[发明专利]一种膨体聚四氟乙烯（ePTFE）-二氧化硅气凝胶复合隔热薄膜材料的制造方法

说明书

本发明公开了一种膨体聚四氟乙烯（ePTFE）‑二氧化硅气凝胶复合隔热薄膜材料的制造方法，包括将硅源和溶剂在室温下搅拌混合均匀，缓慢加入催化剂并继续搅拌，获得气凝胶前驱体（溶胶）；将气凝胶前驱体（溶胶）、溶剂、表面活性剂混合，冰浴搅拌后获得涂布液；将ePTFE薄膜超声处理，随后进行烘干，再等离子体气体处理法进行处理，处理后得ePTFE薄膜；将涂布液均匀的涂布在得处理后的ePTFE薄膜上，获得涂有气凝胶前驱体（溶胶）的ePTFE薄膜、干燥后制得膨体聚四氟乙烯（ePTFE）‑二氧化硅气凝胶复合隔热薄膜材料。通过上述方式，本发明方法制备的材料隔热性能好，具有柔性，对环境和人体安全友好，寿命长、防腐蚀、户外耐紫外环境老化。

技术领域

本发明涉及隔热薄膜材料领域，特别是涉及一种膨体聚四氟乙烯（ePTFE）-二氧化硅气凝胶复合隔热薄膜材料的制造方法。

背景技术

随着电子技术的发展，智能手机和可穿戴设备等丰富了我们的生活。随着智能手机和可穿戴设备逐渐朝着轻薄化方向发展，电子设备的隔热问题也愈发收到重视。传统建筑材料中使用的玻璃棉、无机防火保温砂浆、岩棉、泡沫玻璃、聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料等，隔热性能不够理想。二氧化硅气凝胶材料具有独特的孔洞结构，孔隙率高，隔热性能好，同时可以兼具阻燃等性能，适宜制备隔热薄膜。但二氧化硅气凝胶材料大多为块体，脆性较大，切割过程中会有粉末脱落，难以制备成薄膜甚至是柔性隔热薄膜。

目前制备二氧化硅气凝胶复合隔热薄膜的方式主要有两种：采用气凝胶粉体加粘结剂或者在基底上直接涂覆气凝胶前驱体（溶胶），干燥后获得气凝胶。气凝胶粉体和粘结剂混合后制备气凝胶涂料的报道较多，在CN1546312《气凝胶复合柔性保温隔热薄膜及其制备方法》中，二氧化硅气凝胶粉碎后和硅树脂混合，获得二氧化硅气凝胶/聚酰亚胺薄膜/金属铝(Al)膜。但在破碎过程中，气凝胶的孔洞结构被破坏；同时引入的粘结剂会堵塞并进一步破坏气凝胶的孔洞结构，降低隔热效果；引入的高分子类粘结剂也导致气凝胶复合材料可能被引燃，不适合实际应用。

通过直接涂覆溶胶的方式可以在不同的致密衬底上制备气凝胶薄膜。如CN201310695739.4《一种超疏水SiO₂气凝胶薄膜的制备方法》中，采用了溶胶涂覆并干燥的方式在载玻片上制备了气凝胶薄膜。这种方法可以有效的推广到不同的衬底，如PET、PU等实现柔性气凝胶薄膜的制备。然而，这种方法制备的气凝胶薄膜始终是分层结构，无法解决基底导热的问题，最终导热系数难以进一步降低；此外，常用的有机基底大多易燃，在隔热是也容易引起火灾。

膨体聚四氟乙烯（ePTFE）薄膜密度小、强度高，性质稳定，兼具阻燃性能，在柔性电子等领域应用前景广阔。但聚四氟乙烯本身较高的稳定性使其难以与气凝胶复合。因此，制备膨体聚四氟乙烯（ePTFE）-二氧化硅气凝胶复合隔热薄膜材料亟待研究。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种能够制备具有较强的隔热性能，机械性能稳定，环境友好的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）-二氧化硅气凝胶复合隔热薄膜材料的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种膨体聚四氟乙烯（ePTFE）-二氧化硅气凝胶复合隔热薄膜材料的制造方法，包括以下步骤：

1）气凝胶前驱体（溶胶）的制备

将硅源和溶剂在室温下搅拌混合均匀，随后缓慢加入催化剂并继续搅拌，获得气凝胶前驱体（溶胶）；

2）气凝胶前驱体（溶胶）涂布液的制备

将气凝胶前驱体（溶胶）、溶剂、表面活性剂混合，冰浴搅拌后获得气凝胶前驱体（溶胶）涂布液；

3）ePTFE薄膜的处理：

将ePTFE薄膜在去离子水、乙醇和丙酮中分别进行超声处理，随后进行烘干，再等离子体气体处理法进行处理，处理后得ePTFE薄膜；

4）气凝胶前驱体（溶胶）涂布液的涂布

将气凝胶前驱体（溶胶）涂布液均匀的涂布在得处理后的ePTFE薄膜上，获得涂有气凝胶前驱体（溶胶）的ePTFE薄膜；