[发明专利]改性复合二氧化硅气凝胶的制备方法

说明书

本发明提供了改性复合二氧化硅气凝胶的制备方法，涉及气凝胶技术领域。本发明改性复合二氧化硅气凝胶的制备方法，将保温储能材料雾化喷射在轻质页岩陶粒上，轻质页岩陶粒疏松致密的孔能够吸附保温储能材料且兼具良好的强度。静电纺丝的过程中得到保温储能、比表面积高、孔隙率大、透气性好的改性复合二氧化硅纤维；煅烧、粘结、干燥过程中，伴随着轻质页岩陶粒中的有机质燃烧、溶剂乙二醇高温蒸发、碳酸盐的分解，有助于改性复合二氧化硅气凝胶内形成致密的微孔道，制备得到的改性复合二氧化硅气凝胶具备良好的保温储能、孔隙率高、强度较大的优点。

技术领域

本发明涉及气凝胶技术领域，尤其涉及改性复合二氧化硅气凝胶的制备方法。

背景技术

二氧化硅气凝胶粉体是一种具有纳米量级固体相颗粒和孔隙的新型多孔功能材料，并且其连续的三维网络结构还可在纳米尺度上控制和剪裁。二氧化硅气凝胶具有许多独特的性能，如高孔隙率、高比表面积、低密度、超低导热系数等，是当前使用最为广泛的耐高温、阻燃、隔热材料之一；而纳米纤维气凝胶材料是具有三维网络空间结构的气凝胶材料，由于其全部由纳米及纤维组成，从而使其具有极小的孔径，并且其三维曲折网络结构可大大降低其导热系数，是优异的耐高温隔热材料。

申请号201910202661.5的专利公开了一种改性二氧化硅粉体/二氧化硅纳米纤维交叉梯度复合气凝胶材料及其制备方法，采用二氧化硅纳米纤维作为气凝胶的三维立体框架结构，单根纳米纤维间形成的空隙内部均匀的填充有改性的纳米二氧化硅粉体，整块复合材料在厚度上分成三层不同纳米二氧化硅粉体填充密度，二氧化硅纳米纤维形成的三维立体框架使其具有良好的压缩回弹性及强度。现有的改性复合二氧化硅气凝胶无法在保持高孔隙率的基础上，提高保温储能性能和强度以满足保温建筑材料用填料的要求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了改性复合二氧化硅气凝胶的制备方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

本发明提供一种改性复合二氧化硅气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S100、多孔保温储能材料制备：按照重量份，将40～60份的保温储能材料加热熔融，雾化后喷射在220～280份的轻质页岩陶粒上，25±5℃下搅拌20～30min得到多孔保温储能材料；

S200、二氧化硅气凝胶分散浆液制备：按照重量份，将35～45份二氧化硅气凝胶与6～10份非离子表面活性剂加入560～720份的乙二醇溶剂中，以600～800rpm的转速搅拌30～50min后，得到二氧化硅气凝胶分散浆液；

S300、静电纺丝：将二氧化硅气凝胶分散浆液喷射到多孔保温储能材料中，真空消泡搅拌40～55min得到混合液，混合液静电纺丝得到改性复合二氧化硅纤维；

S400、煅烧、粘结、干燥：将改性复合二氧化硅纤维膜煅烧后降温至室温，加入粘结剂，真空冷冻干燥，固化成型得到改性复合二氧化硅气凝胶。

本实施例的改性复合二氧化硅气凝胶的制备方法，步骤包括多孔保温储能材料制备、二氧化硅气凝胶分散浆液制备、静电纺丝、煅烧、粘结、干燥；具体地将保温储能材料雾化喷射在轻质页岩陶粒上，由于轻质页岩陶粒采用天然岩石页岩为原料，经高温、焙烧精制而成，无毒、无味、抗压耐磨、耐腐蚀，并具有良好的吸附性能和强度，疏松致密的孔能够吸附保温储能材料且兼具良好的强度；二氧化硅气凝胶在非离子表面活性剂的起泡、増溶、增稠作用下，在溶剂乙二醇中良好分散得到二氧化硅气凝胶分散浆液。

静电纺丝的过程中多孔保温储能材料与二氧化硅气凝胶的微小射流交织，得到保温储能、比表面积高、孔隙率大、透气性好的改性复合二氧化硅纤维，煅烧、粘结、干燥后，伴随着轻质页岩陶粒中的有机质燃烧、溶剂乙二醇高温蒸发、碳酸盐的分解，有助于改性复合二氧化硅气凝胶内形成致密的微孔道，粘结剂的粘粘提高了纤维的强度和模量，制备得到的改性复合二氧化硅气凝胶具备良好的保温储能、孔隙率高、强度较大的优点。