[发明专利]一种无机保温材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工材料技术领域，尤其涉及一种无机保温材料及其制备方法。

背景技术

保温材料可分为有机保温材料和无机保温材料。

有机类保温材料包括发泡聚苯板（EPS）、挤塑聚苯板（XPS）、喷涂聚氨酯（SPU）及聚苯颗粒等。有机类保温材料具有质轻、可加工性好、致密性高、保温隔热效果好等优点，但其同时也具有不耐老化、变形系数较大、稳定性差、安全性差、易燃烧、生态环保性很差、施工难度大、工程成本较高且资源有限并难以循环利用等缺点，需通过添加一些阻燃剂以达到使用标准。

无机类保温材料包括中空玻化微珠、膨胀珍珠岩、闭孔珍珠岩、岩棉等。此类材料属于不燃性材料，自身不存在防火安全性问题。但是普遍存在强度低，整体性差、吸水率高、冻融性差等问题，且制备工艺复杂，生产成本较高。因此，为利用无机保温材料的优良防火性能，需要对其进一步地探索与研究。

气凝胶材料是无机绝热领域导热率最低的材料，是在保持其凝胶骨架不变的情况下干燥内部溶剂后得到的产物。气凝胶是一种结构可控的纳米多孔轻质材料，99%的成分是由气体组成，是目前已知质量最轻的固体物质，最轻的硅气凝胶的重量仅为3mg/cm³。

其中，二氧化硅气凝胶是一种新型纳米多孔超级隔热材料，具有粉末状和块状，其孔洞率高达80%～99.8%。由于二氧化硅气凝胶内含纳米尺度的颗粒及孔隙结构（1～100nm），具有极大的比表面积（200～1000m²/g）、高孔隙率、低密度（1～500kg/m³）及低导热系数（0.012W/(m.k)）等特点，已作为隔热保温材料、催化剂及载体、声阻抗耦合材料、Cherenkov探测器等得到应用。然而，由于二氧化硅气凝胶材料的固有强度低、脆性大及容易开裂等缺点，限制了其在实际中的使用。

公开号为CN1749214A的中国专利公开了一种气凝胶绝热复合材料及其制备方法，该气凝胶绝热材料包括二氧化硅气凝胶，红外遮光剂二氧化钛、增强材料。所使用的增强材料为石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、碳酸铝纤维、碳纤维或玻璃纤维。该方法首先将硅源等原料按一定比例配制成溶胶，再通过浸渗工艺渗入纤维毡或纤维预制件中，最后进行超临界流体干燥制得。该复合材料绝热性能好，具有良好的疏水性能，但需用超临界技术成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种无机保温材料及其制备方法，该制备无机保温材料的方法成本较低。

本发明提供了一种无机保温材料，由以下组分经偶联剂改性后浸润至玻璃纤维毡上得到：

二氧化硅气凝胶      15～60wt%；

可溶性硅酸盐        15～60wt%；

式（I）结构的化合物 15～40wt%；

氧化锡锑            5～15wt%；

空心玻璃微珠        5～15wt%；

（I）；

其中，1≤n≤24，X为F、Br或Cl。

优选的，所述可溶性硅酸盐为硅酸钾或硅酸钠。

优选的，所述式（I）结构的化合物为十二烷基三甲基氯化铵。

优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

本发明还提供了一种无机保温材料的制备方法，包括以下步骤：

A）将15～60wt%的二氧化硅气凝胶、15～60wt%的可溶性硅酸盐、15～40wt%的式（I）结构的化合物、5～15wt%的氧化锡锑与5～15wt%的空心玻璃微珠混合，加入偶联剂改性，得到混合物；

B）所述混合物与水混合，得到的浆液浸润至玻璃纤维毡上，热压成型得到无机保温材料；

（I）；

其中，1≤n≤24，X为F、Br或Cl。

优选的，所述二氧化硅气凝胶按照以下方法进行制备：

A）用还原性酸调节硅溶胶的pH值至4～10，加入乙醇，加热保温后得到湿凝胶；

B）将所述湿凝胶、正硅酸乙酯与乙醇混合进行陈化，得到醇凝胶；

C）将所述醇凝胶与干燥控制化学添加剂混合，常压加热干燥后得到二氧化硅气凝胶，所述干燥控制化学添加剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、甲酰胺或乙酰胺。

优选的，所述混合物与水的比例为0.8～2kg：1L。

优选的，所述浸润为加压喷洒浸润。

优选的，所述浆液与玻璃纤维毡的比例为1L：0.36～1.4m²。