拌后保溫，再加入化學干燥控制添加劑、堿性催化劑、和剩余溶劑一，最后加入溶劑二、短切玻璃纖維，攪拌后保溫形成復合濕凝膠。

硅源、溶劑一、酸性催化劑、化學干燥控制添加劑、堿性催化劑、溶劑二、短切玻璃纖維質量比優選為(30～50)：(40～80)：(0.05～10)：(0.1～10)：(0.05～10)：(40～80)：(5～10)。