[發(fā)明專利]一種氣凝膠輕質(zhì)礦棉絕熱板及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010543644.0
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111635175A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張忠倫;王明銘;辛志軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中建材科創(chuàng)新技術(shù)研究院（山東）有限公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B38/00;C04B41/71;C01G23/047;C01B33/145;C04B41/64;B82Y40/00;B82Y30/00;C04B111/40
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務(wù)所 37218
• 代理人: 王薦

一種氣凝膠輕質(zhì)礦棉絕熱板及其制備方法，利用礦棉板內(nèi)部纖維的立體交叉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強氣凝膠，可有效解決SiO₂氣凝膠脆性大的問題；利用TiO₂?SiO₂氣凝膠納米級多孔結(jié)構(gòu)，提高礦棉板的隔熱保溫性能，同時在氣凝膠疏水表面的作用下增強礦棉板的憎水性，為其在建筑圍護結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣凝膠輕質(zhì)礦棉絕熱板及其制備方法。

背景技術(shù)

我國目前存在建筑圍護結(jié)構(gòu)能耗高的問題，其中屋面保溫多采用巖棉/礦棉板保溫層的做法，但此類無機保溫材料易吸濕、導熱系數(shù)會隨溫度上升急劇升高，導致保溫效果下降。因此，發(fā)展用于建筑圍護結(jié)構(gòu)的新型高性能建筑材料尤為重要。

氣凝膠是一種三維納米多孔材料，因其具有低密度、低導熱系數(shù)、高孔隙率、高比表面積等特點，在力學、聲學、熱學、光學等諸多方面顯示出獨特性質(zhì)。其中，SiO₂氣凝膠的絕熱保溫性能最引人注目，技術(shù)成熟，國內(nèi)外氣凝膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展大多圍繞其絕熱保溫應(yīng)用展開，迄今已經(jīng)研發(fā)出了氣凝膠氈、板、涂料等多種建材產(chǎn)品，采用的制備方法多為簡單的物理性摻入，產(chǎn)品力學性能會有所損失，如SiO₂氣凝膠脆性大，且并未取得較好的保溫隔熱效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種低導熱系數(shù)的氣凝膠輕質(zhì)礦棉絕熱板及其制備方法，旨在盡量不損失力學性能的前提下提高礦棉板的隔熱保溫性能。

本申請的技術(shù)方案為：

一種氣凝膠輕質(zhì)礦棉絕熱板，包括礦棉纖維板材，所述礦棉纖維板材內(nèi)負載TiO₂-SiO₂復合氣凝膠，所述TiO₂-SiO₂復合氣凝膠的體積填充比約為30～60％。

進一步的，所述TiO₂-SiO₂復合氣凝膠，其比表面積為350～550m²/g，平均孔徑約為20～60nm，孔體積約為2.0～3.0cm³/g，密度為0.12～0.15g/cm³，接觸角為130～145°。

本申請還提供上述氣凝膠輕質(zhì)礦棉絕熱板的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)將粒狀棉、粘結(jié)劑、絮凝劑、與防水劑加入水中，攪拌混合，濕法抄取成型，后送至干燥窯匯中200～240℃烘干1～2h，即得半成品礦棉纖維板材；

(2)取一定量的硅源、去離子水和無水乙醇溶劑混合攪拌30min，得到第一溶液；其中硅源：水：溶劑組分的質(zhì)量比為1：0.50～1.00：0.20～0.50；

(3)稱取與第一溶液等重量的65～75wt％的乙醇水溶液，加入0.05wt％分散劑和5-7wt％納米TiO₂顆粒，超聲分散0.5～1.0h，得第二溶液；

(4)將第二溶液加入到第一溶液中，攪拌0.5h，逐滴加入N,N-二甲基甲酰胺和30％稀硫酸的混合液，控制溶液pH至在3.0～3.5之間，攪拌30min后，加入0.01mol/L堿溶液，調(diào)整溶液pH值至8.5～10，形成TiO₂改性的SiO₂溶膠；其中N,N-二甲基甲酰胺添加量為第一溶液質(zhì)量的5～8‰；

(5)將所得到TiO₂-SiO₂復合溶膠和礦棉纖維板材放置到真空容器內(nèi)，使TiO₂-SiO₂復合溶膠完全浸泡礦棉纖維板材，抽真空將溶膠吸入到纖維板材內(nèi)部，重復浸漬2～4次，放置至形成復合凝膠礦棉纖維板材；