[发明专利]一种建筑保温隔热气凝胶材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑保温隔热材料领域，具体涉及一种建筑保温隔热气凝胶材料及制备方法。

背景技术

当今世界能源问题已经成为影响发展的重大问题，由于建筑耗能在整个能源消耗中占30%～40%，所以建筑节能意义重大。建筑保温隔热材料是建筑节能的一个重要措施，目前国内市场应用最为广泛的保温形式是外墙外保温，由于有机保温材料导热系数低，隔热保温性能良好，目前被广泛应用于建筑节能。但是有机保温材料存在着种种弊端，比如原材料使用石油资源、环保性差、易燃、耐候性差、易老化等。尤其是随着推广应用进一步深入，有机保温材料易燃的缺陷逐步暴露，严重的威胁到人们的安全。因此低导热系数、高温不燃的保温材料成为建筑保温节能领域的发展趋势。

气凝胶具有三维纳米多孔结构，孔洞率高，比表面积大，热导率低，是当前热导率最低的固态材料，具有优异的保温性能和防火性能，是传统保温材料的理想替代品，具有良好的应用前景，被国内外所高度关注。但气凝胶因其制备工艺复杂，生产成本昂贵，一直以来仅在航天航空、军工、医药载体等高端领域应用。应用于建筑保温节能领域面临着成本高、产量低的瓶颈限制。目前，气凝胶的制备通常由溶胶-凝胶过程和超临界干燥处理, 在溶胶-凝胶过程中，通过控制溶液的水解和缩聚反应条件，在溶体内形成多孔道构的纳米原子团，纳米原子团之间相互粘结形成凝胶体，凝胶体的固态骨架周围则充满化学反应后剩余的液体试剂。为了防止凝胶干燥过程中微孔洞塌陷，通常采用超临界干燥工艺处理。超临界干燥工艺可以较好地保持凝胶的多孔网络结构，但是超临界干燥所需的条件很苛刻，制备周期耗时长，对设备要求高，能耗大，无法实现连续生产，导致气凝胶产品的价格极其昂贵。尽管气凝胶具有良好的保温、隔热、防火性能，但现有技术生产的气凝胶由于成本过高，无法在建筑保温领域大规模应用。为了突破气凝胶在建筑保温隔热领域应用中成本的限制，近年来，不断出现了采用非超临界干燥法制备气凝胶。

中国专利公开号为CN102557577A公开了一种二氧化硅气凝胶复合材料的制备及方法。该方法用纤维做增强材料，通过洗涤、不同温度下分段常压干燥得到了二氧化硅气凝胶，不但需要大量溶剂，而且耗时长。

中国专利公开号为CN201310000374公开了一种二氧化硅气凝胶的低成本制备方法。该气凝胶的制备采用表面活性剂，将液/气界面消除或者转化为较小附着力的界面，使其在干燥过程中对网络结构的完整程度破坏在有限范围内，但随着气凝胶孔道率的增加和大量细小气孔的尺寸处于纳米级，毛细管效应导致干燥困难，而且难以获得高孔率的气凝胶。

到目前为止，采用非超临界干燥法制备气凝胶技术主要集中在提高凝胶结构网络结构的支撑强度和降低毛细吸附力的影响，还未形成较为成熟的技术方案，无法在完全保证气凝胶网络结构不破坏的前提下达到是气凝胶材料干燥。为此本发明提出了一种技术方案，借以达到气凝胶连续干燥、高强度、低成本的关键指标。使气凝胶材料可以替代现有有机保温板在外墙外保温系统中的应用，替代无机玻化微珠应用于保温砂浆，混入涂料致使涂料具备保温隔热效果，达到气凝胶材料在墙体保温领域的广泛应用。

发明内容

本发明针对目前气凝胶强度低、制备工艺复杂、成本昂贵的缺陷，提供一种可用于建筑节能领域的建筑保温隔热气凝胶材料。所述建筑保温隔热气凝胶由二氧化硅溶胶和聚乙烯醇热熔胶组成。

本发明进一步的目的是提供一种建筑保温隔热气凝胶材料的制备方法，该方法是以二氧化硅溶胶为主体，以聚乙烯醇热熔胶为热塑性熔胶体，以惰性气体为支撑体，通过连续捏炼式螺杆反应机的瞬时高温、高压，使凝胶在挤压筒中被挤压，湿凝胶中的液体成分在模口因瞬间的蒸发而产生膨胀，在液体成分挥发的同时惰性气体作为气凝胶支撑体，确保气凝胶完整的骨架结构不坍缩，完成了湿凝胶向气凝胶的转变。

本发明一种建筑保温隔热气凝胶，提供如下解决方案：

1、本发明一种建筑保温隔热气凝胶材料，其特征在于原料组成（重量份）为：二氧化硅溶胶70-90份，聚乙烯醇热熔胶10-28份、疏水剂1-2份。

2、上述二氧化硅溶胶是由正硅酸甲酯或者正硅酸乙酯水解而得的溶胶，固含量50-60%。

3、上述聚乙烯醇热熔胶是由聚乙烯醇、丙三醇、聚乙二醇-2000、交联剂通过机械力化学研磨改性而得的微细粉末，其中聚乙烯醇选用细度200目、醇解度87%～89%的17-88，交联剂为己二酸、丁二酸、顺丁烯二酸酐、硼砂中至少一种。

4、上述所述疏水剂为异丙氧基三（焦磷酸二辛酯）钛、乙二酯基（焦磷酸二辛酯）钛、二硬脂酰乙撑钛中至少一种。