[发明专利]一种气凝胶/无机轻集料复合保温隔热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合保温隔热材料及其制备领域，特别涉及一种气凝胶/无机轻集料复合保温隔热材料及其制备方法。

背景技术

公消【2011】65号红头文件的公布后，无机保温隔热材料已经拥有了一个庞大的市场。然而目前建筑节能采用的无机保温隔热材料从形态上可以分为纤维状和多孔状两类。纤维状保温隔热材料主要有岩（矿）棉、玻璃棉、陶瓷纤维等，呈固体基质与气孔连续的结构特征和软质易压缩的性能特征，易下坠、吸水率高，用于外墙保温时须采取繁复的构造措施，确保外保温系统整体的强度、抗裂、保温、防潮、防下坠等性能，通常作为多层复合板材中的保温隔热材料层使用，其施工难度大，造价高，无市场竞争力。多孔状保温隔热材料主要有泡沫玻璃、膨胀珍珠岩、微孔硅酸钙等，呈固体基质连续与气孔不连续的结构特征和硬质不易压缩的性能特征，可直接用于建筑墙体外保温的保温构造层。相对于有机保温隔热材料，目前建筑上所用的无机保温隔热材料的导热系数较高。

迄今为止，超级绝热材料是保温隔热性能最好的材料之一。它是指在预定的使用条件下，其导热系数低于“无对流空气”导热系数的绝热材料。目前研究最为广泛的超级绝热材料是SiO₂气凝胶。SiO₂气凝胶主要有以下特征：(1)孔的特征：SiO₂气凝胶几乎所有的孔隙都应在100nm以下，80％以上的气孔都应小于50nm（孔径小于空气分子自由程）。(2)密度特征：SiO₂气凝胶具有很低的体积密度。为了降低固体材料的热传导，作为气体屏障的固体薄壁应该最大限度的薄，即SiO₂气凝胶必须有最大的气孔率。(3)导热系数：常温下“无对流空气”的导热系数为0.005w/(m·K)，材料在常温和特定使用温度下，导热系数应比“无对流空气”的导热系数更低。

SiO₂气凝胶极低的体积密度决定了它极差的机械强度，通常无法直接作为保温隔热材料使用。为了提高SiO₂气凝胶的强度，通行的方法是从结合剂以及骨架材料来考虑增加其强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种气凝胶/无机轻集料复合保温隔热材料及其制备方法，该方法操作简单，成本低，得到的复合保温隔热材的导热系数低，保温隔热性好，寿命也较长，且具有很好的防火性能。

本发明的一种气凝胶/无机轻集料复合保温隔热材料，该复合保温隔热材料是采用无机轻集料或无机轻集料板材与SiO₂气凝胶复合，然后凝胶、老化、干燥制备而成的；所述的气凝胶/无机轻集料复合保温隔热材料中无机轻集料或无机轻集料板材与SiO₂气凝胶的质量比为20～70：1。

所述的无机轻集料板材为复合后的无机轻集料板材，其是由无机轻集料与SiO₂气凝胶复合、凝胶、老化、干燥得到的复合保温隔热材料制备得到的板材。

所述的无机轻集料为膨胀珍珠岩、膨胀蛭石或玻化微珠。

本发明的一种气凝胶/无机轻集料复合保温隔热材料的制备方法，包括：

1、溶胶的制备

1.1以水玻璃为硅源，加入定量的硼酸，稀释后，加入定量的催化剂，制得凝胶时间为1小时左右的溶胶。

1.2以水玻璃为硅源，加入定量的硼酸，稀释后，加入适量表面改性剂（如六甲基二硅氧烷、六甲基二硅胺烷、三甲基六硅烷或甲基三甲氧基硅烷等），然后加入定量的催化剂，制得凝胶时间为1小时左右的溶胶。

1.3以水玻璃为硅源，加入定量的硼酸，稀释后，加入适量抗收缩剂（如聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮或聚苯乙烯磺酸钠等），然后加入定量的催化剂，制得凝胶时间为1小时左右的溶胶。

上述的溶胶的制备过程中，按质量分数Na₂O 5%～30%、B₂O₃≤30%、SiO₂40%～80%配置Na₂O-B₂O₃-SiO₂溶胶。

2、气凝胶与无机轻集料复合（如图1所示）