[發明專利]纖維型黏土增強金屬氧化物塊體氣凝膠的制備方法及其在制備疏水隔熱阻燃材料中的應用

在審

• 申請號: 202110581855.8
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113198397A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 周鑫宇;陳靜;金慧然;李曉;吳陳;許洪寶;孫雷;云山;朱永;馬靜蕊;丁師杰
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 廖娜;李鋒

本發明屬于材料制作技術領域，公開了一種纖維型黏土增強金屬氧化物塊體氣凝膠的制備方法及其在制備疏水隔熱阻燃材料中的應用，該方法具體步驟如下：將無機金屬鹽配置成無機金屬鹽醇水溶液，加入適量用醇分散的纖維型黏土漿料，待分散均勻后緩慢滴加1?2環氧丙烷，數分鐘后凝膠；老化后將凝膠放入反應釜內并倒入醇溶液進行溶劑熱處理；超臨界干燥得到黏土增強金屬氧化物氣凝膠。本發明創新性的提出在超臨界干燥之前加入溶劑熱的步驟來替換傳統的溶劑置換步驟，該步驟不僅更為有效的將凝膠中的水分置換出去，還促進了金屬氧化物晶型的轉變。相較于傳統金屬氧化物氣凝膠，本發明的氣凝膠能夠一次成型塊體。

技術領域

本發明涉及氣凝膠材料和隔熱阻燃材料制備領域，特別涉及一種纖維型黏土增強金屬氧化物塊體氣凝膠的制備方法及其在制備疏水隔熱阻燃材料中的應用。

背景技術

氣凝膠是一種獨特的三維多孔固體材料，具有低密度（高達95%的體積是空氣）、高孔隙率、低熱導率、獨特的電子性質和高內表面積和獨特納米孔洞結構等特點，在隔熱阻燃、催化劑及催化劑載體、吸附、儲能等領域具有廣闊的應用前景。氣凝膠自1931年問世以來，種類不斷增加，目前，廣泛研究和應用的氣凝膠有硅系、碳系、硫系、金屬系和金屬氧化物系等，其中，金屬氧化物氣凝膠以其原料種類豐富、結構可設計性強、耐高低溫、可在氧化性氣氛使用和環保等優點而倍受青睞。

盡管如此，由于純金屬氧化物氣凝膠質脆易碎，難以整塊制備，這大大限制了其在很多環境下的使用。因此，研究人員開始研究增強金屬氧化物氣凝膠的機械性能。Yuxi Yu等人通過纖維增強的Al₂O₃-SiO₂氣凝膠，抗彎強度從0.431MPa增加到0.755MPa，彈性模量從0.679MPa增加到1.153MPa(International Journal of Applied Ceramic Technolog,2018, 15(5), 1138-1145)；Nóra Justh等人通過沉積法制備了TiO2 @聚合物和TiO2 @碳氣凝膠復合材料并將其應用于光催化領域(Carbon, 2019, 147, 476-482);NicholasLeventis等人用一鍋法合成互穿無機/有機網絡的CuO/間苯二酚-甲醛氣凝膠(Journal ofthe American Chemical Society, 2009, 131(13), 4576-4577)。

傳統有機保溫材料（擠塑型聚苯乙烯泡沫（XPS）、膨脹型聚苯乙烯泡沫（EPS）和硬質聚氨酯泡沫（RPUF）等，因具有質輕、熱導率低、價格低廉等諸多優點而被廣泛應用，但是容易燃燒，一旦被點燃會釋放大量的煙氣和毒性氣體，并且會在建筑外墻上迅速蔓延，造成嚴重的人身安全與財產損失；傳統無機保溫材料（發泡玻璃、發泡陶瓷、巖棉和玻璃棉）防火性能優異，且種類繁多，但普遍存在隔熱與節能效果差，防水性較差以及環境不友好等問題。因此，傳統的保溫隔熱材料已經不能滿足建筑材料對功能、環保方面發展的雙重要求。