[发明专利]一种气凝胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种气凝胶复合材料及其制备方法，其特征在于，主要由气凝胶粉体、纤维毡和水性胶粘剂组成，所述气凝胶粉体由内部疏水层和表面亲水层构成，所述表面亲水层厚度为0.1~100μm。本发明的气凝胶复合材料的制备方法包括以下步骤：（1）气凝胶粉体改性；（2）将步骤（1）的气凝胶粉体与所述水性胶粘剂混合；（3）将步骤（2）的湿混合料浸润至所述纤维毡上；（4）热压成型。本发明的气凝胶复合材料中气凝胶粉体为纳米多孔结构，具有优异的保温隔热性能和力学性能，市场应用前景巨大。

技术领域

本发明涉及一种保温材料，尤其涉及一种气凝胶复合材料及其制备方法，属于轻质、绝热、隔音材料等领域。

背景技术

气凝胶材料是一种由纳米级颗粒堆积而成的、具有纳米级孔洞的轻质固体材料，具有极高的孔隙率、比表面积，极低的密度和固含量，化学惰性和不燃性，表现出优异的轻质、保温隔热、防火、隔音、减震吸能特性，可广泛应用于国防军工、安保反恐等军事领域以及绿色建筑、热量传输、公共交通、金融设备防护等民用领域。

然而，正因为气凝胶材料固有的缺陷，如强度低、脆性大等，在工程应用中，由于气凝胶材料的纳米多孔结构易受水、有机溶剂的破坏，将会丧失气凝胶材料的优异特性，因此需对气凝胶材料进行表面改性处理，在不破坏气凝胶材料纳米多孔结构的前提下，增加气凝胶材料与其他材料的界面结合强度。

通常，气凝胶毡的制备方法为将硅溶胶浸润纤维毡，加碱凝胶，老化，通过常压干燥或超临界干燥工艺制得气凝胶毡，然而该气凝胶毡表面易掉粉，与其他材料复合时表面结合强度低，工程应用受限。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种气凝胶复合材料及其制备方法。

一种气凝胶复合材料，主要由气凝胶粉体、纤维毡和水性胶粘剂组成，所述气凝胶粉体由内部疏水层和表面亲水层构成，所述表面亲水层厚度为0.1~100μm。

在其中一个实施例中，所述气凝胶复合材料还包括阻燃剂、助剂、分散介质中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述纤维毡为玻璃纤维毡、玄武岩纤维毡、氧化铝纤维毡、碳纤维毡、碳化硅纤维毡、木质素纤维毡、聚丙烯纤维毡、聚乙烯醇纤维毡、聚氯乙烯纤维毡中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述水性胶粘剂为水性无机胶粘剂和水性有机胶粘剂中的一种或多种；所述水性无机胶粘剂为水泥、石膏、石灰石、水玻璃、氧化铜-磷酸胶中的一种或多种；所述水性有机胶粘剂为水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂、水性有机硅树脂、水性氟碳树脂、醋酸乙烯-乙烯聚合物胶、聚乙烯醇缩醛胶中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述阻燃剂为成炭剂、发泡剂、催化剂；所述成炭剂为季戊四醇、淀粉、二季戊四醇、丁四醇、山梨醇、环己六醇中的一种或多种；所述发泡剂为三聚氰胺、尿素、聚酰胺、双氰胺、氯化石蜡、聚脲、密胺、甘氨酸中的一种或多种；所述催化剂为聚磷酸铵、碳酸氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、硫酸铵、甲酸中的一种或多种；所述阻燃剂还包括氢氧化镁、改性氢氧化镁、氢氧化铝、改性氢氧化铝、硼酸、硼砂、乙醇胺、氯化钠、氯化钾、氯化镁、磷酸铝中的一种或多种；所述助剂为润湿剂、分散剂、流平剂、防沉剂、消泡剂、增稠剂、催干剂、抗结皮剂、防腐剂、光稳定剂、成膜助剂中的一种或多种；所述分散介质为水、二甲苯、醋酸丁酯、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇中的一种或多种。

一种气凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）气凝胶粉体改性；

（2）将步骤（1）的气凝胶粉体与所述水性胶粘剂混合；

（3）将步骤（2）的湿混合料浸润至所述纤维毡上；

（4）热压成型。