[發明專利]一種納米多孔隔熱材料

在審

• 申請號: 202010427663.7
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111574210A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 熊幫云;李靜靜;彭銀錠;賴家樂
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/624;C04B35/636;C04B35/64;C04B38/00;C01B33/155;C01B33/158
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

本發明公開了一種納米多孔隔熱材料，涉及隔熱材料技術領域，該隔熱材料組分包括：納米二氧化硅粉體30?40份、納米纖維素粉體20?30份、有機溶劑50?60份、遮光劑5?8份、化學分散劑1?1.4份、催化劑3?5份。本發明的納米多孔隔熱材料，采用納米纖維粉體與納米二氧化硅粉體進行復合，不僅制備過程對于設備要求較低，克服了傳統制備方法對于超臨界干燥設備的需求，顯著降低了生產成本，并且得到的納米多孔隔熱材料在高溫下具有較低的熱導率，保溫隔熱效果強，比表面積大，且耐溫值可達1200℃，各種抗性性能優越。

技術領域

本發明涉及隔熱材料技術領域，特別是涉及一種納米多孔隔熱材料。

背景技術

節能是我國可持續發展的一項長遠發展戰略，是我國的基本國策，隨著科學技術的日益發展，作為節能措施之一的隔熱節能技術的目的就是為了減少熱損失，節約燃料，改善勞動環境和保證安全生產，提高工效。采用新技術、新工藝開發環境友好型隔熱材料正是一種節約能源最有效、最經濟的措施，可廣泛應用于能源動力、機械制造、石油化工、材料冶金、低溫制冷、工業建筑以及交通運輸等部門。尋求耐高溫的納米多孔隔熱材料是國際上研究的主要方向之一，其中，有機-無機雜化材料的功能化是現代材料發展的趨勢。

二氧化硅氣凝膠隔熱材料是目前研究最多也是最具代表性的納米孔超級隔熱材料，二氧化硅氣凝膠具有納米網狀孔隙結構，體積密度小，導熱系數低等特點，一般采用溶膠-凝膠法制備而成，合成工藝包括水解縮合和超臨界干燥兩個過程。已有的研究和生產實踐表明，二氧化硅氣凝膠隔熱材料在制備工藝和產品性能方面仍存在以下不足:

(1)二氧化硅氣凝膠隔熱材料制備工藝復雜，超臨界干燥過程能耗高、危險性大，實現規模化工業生產難度大。從國內外的研究結果來看，塊狀氣凝膠隔熱材料的制備基本上都采用超臨界干燥技術，以乙醇、異丙醇或二氧化碳作為超臨界介質，其超臨界溫度/壓力分別為243.4℃/6.38MPa、235.3℃/4.76MPa和31.06℃/7.39MPa。雖然也有大量研究采用常壓干燥技術，然而到目前為止這種技術只是針對小體積材料，且仍處于實驗室研究階段；

二氧化硅氣凝膠隔熱材料工業化制備存在以下問題：一是工藝流程繁瑣，制備周期長；二是超臨界干燥設備價格昂貴，且為高溫高壓設備，其安全使用與維修保養的要求嚴格；三是干燥過程需要消耗大量的能源和超臨界介質，同時存在超臨界介質的循環利用問題。這些問題導致二氧化硅氣凝膠隔熱材料成本昂貴，應用范圍受到極大的限制。

(2)二氧化硅氣凝膠隔熱材料高溫絕熱性能和機械強度還有待提高。在高溫環境下，熱量傳遞以輻射傳熱為主，而二氧化硅氣凝膠隔熱材料對波長為3～8μm紅外輻射熱透過率很高，故高溫絕熱性能較差。為克服這一問題，研究者們采用復合紅外遮光劑的方式來降低輻射傳熱，目前，研究較多的紅外遮光劑有二氧化鈦、碳黑等，然而，遮光劑顆粒在凝膠過程中極易發生沉淀團聚，團聚體不但會增加固相傳熱而且會導致氣凝膠塊體在干燥過程中開裂，嚴重影響其使用性能。

(3)二氧化硅氣凝膠隔熱材料耐溫值不高，使用溫度一般在400℃左右。若溫度繼續升高則會出現嚴重的體積收縮現象，導致材料致密化，內部納米孔隙結構被破壞。雖然也有研究者研制了耐溫值更高的三氧化二鋁、鋯英石、三氧化二鋁-二氧化硅等氣凝膠，但是，這幾種高溫氣凝膠的制備工藝還不夠成熟，到目前止尚處于實驗室探索階段。

纖維素具有無污染、資源豐富、物理化學性質穩定等特點,可將它改性制成無機納米粒子/纖維素復合材料,這種材料兼具纖維素、無機粒子的優點,纖維素作為一種天然的高分子聚合物，摻雜了二氧化硅納米粒子形成的復合材料將在結合力、結合強度、力學性能、熱學性能等都有顯著改善。

發明內容

本發明的目的是提供一種納米多孔隔熱材料，以解決上述現有技術存在的問題，使二氧化硅氣凝膠隔熱材料高溫絕熱性能、機械強度和耐溫值顯著提高；同時降低設備生產要求，進而降低隔熱材料生產成本。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：