[發明專利]一種隔熱保溫氣凝膠復合材料、制備方法及應用

在審

• 申請號: 202111599002.3
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN114381936A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 孫愛華;王雨婷;儲成義;段琛祺;郭建軍;程昱川;許高杰;段宇晶
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所;北京中科海勢科技有限公司
• 主分類號: D06M11/79
• 分類號: D06M11/79;D06M11/49;D06M11/44
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

本發明公開了一種隔熱保溫氣凝膠復合材料，包括熔噴無紡布層和二氧化硅復合氣凝膠層，所述的二氧化硅復合氣凝膠層由二氧化硅溶膠、發泡劑、增粘劑、去離子水和空心棒狀材料制得，所述的空心棒狀材料為空心棒狀四氧化三鐵、空心棒狀二氧化鈦、空心棒狀硼化鋯、空心棒狀氟化鎂、空心棒狀碳酸鈣和空心棒狀氧化鋅中的至少一種。空心棒狀材料與二氧化硅氣凝膠體系的相容性更好，且密度小、比表面積大，本發明通過在二氧化硅氣凝膠體系中添加空心棒狀材料，不僅可以增強了二氧化硅氣凝膠體系的機械性能，還改善了復合材料的隔熱性能，該隔熱保溫氣凝膠復合材料在保溫隔熱領域具有廣泛應用。

技術領域

本發明涉及保溫材料技術領域，尤其涉及一種隔熱保溫氣凝膠復合材料、制備方法及應用。

背景技術

傳統隔熱保溫服飾主要是依靠在衣物中填充天然棉、人造纖維棉、動物絨毛等保暖材料，為使保暖效果優異，需要填充大量上述材料，這就使得保暖服裝臃腫、厚重、成本高。不但限制了人們穿著時的活動能力，還影響了衣物穿著時的舒適感和美觀度。

二氧化硅氣凝膠具有特殊的網絡結構、高孔隙率、高比表面積、小平均孔徑，因此其熱導率低、密度低。故可將二氧化硅氣凝膠和紡織品結合起來制成二氧化硅氣凝膠復合材料用于隔熱保溫服飾中。復合二氧化硅氣凝膠服飾不僅保暖性能優異、且質量輕，穿著舒適、美觀。但二氧化硅氣凝膠本身脆性大，機械性能差，因此通常會在氣凝膠中加入增強材料來提高氣凝膠的機械性能。但是增強材料的添加又會提高二氧化硅氣凝膠復合材料的熱導率。因此，如何在不影響熱導率的情況下，制備出具有優異機械性能的二氧化硅氣凝膠復合材料是非常有意義的。

公開號為CN111994912A的中國專利文獻公開了一種二氧化硅溶膠凝膠復合巖棉保溫材料，該發明將巖棉條在壓力下浸沒于二氧化硅溶膠中，取出保溫、干燥后得到所述的復合巖棉保溫材料，所述的二氧化硅溶膠包括硅烷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。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，但制備步驟繁瑣、設備要求高。

公開號為CN109574622A的中國專利文獻公開了一種耐高溫二氧化硅氣凝膠保溫氈的制備方法，該發明以工業硅酸鈉為原料，采用纖維偶合，然后再經常溫水洗除雜、溶劑乙醇連續循環置換，最后常壓干燥，制備得到二氧化硅氣凝膠保溫氈。該二氧化硅氣凝膠保溫氈具有純度高、耐高溫的優點，500℃熱導率為0.021W/(m·k)，但是該發明并未對二氧化硅氣凝膠保溫氈的常溫熱導率進行檢測。

發明內容

本發明提供了一種隔熱保溫氣凝膠復合材料，以二氧化硅氣凝膠為基體，空心棒狀材料為增強體和功能體，機械性能和隔熱保溫性能優異，且質輕、制備工藝簡單、成本低廉。

具體采用的技術方案如下：

一種隔熱保溫氣凝膠復合材料，包括熔噴無紡布層和二氧化硅復合氣凝膠層，所述的二氧化硅復合氣凝膠層由如下重量份的原料制得：

所述的空心棒狀材料為空心棒狀四氧化三鐵、空心棒狀二氧化鈦、空心棒狀硼化鋯、空心棒狀氟化鎂、空心棒狀碳酸鈣和空心棒狀氧化鋅中的至少一種。

本發明的隔熱保溫氣凝膠復合材料在二氧化硅氣凝膠體系中添加空心棒狀材料。二氧化硅氣凝膠本身的脆性和低強度，空心棒狀材料具有優異的機械性能，是良好的增強體材料，并且空心棒狀材料與二氧化硅氣凝膠體系的相容性更好，且密度小、比表面積大，不僅可以增強二氧化硅氣凝膠體系的機械性能，還可以作為遮光劑在中高溫下改善氣凝膠對2～10μm的近紅外波長的消光作用，從而改善復合材料的隔熱性能；使得制得的隔熱保溫氣凝膠復合材料熱導率低、質輕。

所述的二氧化硅溶膠的制備方法為：將正硅酸四乙酯與乙醇、水按(2～5)：(4～12)：1均勻混合后，加入鹽酸調節pH至1～3，促進體系水解得到二氧化硅溶膠。