[发明专利]一种高效隔热保温气凝胶毡的制备方法

说明书

本发明属于气凝胶毡领域，公开一种高效隔热保温气凝胶毡的制备方法。将水、氧化锌纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒、分散剂混合均匀，得到浆液A；将空心陶瓷微珠、钛酸钾晶须在搅拌作用下分别加入浆液A中，得到浆液B；取正硅酸酯、乙醇和水混合均匀，之后依次加入NH₄F溶液和氨水搅拌均匀，得到二氧化硅溶胶C；将浆液B在搅拌情况下加入二氧化硅溶胶C中，搅拌均匀后用于浸泡纤维毡，在振动条件下对纤维毡进行浸渍处理，浸渍完全后取出纤维毡，静置，直至获得纤维毡‑凝胶复合体；在室温或加热条件下进行老化处理；溶剂置换多次；干燥处理，即得高效隔热保温气凝胶毡。本发明可以在提高气凝胶毡机械强度的同时，具有很强的隔热保温的效果。

技术领域

本发明属于气凝胶毡领域，具体涉及一种高效隔热保温气凝胶毡的制备方法。

背景技术

气凝胶是一种孔洞率可高达80~99.8%的纳米多孔材料，其比表面积可达到200~1000m²/g，气凝胶的密度极低，是目前世界上最轻的固体，此外，气凝胶还具有低热导率（最低达0.01W/m·K），高孔隙率（最高达99%）、高光透过性（最高达 99%）、低介电常数（低至1.0~2.0）、低折射率（最低达 1.05）等。

传统隔热材料主要采用玻璃棉毯等，存在保温层厚、施工复杂、成本高等缺点，SiO₂气凝胶毡作为隔热保温材料与之相比，具有相当大的优越性，是目前隔热保温材料性能最好的固体材料，是节能降耗的首选材料。二氧化硅气凝胶毡虽然具有广阔的应用前景和巨大的实用价值，但在应用过程中存在一个瓶颈：由于纯二氧化硅的气凝胶的固含量很低，且骨架是纳米级颗粒组成的结构，纯的二氧化硅的机械强度很低，宏观表现为脆性，在实用过程中的机械加工性很差，这对应用过程中构件尺寸的匹配以及异形构件的需求都存在巨大的挑战。因此，为了扩大气凝胶毡的应用范围，对气凝胶毡机械强度的研究显得固然重要。另外，实际应用中，有时还要求隔热保温材料的效果能够达到更佳高效的程度。因此，对二氧化硅气凝胶毡的隔热和机械强度进行有效的改善，还是非常具有挑战性的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效隔热保温气凝胶毡的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种高效隔热保温气凝胶毡的制备方法，步骤如下：

（1）、将水、氧化锌纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒、分散剂混合均匀，得到浆液A；

（2）、将空心陶瓷微珠、钛酸钾晶须在搅拌作用下分别加入浆液A中，得到浆液B；

（3）、取正硅酸酯、乙醇和水混合均匀，之后依次加入NH₄F溶液和氨水搅拌均匀，得到二氧化硅溶胶C；

（4）、将浆液B在搅拌情况下加入二氧化硅溶胶C中，搅拌均匀后用于浸泡纤维毡，在振动条件下对纤维毡进行浸渍处理，浸渍完全后取出纤维毡，静置，直至获得纤维毡-凝胶复合体；

（5）、将步骤（4）所得纤维毡-凝胶复合体取出后在室温或加热条件下进行老化处理；

（6）、将步骤（5）所得纤维毡-凝胶复合体置于无水乙醇中进行多次溶剂置换，除去纤维毡-凝胶复合体中多余的水分；

（7）、将步骤（6）所得纤维毡-凝胶复合体进行干燥处理，即得高效隔热保温气凝胶毡；

其中，步骤（1）、（2）中的水、氧化锌纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒、分散剂、空心陶瓷微珠、钛酸钾晶须和步骤（3）中的正硅酸酯，以质量比计，水∶氧化锌纳米颗粒∶二氧化钛纳米颗粒∶分散剂∶空心陶瓷微珠∶钛酸钾晶须：正硅酸酯=（20~30）∶（1~5）∶（1~5）∶（2~5）∶（10~20）∶（5~15）∶（300~350）；

步骤（3）中，以摩尔比计，正硅酸酯∶乙醇∶水=1∶（4~12）∶（2~4）；