[发明专利]一种气凝胶复合板及其制备方法

说明书

技术领域

一种复合板及其制备方法属于复合板技术领域，主要涉及一种气凝胶复合板及其制备方法。

背景技术

气凝胶是由胶体粒子或高聚物分子相互聚结构成纳米多孔网络结构，并在孔隙中充

满气态分散介质的一种高分散固态材料-。气凝胶材料的比表面积可达600-10000m²g^-1，孔洞尺寸一般在10-100nm之间。气凝胶是最轻的凝聚态固体材料，源于其独特的纳米结构，气凝胶具有很多特殊的性质。

气凝胶是目前世界上密度最小的固体材料，而密度变化范围可达3600kg-m-3，其介电常数。为1.008，是目前介电常数最低的块状固体材，热导率在0.0120.018W·m^-1·K^-1’范围内，是世界上热导率最低的固体，具有异常强大的隔热功能[12]。在适当的条件下制备得到的Si0₂气凝胶具有良好的透光度，并能阻止环境温度的热辐射，其杨氏模量为1护N.m-2数量级，比相应非孔性玻璃态材料低4个数量级，一块一寸厚的Si0:气凝胶，相当20至30块普通玻璃的隔热功能。另外，气凝胶还具有连续可调的密度、低弹性模量及典型的分形结构等。气凝胶在许多应用领域已显示出广阔的应用前景；

木材是天然的多孔性生物材料，木材的空洞尺寸分布很广，将木材与气凝胶两类

多孔性材料的优点相结合，利用气凝胶结构中纳米尺度的无机和有机微粒来制备木材一

无机(有机)纳米复合材料是木材功能性改良的重要途径之一。将有机气凝胶均匀地嵌

入木材的细胞空隙中(细胞壁空隙及细胞腔)，探讨气凝胶与木材结合的途径、方式和

机理，可以有效地解决气凝胶在实际应用方面存在的一些缺陷；同时也赋予木材新的功

能，使木材功能性改良体现木材和纳米材料的双重优点，具有十分诱人的应用前景，但现有技术中的气凝胶复合木材热稳定性和力学性能方面还不能达到所需要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种气凝胶复合板及其制备方法，大大提高了复合板的热稳定性，并且使其力学性能的各个指标得以提升。

本发明的目的是这样实现的：

一种气凝胶复合板，包括木材和附着在木材外部的气凝胶，所述气凝胶由SiO₂溶胶、碳纳米管和三聚氰胺溶胶复合而成，SiO₂溶胶的含量范围为1%-3.5%。

所述木材的密度范围在0.1g/ m³-0.3g m³之间。

所述气凝胶的粘度范围为480mpa.s-500mpa.s。

所述碳纳米管的含量范围为0.25%-0.58%。

一种气凝胶复合板的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将SiO₂溶胶、碳纳米管和三聚氰胺溶胶复合成所需气凝胶；

步骤二、将木材置于抽真空密封罐内，并在该真空环境下保持30min-40min；

步骤三、向密封罐内注入气凝胶，再进行真空处理；

步骤四、抽出气凝胶胶体；

步骤五、对木材进行老化，干燥。

步骤二所述真空罐的真空度范围为0.03MPa-0.05MPa。

步骤三所述浸注压力范围1.0MPa-2MPa，保压时间1h。

步骤三所述真空处理的真空度范围为0.05MPa-1MPa，抽真空时间为8min-15min。

步骤五所述老化干燥过程包括：将所得的复合木材放入95℃的恒温水静置胶化反应20h后取出浸泡在稀酸溶液中，保持40-50℃恒温水浴中保温48小时进行老化；利用丙酮交换至含水量为6000ppm；利用超临界Co2流体进行干燥。

所述气凝胶的制备方法包括：制备SiO₂溶胶；制备三聚氰胺透明胶体；将SiO₂溶胶、碳纳米管与三聚氰胺透明胶体混合，得到混合凝胶；将混合凝胶进行老化、通过多次的溶液置换，得到SiO₂掺杂三聚氰胺凝胶；进行干燥。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明SiO₂溶胶、碳纳米管和三聚氰胺溶胶混合的溶胶在木材表面形成网状结构，通过浸注加压，使气凝胶与木材通过物理填充和化学键结合力两种方式在木材表面形成凝胶膜，导致复合板材在耐水性、抗紫外性和热稳定性方便有优异的表现。

附图说明