[发明专利]一种高性能吸音隔热气凝胶纤维混凝土复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能吸音隔热气凝胶纤维混凝土复合材料的制备方法，将气凝胶纤维与高性能自密实清水混凝土技术相结合，以无纺氧化铝‑氧化硅气凝胶纳米纤维作为功能增强相，得到的复合材料在保留高性能清水混凝土的色彩及表面质感等原有装饰效果的前提下，还具有较好的吸音/隔热性能，并且同时明显提高其强度、韧性、和硬度等力学性能，具有良好的可塑性和外观质感。

技术领域：

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种高性能吸音隔热气凝胶纤维混凝土复合材料的制备方法。

背景技术：

清水混凝土是近年来兴起的一种新型建筑风格，它的表面不做任何装饰，以混凝土本身的自然质感和表观状态作为装饰面，具有朴实无华、自然沉稳的外观韵味，符合现代人简约时尚、回归自然的审美观念，同时具有便于施工、无公害、是一种新型绿色建筑材料，具有广阔的发展前景。

发明内容：

本发明的目的是提供一种高性能吸音隔热气凝胶纤维混凝土复合材料的制备方法，将气凝胶纤维与高性能自密实清水混凝土技术想结合，以无纺氧化铝-氧化硅气凝胶纳米纤维作为功能增强相，得到的复合材料在保留高性能清水混凝土的色彩及表面质感等原有装饰效果的前提下，还具有较好的吸音/隔热性能，并且同时明显提高其强度、韧性、和硬度等力学性能，具有良好的可塑性和外观质感。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种高性能吸音隔热气凝胶纤维混凝土复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)以可溶性铝盐、硅酸酯为原料制备氧化铝-氧化硅凝胶前驱体：按Al、Si、有机溶剂、催化剂摩尔比为(2～3):(0.5～1):(4～9):(0.3～0.5)将物料搅拌混合，在40～60℃水浴回流反应18～24h后得到凝胶，然后在70～80℃水浴下老化48～72h后，得到氧化铝-氧化硅凝胶前驱体；

所述可溶性铝盐选自九水硝酸铝、六水三氯化铝、乙酸铝、无水氯化铝中的一种以上，且至少含有九水硝酸铝、六水三氯化铝中的一种，反应所需要的水由铝盐中的结晶水提供；所述有机溶剂选在无水乙醇、无水甲醇中的至少一种；所述催化剂选自冰醋酸、氢氟酸中的至少一种；

(2)制备氧化铝-氧化硅前驱体纺丝液：将步骤(1)所得的氧化铝-氧化硅凝胶前驱体、助纺剂、干燥抑制剂、溶剂按质量比为15～30:3～8:1～5:60～80球磨混合30～60min后，得到氧化铝-氧化硅前驱体纺丝液；所述助纺剂选自选自聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种；所述干燥抑制剂为草酸，所述溶剂由无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺按体积比8:1～3组成；

(3)制备氧化铝-氧化硅气凝胶前驱体纳米纤维布：将步骤(2)所得氧化铝-氧化硅前驱体纺丝液置于静电纺丝机中，设置纺丝接受距离10～15cm，纺丝液流速为3～5mL/h，纺丝电压为15～20kV，结束纺丝后，放入冷冻干燥机内，维持真空度1～5Pa，冷冻温度-45～-55℃，冷冻干燥48～72h获得氧化铝-氧化硅凝胶前驱体纳米纤维布；

(4)制备氧化铝-氧化硅气凝胶纳米纤维布：将步骤(3)所得氧化铝-氧化硅凝胶前驱体纳米纤维布在空气中，于1200-1350℃进行煅烧2-3小时，随炉冷却至室温，得氧化铝-氧化硅气凝胶纳米纤维布；

(5)制备预混料：按总质量百分比为100％计，将包括下列组分的原料：强度42.5以上的硅酸盐水泥：25～50％；骨料：30～45％；硅灰：4～8％；减水剂：0.2～0.3％；Ⅰ级粉煤灰：5～10％；40～80目玻化微珠：5～10％；步骤(4)所得的氧化铝-氧化硅气凝胶纳米纤维布：8～15％；消泡剂：0.1～0.5％；6-14mm规混凝土用聚丙烯纤维：0.1％～0.5％；6-14mm混凝土用钢纤维、碳纤维或耐碱玻璃纤维：0.1～0.5％，在混料机中混合15～20分钟后得到预混料；