[發(fā)明專(zhuān)利]氟化二氧化硅納米顆粒復(fù)合絲瓜絡(luò)海綿真空絕熱板芯材及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010469019.6
• 申請(qǐng)日: 2020-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111692459A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李芝靜;闞安康;曹丹;袁野百合;朱文兵;鄭霓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F16L59/065
• 分類(lèi)號(hào): F16L59/065;F16L59/02;C01B33/18;C08J9/40
• 代理公司: 上海互順專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

本發(fā)明提供了一種氟化二氧化硅納米顆粒復(fù)合絲瓜絡(luò)海綿真空絕熱板(VIP)芯材及其制備方法。所述VIP芯材由絲瓜絡(luò)海綿與氟化二氧化硅納米顆粒構(gòu)成，其制備方法包括：1.制備絲瓜絡(luò)海綿。2.制備氟化二氧化硅納米顆粒(F?SiO2 NPs)。3.通過(guò)1,6?己二異氰酸酯兩端的異氰酸酯基與前兩者表面羥基反應(yīng)使氟化二氧化硅納米顆粒牢固地錨固在絲瓜海綿的表面上得到復(fù)合VIP芯材。本發(fā)明采用天然三維植物纖維材料，具有成本低、易獲取、生產(chǎn)環(huán)節(jié)更綠色，對(duì)人體更安全等特點(diǎn)。將F?SiO2 NPs固定在絲瓜絡(luò)海綿表面既提升了海綿的機(jī)械強(qiáng)度和阻燃性又降低了其熱導(dǎo)率。此外，F(xiàn)?SiO2 NPs具有的超疏水性，有利于延長(zhǎng)芯材壽命。總之，本發(fā)明在保溫隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域有著廣闊前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氟化二氧化硅納米顆粒改性絲瓜棉纖維真空絕熱板芯材及其制備方法，屬于保溫隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著各國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，世界能源危機(jī)與環(huán)境惡化問(wèn)題應(yīng)運(yùn)而生。采用絕熱材料可大幅降低能耗，是實(shí)現(xiàn)全球經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要措施。近些年，來(lái)自各個(gè)行業(yè)的隔熱、保溫、保冷、節(jié)能要求正逐年提高。常用絕熱材料，如巖棉和珍珠巖的熱導(dǎo)率大多高于20mW/(m·K)，隔熱性能庸常，已經(jīng)越來(lái)越難以滿(mǎn)足當(dāng)前的高標(biāo)準(zhǔn)和高要求。因此，開(kāi)發(fā)新型、高效的絕熱材料已迫在眉睫。

真空絕熱板(Vacuum Insulation Panel，以下簡(jiǎn)稱(chēng)VIP板)作為一種新型的高效絕熱材料，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、體積小、質(zhì)量輕、防火、環(huán)保無(wú)污染等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)絕熱材料相比，VIP板導(dǎo)熱系數(shù)可以達(dá)到0.002-0.004W/(m·K)，其熱阻相當(dāng)于普通絕熱材料的10倍甚至更高，而其厚度僅為普通絕熱材料的1/5～1/10，且VIP板在生產(chǎn)過(guò)程中不使用消耗臭氧層物質(zhì)(ODS)或者產(chǎn)生溫室氣體物質(zhì)，還可以回收利用，還可以回收利用，兼具綠色環(huán)保和安全節(jié)能的雙重優(yōu)勢(shì)，并達(dá)到節(jié)省空間的目的，是理想的保溫隔熱材料，適用于受空間限制及保溫性能要求比較高的場(chǎng)合。

現(xiàn)有VIP板大多使用顆粒型芯材、泡沫型芯材、纖維型芯材。其中與本發(fā)明最為接近的是纖維型芯材。玻璃纖維是一種廣泛使用的纖維型芯材，玻璃纖維的生產(chǎn)過(guò)程本身就是高能耗、高污染，芯材濕法成型工藝能耗高、廢水廢氣排放量大、工藝復(fù)雜且成本高。礦物棉既滿(mǎn)足防火要求，又滿(mǎn)足節(jié)能要求，但是其在我國(guó)本身資源有限，且若發(fā)生火災(zāi)則會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。況且我國(guó)尚未出現(xiàn)成熟的采用天然材料制備的真空絕熱板芯材。因此，發(fā)明一種成本低、易獲取、生產(chǎn)環(huán)節(jié)更綠色，對(duì)人體更安全的新型VIP芯材具有重要意義。

絲瓜絡(luò)海綿是一種天然多孔材料，它是由完全成熟的絲瓜瓤植物通過(guò)去除皮和種子獲得的。絲瓜絡(luò)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，具有連續(xù)、柔韌、網(wǎng)狀的三維(3D)結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)上看，天然絲瓜絡(luò)的宏觀(guān)三維紋理和微觀(guān)多層孔隙可以構(gòu)造成先進(jìn)的三維多界面結(jié)構(gòu)體，是充當(dāng)真空絕熱板芯材的理想選擇。VIP外部氣體滲透和內(nèi)部材料脫氣均會(huì)造成VIP內(nèi)部真空度的降低，使絲瓜絡(luò)纖維VIP在常溫、靜置環(huán)境下僅能有效服役期限縮短，難以在服役環(huán)境更苛刻的領(lǐng)域中應(yīng)用。本發(fā)明提出一種氟化二氧化硅納米顆粒(F-SiO2 NPs)復(fù)合絲瓜絡(luò)海綿的復(fù)合VIP芯材，有效的改善了絲瓜絡(luò)海綿服役期限短的問(wèn)題，并且獲得了超疏水性，更低的熱導(dǎo)率以及更高的機(jī)械強(qiáng)度，具有更廣闊前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種氟化二氧化硅納米顆粒復(fù)合絲瓜絡(luò)海綿的新型復(fù)合VIP芯材及其制備方法。

本發(fā)明材料的技術(shù)方案包括：所述復(fù)合VIP芯材由絲瓜絡(luò)海綿與具有氟化二氧化硅納米顆粒構(gòu)成，其連接方式為利用1,6-己二異氰酸酯兩端的異氰酸酯基與前兩者表面羥基反應(yīng)形成牢固化學(xué)鍵，達(dá)到使氟化二氧化硅納米顆粒錨固在絲瓜海綿的表面上

所述氟化二氧化硅納米顆粒由于被官能化具有超疏水性，低熱導(dǎo)率且具有零維無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)。

所述1,6-己二異氰酸酯替換為其他兩端具有異氰酸酯基、羥基、氨基、酰胺基、羧基或酸酐基的有機(jī)單體或低聚物同樣能達(dá)到目的。