[发明专利]一种全生物质节能防火用气凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种全生物质防火节能用气凝胶的制备方法。该方法以茶类废弃物为主要功能原料，经浸提、沉积赋予生物质纤维素基气凝胶材料优异的阻燃性。本发明的方法实现了农业废弃物的资源化，工艺操作简单，可规模化生产，所得气凝剂绿色环保且兼具高效阻燃和隔热保温，可应用于建筑、轨道交通、航空航天、军工等诸多领域。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种全生物质节能防火用气凝胶的制备方法，

背景技术

现代工业的快速发展和石化材料的过度消耗引发了不可再生资源的短缺和环境污染的双重危机，并产生大量温室气体，其辐射强迫致使生态环境遭到严重威胁。为推进生态文明建设，优化能源结构，我国计划将在2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和。然而，作为工业和人口大国，我国在节能减排的道路上面临着巨大挑战，任重而道远。在我国，建筑领域的碳排量占据总碳排的近1/3，对该领域的节能减碳是实现我国碳达峰、碳中和的关键一环。除了建造过程过程中大量能源的消耗，居建内的供暖与制冷占据了总建筑能耗的42％。当前，在建筑体上施用保温与隔热材料是实现建筑体节能减碳的重要举措。市售保温隔热材料以发泡聚氨酯、发泡聚乙烯、发泡聚丙烯等为代表的石化类材料和以石棉为代表的矿纤类产品，隔热性能平庸且不利于可持续发展，部分产品不利于施工人员身体健康。相比之下，作为第三代气凝胶，纤维素气凝胶既具有孔隙率高、导热系数低的通性，较石化类泡沫产品则具有来源广泛、可降解、高效隔热的优势，较矿纤隔热产品则更为轻质、柔韧。

随着全球社会生态环境意识的提升，阻燃体系的生态化、环保化备受关注，生态阻燃成为当前阻燃技术研究领域的一大热电。目前已开发的生物质阻燃剂由聚多巴胺、植酸、单宁酸、氨基酸、蛋白质、核酸、植酸等，效果均较为优异，但在使用过程中均需要以纯物质为原料，成本较高。富含类黄酮活性物质的茶叶是我国的重要经济作物之一，在其采收和养护过程中，会产生大量的农业废弃物。特别是在夏秋季，茶叶进入旺盛生长阶段，代谢快，因而产生大量多酚，使得茶叶口感苦涩且品相差，不惧商业价值，因而常被修剪、废弃。类黄酮物质具有高效抗氧化能力和自由基捕获能力，可在弱碱性环境下发生一定成都的聚合，同时能与部分金属离子发生配位反应。如能利用上述原理，将这一类废弃物直接用于纤维素材料阻燃，则既能提高材料性能和附加值，又能减少浪费。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种全生物质防火节能用气凝胶及其制备方法。以茶类废弃物为功能原料，经简单的浸提、沉积而赋予纤维素基气凝胶阻燃性，开发全生物质防火节能用气凝胶。所得产品阻燃效率高且生态环保，可用于建筑、深冷保温系统、液化石油远洋运输等领域的节能防火。该工艺以茶类废弃农作物和来源广泛的纤维素作气凝胶基材，既符合可持续发展战略规划和生态文明建设部署，又实现了废弃农业资源的再利用。

本发明采用的技术方案如下：

方法1：

步骤一：制备纤维素水凝胶；

步骤二：茶类废弃物粉碎后放入水中分散，并在20～60℃环境下搅拌30min～60min完成浸提；

步骤三：向步骤二所得滤液中添加碱，至pH＝8～10，随后将纤维素水凝胶浸没于该溶液内，排气、排泡后静置于30～80℃烘箱中1～15天；

步骤四：取出步骤三中凝胶，浸没于预热后的多金属盐溶液中，60～80℃静置2h完成沉积，干燥即可得全生物质防火节能用气凝胶。

方法2：

步骤一：制备纤维素水凝胶；

步骤二：将纤维素凝胶浸没于预热后的多金属盐溶液中，60～80℃静置2h；

步骤三：茶类废弃物粉碎后放入水中分散，并在20～60℃环境下搅拌30min～60min完成浸提；