[發明專利]二氧化硅溶膠、二氧化硅溶膠凝膠復合巖棉保溫材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010897516.6
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111994912B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 李文彥;曾永新;劉利;趙光宇
• 申請（專利權）人: 上海三棵樹防水技術有限公司
• 主分類號: C01B33/141
• 分類號: C01B33/141;C04B30/02;C04B14/06;D06M11/79;C04B38/00;C04B111/28
• 代理公司: 福州市眾韜專利代理事務所(普通合伙) 35220
• 代理人: 方金芝

本發明涉及二氧化硅溶膠、二氧化硅溶膠凝膠復合巖棉保溫材料及其制備方法，該二氧化硅溶膠，由以下組分按照以下質量份數比混合而成：硅烷20?40份、水50?70份、酸0.01?2份、表面活性劑0.1?0.5份、尿素2?10份。本發明的二氧化硅溶膠不僅具有低導熱性及超疏水性，而且穩定性好，在常溫下可以穩定存儲數天，因此在二氧化硅溶膠凝膠復合巖棉保溫材料的應用上，可以充當等靜壓設備的液體介質，然后采用本發明的方法能得到一種負載均勻、不掉粉的厚度超過5cm的復合巖棉保溫材料，該復合巖棉保溫材料擁有高強度、低導熱、低吸水率、防火等特性。

技術領域

本發明涉及二氧化硅溶膠、二氧化硅溶膠凝膠復合巖棉保溫材料及其制備方法。

背景技術

隨著我國經濟的不斷發展，建筑行業正處于飛速成長的階段。與此同時，我國建筑能耗約占全國總能耗33％以上，建筑能耗水平是歐洲的四倍、美國的三倍，不節能建筑占到90％。鑒于此，我們國家正逐步提高建筑節能標準。

我國建筑節能是以1980-1981的建筑能耗為基礎，按每步在上一階段的基礎上提高能效30％為一個階段。因此通常所說的第一步節能是在1980-1981的基礎上節約30％，通稱為節能30％的標準。第二步節能是在第一步節能的基礎上再節約30％，即節能50％的標準。第三步節能是在第二步節能的基礎上再節約30％，即節能65％的標準。目前，北方很多省市已經在65％節能基礎上往75％節能標準發展了。而北京市建筑節能設計征求意見稿里率先提出了節能80％標準，且全部由圍護結構節能承擔。北京80％標準的實行將會進一步推進我國節能建筑的建設水平。

隨著建筑節能標準的迅速提升，對外墻外保溫材料也提出了越來越苛刻的要求。目前主流的用于外墻外保溫的材料分為兩大類，一類為有機材料，如：EPS,XPS,PU，酚醛等，有機材料有著較低的導熱系數，較好的保溫性能，可以提供比較高的熱阻，但是其耐火性能一直是難以解決的問題。有機材料即使通過改性達到了A級阻燃，但是同時導熱系數也會大大增加。另一類為無機材料，包括巖棉、玻璃棉、泡沫玻璃、發泡陶瓷等。其中以巖棉用的最多。巖棉具備了很好的A級不燃性能，但是其本身導熱系數較高，且由于巖棉為纖維類材料吸水率較高。雖然目前行業可以穩定生產的巖棉其導熱系數已經降低到0.040W/mK，但是相比于有機材料仍然較高。因此，如何能進一步降低巖棉導熱系數和低吸水率就成了亟待解決的問題。

二氧化硅氣凝膠是一種具有高孔隙率、高比表面積、超低密度的三維納米多孔材料。由于具備這些獨特的性質，氣凝膠在保溫隔熱、化學催化、航空航天、儲能等各個領域均具有廣闊的應用前景。二氧化硅氣凝膠是迄今為止保溫性能最好的材料，由于其孔徑尺寸低于常壓下空氣分子平均自由程(67nm)，因此處于氣凝膠中的空氣分子是靜止狀態，從而避免由對流引起的傳熱；而氣凝膠由于其骨架結構含量較少、納米三維多孔結構也阻止了固體熱傳導，這使的氣凝膠達到了很好的絕熱效果，低于常溫下靜態空氣0.025W/mK的導熱系數，達到0.013～0.020W/mK。而且，氣凝膠在合成的過程中，通過合理的配方設計，干燥工藝選擇，自身可以達到超疏水，即水的接觸角可大于130度。

因此，將氣凝膠與巖棉進行合理的復合，將有望能進一步降低巖棉的導熱系數，同時氣凝膠顆粒可以對巖棉纖維空隙起到填充作用，同時能降低吸水率。

西安建筑科技大學，在專利CN108560742A《一種二氧化硅氣凝膠復合巖棉板的制作方法》、期刊《化工進展》“2019，38(6)：2847-2853”《SiO2氣凝膠提高巖棉和玻璃棉性能的實驗研究》、期刊《建筑熱能通風空調》2019年5月第38卷第5期《SiO2氣凝膠提高巖棉保溫性能的試驗研究》中報道了氣凝膠與巖棉的復合，所報道的工藝采用二次復合技術，即：把氣凝膠粉體先分散在水中制得漿料，然后再將巖棉浸漬于漿料，最后干燥得到復合材料。該方法成功地將巖棉的導熱系數從0.045降到0.033W/mK，但由于巖棉本身比較致密，在浸漬時粉體漿料難以進入巖棉內部，因此氣凝膠負載量有限，導熱系數降低的有限，同時復合材料氣凝膠粉體也容易脫落。