[发明专利]一种膨胀珍珠岩-SiO2气凝胶复合保温材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种膨胀珍珠岩‑SiO₂气凝胶复合保温材料的制备方法，属于建筑节能材料领域。以正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷为共前驱体，膨胀珍珠岩为载体，利用常压浸渍改性或真空压力浸渍改性吸附法，将SiO₂气凝胶吸附到膨胀珍珠岩孔洞中，通过老化处理、溶剂置换和表面改性后，常压干燥制得膨胀珍珠岩‑SiO₂气凝胶复合保温材料。本发明所述的膨胀珍珠岩‑SiO₂气凝胶具有热导率低、不燃、化学稳定性强等优点，是一种经济、环保的绿色建筑节能保温材料。

技术领域

本发明属于建筑节能保温材料技术领域，涉及一种膨胀珍珠岩-SiO₂气凝胶复合保温材料的制备方法。

背景技术

目前我国的建筑保温材料主要分为有机保温材料和无机保温材料。有机保温材料主要是石油化工的衍生品，包括模塑聚苯乙烯(EPS)、挤塑聚苯乙烯(XPS)、聚氨酯(PU)和酚醛树脂(PF)等，具有保温性能好、重量轻、憎水性能强等优点，在我国建筑保温领域得到了广泛的应用。

有机保温材料的保温性能优异，但有机保温材料具有一个致命的缺点-易燃性，着火时燃烧非常迅速，并会产生大量有毒有害的气体，会给被困人员以及救援人员的健康造成危害，因此在实际使用过程中，会有很大的安全隐患，甚至国内发生了多起因有机保温材料燃烧引起的火灾，如央视文体中心火灾，上海市11.15火灾，首都机场二号航站楼在建失火等，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。有机保温材料还具有成本高、不耐老化、变形系数大、稳定性差等缺点，随着《绿色建筑评价标准》、《建筑设计防火规范》等一系列越来越严格的国家强制性保温材料标准相继出台，不断提高了国家对建筑节能及建筑防火要求，限制了有机保温材料的应用领域。

膨胀珍珠岩作为主要的无机保温材料受到了广泛关注，具有不燃、稳定性好、环保、无毒等优异的性能，具有广泛的应用前景。但是膨胀珍珠岩相对于有机保温材料而言，热导率偏大，并且吸水率高，在吸水后，热导率急剧增大，机械强度降低。因此，需对膨胀珍珠岩进行改性处理。

SiO₂气凝胶是一种新型的无机非金属纳米材料，因其半透明性和超轻重量，有时也被称为“固态烟”和“蓝烟”。SiO₂气凝胶具有许多优异的性能，例如超低热导率、高比表面积、高孔隙率、低密度以及低介电常数等，真空条件下，热导率可低至0.001W/(m·K)，使之在建筑行业、航空航天、石油化工等领域具有广阔的应用前景。但目前SiO₂气凝胶的制备成本高昂、强度低，使其不能直接应用于建筑保温领域。

专利《气凝胶膨胀珍珠岩的制备方法》(申请号：201610020100.X)公开了一种气凝胶膨胀珍珠岩的制备方法，该方法以水玻璃为前驱体，膨胀珍珠岩为载体，利用溶胶-凝胶法(sol-gel)和真空压力浸渍满细胞法(VPI)，通过真空干燥工艺将气凝胶填充或外包裹于膨胀珍珠岩复合而成。该方法使用了水玻璃为前驱体，后期需用离子交换柱去除溶液中的Na⁺离子和其他杂质阳离子，增加了工艺流程，且最终制备的气凝胶性能较差。

专利《一种气凝胶/无机轻集料复合保温隔热材料及其制备方法》(申请号：201210295764.9)公开了一种气凝胶/无机轻集料复合保温隔热材料及其制备方法，该方法以水玻璃为硅源，利用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备溶胶，将配制好的溶胶采用低压吸附的工艺，使二氧化硅溶胶吸入到膨胀珍珠岩空腔内，然后静置待凝胶后，采用超临界干燥工艺，制得气凝胶无机轻集料复合保温隔热材料。该方法使用了超临界干燥工艺，此工艺成本高、工艺复杂且具有一定的危险性，不利于商业化生产和规模化应用。

发明内容

为了解决上述的问题与不足，本发明的目的在于提供一种安全可靠、工艺简单、可控性强，具有较好重现性的膨胀珍珠岩-SiO₂气凝胶常压制备方法。