[发明专利]一种具有韧性的弹性二氧化硅气凝胶块体材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有韧性的弹性二氧化硅气凝胶块体材料的制备方法，包括以下步骤：(1)二氧化硅溶胶的制备；(2)凝胶的制备：取一定量的反应完成的前驱体溶液，逐滴加入碱性催化剂调节pH值，快速搅拌一定时间；(3)将制备的凝胶缓慢注入模具内；(4)在一定温度下静置一段时间，老化，使其凝胶固化定型；(5)干燥：将所得的凝胶进行干燥，得到疏水型二氧化硅气凝胶绝热块体材料。本发明工艺简单、成本较低、反应条件可控、产品性能优异，制备的弹性二氧化硅气凝胶块体材料具有完整的块体结构，能够适应模具制备要求，并且收缩非常小且收缩比例稳定，通过控制模具的适当放大完全能够满足异型件产品的在保温领域可用性。

技术领域

本发明涉及一种弹性气凝胶绝热材料及其制备方法，尤其涉及一种具有韧性的弹性二氧化硅气凝胶块体材料的制备方法。

背景技术

SiO2气凝胶是一种放热隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料，其孔隙率高达80-99.8%，孔洞的典型尺寸为1-100nm，比表面积为200-1000m2/g，而密度可达3Kg/m3，室温导热系数可低达0.012W/（m·k），正是由于这些特点使气凝胶材料在热学、声学、光学、微电子、粒子探测方面有很广阔的应用潜力。但是，由于SiO2气凝胶其比表面积和孔隙率很大，密度很低，导致其强度很低，其固有的脆性和较差的机械性能大大限制了气凝胶材料在一些领域的应用。

公开号为 CN 101973752A 的中国专利提供了一种玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法。但是该方法所用的前驱体原料比较复杂，且需要对玻璃纤维进行必要的预处理，以及常温常压干燥的干燥条件需要严格控制，给实际生产造成一定的限制。

公开号为CN 100386260C的中国专利公开了一种水镁石纤维增强二氧化硅气凝胶隔热材料的制备方法。该方法以工业用水玻璃或硅溶胶及天然水镁石短纤维为制备原料。但是对水镁石纤维的分散以及对形成凝胶所进行的溶剂置换和疏水处理过程比较繁琐，一定程度上限制了实际应用。

公开号为CN 101823867A 的中国专利提供了一种芳纶纤维掺杂的二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法，但是该方法要求对芳纶纤维有很好的分散，还要加入表面活性剂，且常压干燥前需要进行繁琐的溶剂置换。

现代二氧化硅气凝胶的应用主要体现在绝热产品方面的应用，现有的气凝胶绝热产品主要分为两种，复合基材形成的毡或薄膜，硅基气凝胶粉体。在实际应用过程中，不同的设备保温对于绝热产品的需求有一定的差异。

1.毡类适用于管道和设备，一般只适用于没有接口的部位，对于有接口的部位，现在一般采用裁剪成特定形状之后用铁丝或胶带固定的方法，这种方法的缺点是施工过程复杂且耗时又浪费材料，而且无法实现复杂表面的保温施工，尤其是小型设备无法应用气凝胶相关产品。

2.复杂材料表面保温，有人提出采用灌注气凝胶粉体的方法，但是由于气凝胶粉体密度很低，灌注施工环境差，灌注后粉体之间的空隙比较大，对绝热保温性能有很大影响。如果将气凝胶粉体做成浆料之后再灌注，将面临无法进行二次干燥的问题，且浆料内如果不含有基材，干燥后的粉体依然是非常脆的；还有一种方法是将气凝胶粉与其它材料如混凝土混合，然后形成具有一定隔热性能的保温混凝土，然而这种材料的导热系数依然比较高，无法体现出气凝胶本身优异的隔热性能。

3.还有一种异型件保温产品，先把基材做成需要的形状和尺寸，然后与气凝胶前驱体复合，再进行老化、置换、改性、干燥等步骤。这个方法中基材制作成为特定形状的过程比较麻烦，加上使用传统毡类产品的设备生产异型件时较低的生产效率，导致产品成本非常高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种一种具有韧性的弹性二氧化硅气凝胶块体材料的制备方法，本发明工艺简单、成本较低、反应条件可控、产品性能优异，制备的弹性二氧化硅气凝胶块体材料具有完整的块体结构，能够适应模具制备并且收缩非常小且收缩比例稳定，通过控制模具的适当放大完全能够满足异型件产品的在保温领域可用性；