[發(fā)明專利]一種輕質(zhì)高效SiO2

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011257051.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112408937A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔升;宋梓豪;周盧;盧晶虹;段秋陽(yáng);杜博宇;王宏鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué);宿遷市南京工業(yè)大學(xué)新材料研究院
• 主分類號(hào): C04B28/24
• 分類號(hào): C04B28/24;C04B38/00;C04B20/10;C04B111/40
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)高效SiO₂氣凝膠復(fù)合隔熱材料的制備方法。通過(guò)酸堿兩步法、溶膠凝膠法制備出SiO₂溶膠，選用低密度玻璃纖維棉作為增強(qiáng)材料，通過(guò)真空浸漬法、二氧化碳超臨界干燥法制備出輕質(zhì)高效SiO₂氣凝膠復(fù)合隔熱材料。該材料具有三維納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，既提高了SiO₂氣凝膠的隔熱性能，改善了SiO₂氣凝膠復(fù)合材料密度大的問(wèn)題，又解決了SiO₂氣凝膠力學(xué)性能差的問(wèn)題，平衡了SiO₂氣凝膠復(fù)合材料密度與力學(xué)性能間的矛盾，而且其具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及低的吸水率，是一種理想的建筑外墻保溫材料。該制備方法工藝簡(jiǎn)捷，反應(yīng)周期短，具有批量生產(chǎn)的前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于建筑外墻隔熱材料的應(yīng)用需求，屬于納米多孔材料的制備工藝領(lǐng)域，涉及一種輕質(zhì)高效SiO₂氣凝膠復(fù)合隔熱材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源危機(jī)早就成為了一個(gè)世界性的問(wèn)題。通過(guò)采用新型技術(shù)，研究一種高效新型環(huán)保隔熱材料無(wú)疑是解決當(dāng)前能源危機(jī)、減緩生態(tài)環(huán)境惡化最有效的措施之一。良好的隔熱保溫材料在工業(yè)中應(yīng)用，這將不但有助于減少能源消耗、降低生產(chǎn)成本，而且大大減薄了隔熱層厚度，從而減小設(shè)備體積，有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，墻體所占面積最大，在建筑能耗中約占30％左右，因而做好外墻的保溫隔熱是建筑節(jié)能中的重點(diǎn)。目前在建筑外墻的保溫中基本上只做外保溫，而很少做內(nèi)保溫，外保溫材料主要采用擠塑聚苯板和EPS保溫板等，這些材料作為外墻保溫材料，施工上也較繁瑣，雖然保溫性能較好但是易燃，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，燃燒還會(huì)產(chǎn)生有毒的煙霧，對(duì)建筑物和人體都會(huì)造成較大的影響。所以，從節(jié)能和環(huán)保的角度出發(fā)，在建筑外墻外保溫上擬采用SiO₂氣凝膠隔熱復(fù)合材料，不僅具有優(yōu)良的保溫隔熱性能，且耐高溫，能夠有效削弱太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物內(nèi)部溫度的影響；而且施工方便，減少很多的施工工序。

傳統(tǒng)隔熱材料難以滿足以上要求，因而SiO₂氣凝膠材料憑借其低導(dǎo)熱系數(shù)、低密度、耐高溫成為研究熱點(diǎn)。西安建筑科技大學(xué)閆秋會(huì)制備了玻璃棉/SiO₂氣凝膠復(fù)合板，該材料的短期吸水量為0.72kg/m²，熱導(dǎo)率為0.027W/(m·K)，抗壓強(qiáng)度為13.6KPa，但因其強(qiáng)度較小，無(wú)法應(yīng)用于外墻保溫材料。目前市場(chǎng)上的SiO₂氣凝膠產(chǎn)品多為復(fù)合產(chǎn)品，但其密度偏大，綜合性能較差，應(yīng)用市場(chǎng)面窄，迫切需要低密度及綜合性能優(yōu)異的SiO₂氣凝膠復(fù)合隔熱材料來(lái)滿足市場(chǎng)需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供了一種輕質(zhì)高效SiO₂氣凝膠復(fù)合隔熱材料的制備方法。通過(guò)酸堿兩步法、溶膠凝膠法制備出SiO₂溶膠，選用低密度玻璃纖維棉作為增強(qiáng)材料，通過(guò)真空浸漬法、二氧化碳超臨界干燥法制備出輕質(zhì)高效SiO₂氣凝膠復(fù)合隔熱材料。該材料具有三維納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，既提高了SiO₂氣凝膠的隔熱性能，改善了SiO₂氣凝膠復(fù)合材料密度大的問(wèn)題，又解決了SiO₂氣凝膠力學(xué)性能差的問(wèn)題，平衡了SiO₂氣凝膠復(fù)合材料密度與力學(xué)性能間的矛盾，而且其具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及低的吸水率，所以是一種理想的建筑外墻保溫材料。制得的SiO₂氣凝膠復(fù)合材料密度0.025～0.072g/cm³，抗壓強(qiáng)度為96-109KPa，抗拉強(qiáng)度為93-106KPa，熱導(dǎo)率為0.019-0.023W/(m·K)，吸水率為4％-6％，疏水角為142-153°。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種輕質(zhì)高效SiO2氣凝膠復(fù)合隔熱材料的制備方法，其具體步驟如下：

(1)玻璃纖維棉的預(yù)處理