[發(fā)明專(zhuān)利]一種氣凝膠發(fā)泡聚乙烯棉復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010186432.1
• 申請(qǐng)日: 2020-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111253664B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈軍;王曉東;鄒文兵;靳宏洲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 羅瑞爾納米合成材料（江蘇）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08L23/06
• 分類(lèi)號(hào): C08L23/06;C08L79/08;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/24;C08K7/26;C08J5/18;C08J3/22
• 代理公司: 無(wú)錫派爾特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發(fā)明公開(kāi)了一種氣凝膠發(fā)泡聚乙烯棉復(fù)合材料的制備方法，屬于保溫隔熱化工材料技術(shù)領(lǐng)域。所述的制備方法如下：（1）將硅源前驅(qū)體、溶劑、水、催化劑混合，通過(guò)溶膠?凝膠方法，制備得到具有空間三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的二氧化硅溶膠，加入表面改性劑混勻，制得改性納米多孔二氧化硅溶膠；（2）取低密度聚乙烯粉與步驟一（1）得到的改性溶膠混合，加入表面改性劑、引發(fā)劑、有機(jī)助劑，通過(guò)混煉、造粒和烘干得到聚乙烯?氣凝膠復(fù)合母粒；（3）將聚乙烯?氣凝膠復(fù)合母粒與抗靜電劑、發(fā)泡劑、滑石粉共同加入高壓反應(yīng)釜中，經(jīng)過(guò)發(fā)泡、擠出成型、冷卻、再延展、最后收卷，得到發(fā)泡聚乙烯棉復(fù)合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于保溫隔熱化工材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氣凝膠發(fā)泡聚乙烯棉復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

聚乙烯發(fā)泡棉，英文簡(jiǎn)稱(chēng)為EPE，是一種聚合物泡沫塑料，通常由低密度聚乙烯（LDPE）經(jīng)過(guò)物理發(fā)泡產(chǎn)生無(wú)數(shù)的獨(dú)立氣泡構(gòu)成。聚乙烯發(fā)泡棉具有輕質(zhì)、環(huán)保、隔熱、保溫、隔音、防震、隔水防潮、韌性強(qiáng)、可塑性佳、抗撞擊力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于隔音、隔熱、保溫材料和高檔家具、家用電器、儀器儀表、工藝禮品、木制品、玻璃陶瓷、建筑防水、地毯夾層、旅游箱包、精密零配件等領(lǐng)域。聚乙烯發(fā)泡棉和各種織物的粘合制品是各種車(chē)輛和居室的良好內(nèi)裝修材料。聚乙烯發(fā)泡棉與鋁箔或鍍鋁薄膜的復(fù)合制品具有優(yōu)異的反紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)能力和保溫性能，是一些化工設(shè)備冷藏庫(kù)、冷鏈集裝箱內(nèi)襯、食品和藥品冷藏運(yùn)輸過(guò)程的保溫箱、以及野營(yíng)器材汽車(chē)遮陽(yáng)的必用用品。此外，聚乙烯發(fā)泡棉具有可反復(fù)回收利用的優(yōu)點(diǎn)，不污染環(huán)境，具有環(huán)保效應(yīng)。隨著科技的進(jìn)步，聚乙烯發(fā)泡棉正越來(lái)越顯示其優(yōu)越性，生產(chǎn)應(yīng)用不斷擴(kuò)大和創(chuàng)新。

氣凝膠，英文為Aerogel，是一種無(wú)機(jī)納米多孔材料，由納米量級(jí)二氧化硅顆粒相互交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在孔隙中充滿(mǎn)氣態(tài)分散介質(zhì)的固態(tài)材料。氣凝膠具有豐富的納米級(jí)孔洞，典型的孔徑尺寸在2~50nm之間，具有低密度（0.003~0.5g/cm3），高孔隙率（80~99.8%）、高比表面積（~1000m2/g）、保溫隔熱性能好（常溫下熱導(dǎo)率低至0.015W/m·K）等特點(diǎn)。氣凝膠的平均孔徑尺寸小于空氣分子平均自由程，且具有纖細(xì)的納米固態(tài)骨架。獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)能有效地抑制熱傳導(dǎo)和對(duì)流傳熱，因此其熱導(dǎo)率遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的保溫隔熱材料，甚至低于靜止的空氣，被認(rèn)為是一種“超級(jí)隔熱材料”。此外，二氧化硅氣凝膠的成分為無(wú)機(jī)物二氧化硅納米顆粒，因此具有不燃、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)污染、透明和疏水等特點(diǎn)。目前，二氧化硅氣凝膠制品已經(jīng)應(yīng)用于蒸汽管道、石油化工、艦船、車(chē)輛、深冷絕熱、建筑屋頂和幕墻的采光隔熱系統(tǒng)、建筑外墻和內(nèi)墻等領(lǐng)域的隔熱保溫。

然而傳統(tǒng)的聚乙烯發(fā)泡棉在隔熱保溫領(lǐng)域的應(yīng)用仍然存在一些問(wèn)題。一方面，低密度聚乙烯經(jīng)過(guò)物理發(fā)泡得到的氣泡結(jié)構(gòu)為非交聯(lián)型閉孔結(jié)構(gòu)，尺寸在微米量級(jí)，大于空氣分子的平均自由程，因此對(duì)氣體分子的傳熱抑制效果不理想。所以，聚乙烯發(fā)泡棉的隔熱保溫效果不理想、熱導(dǎo)率較高（室溫?zé)釋?dǎo)率約為0.041W/m·K）。另外一方面，聚乙烯發(fā)泡棉的成分為有機(jī)物聚乙烯，使用其作為保溫材料，阻燃性能差，只要遇到火源，容易發(fā)生燃燒，產(chǎn)生有毒的煙氣對(duì)人們的生命安全造成巨大的威脅和傷害。如果能夠?qū)⒈馗魺峒白枞夹阅軆?yōu)異的氣凝膠材料原位復(fù)合進(jìn)去，形成極低熱導(dǎo)率、保溫效果好、機(jī)械性能佳、具有一定阻燃性、經(jīng)濟(jì)耐用的聚乙烯發(fā)泡棉/氣凝膠復(fù)合型保溫材料，將很大程度解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種氣凝膠發(fā)泡聚乙烯棉復(fù)合材料的制備方法。旨在提供一種極低熱導(dǎo)率、保溫效果好、機(jī)械性能佳、具有一定阻燃性、經(jīng)濟(jì)耐用的發(fā)泡聚乙烯棉復(fù)合材料。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種氣凝膠發(fā)泡聚乙烯棉復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）將硅源前驅(qū)體、溶劑、水、催化劑混合，通過(guò)溶膠-凝膠反應(yīng)合成方法，制備得到納米多孔二氧化硅溶膠，加入表面改性劑混勻，制得改性納米多孔二氧化硅溶膠；

（2）取低密度聚乙烯粉與步驟一（1）得到的改性納米多孔二氧化硅溶膠混合，加入表面改性劑、引發(fā)劑、有機(jī)助劑，通過(guò)混煉、造粒和烘干得到聚乙烯-氣凝膠復(fù)合母粒；