[发明专利]一种复合SiO2气凝胶隔热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及隔热窗和壁面的保温隔热材料领域，特别涉及一种复合SiO₂气凝胶隔热材料及其制备方法。

背景技术

我国每年城乡新建房屋面积近20亿平方米,95％以上是高能耗建筑,单位建筑面积能耗是发达国家的2～3倍以上。建筑能耗主要来自窗户和壁面。按照《建筑节能标准》要求,如此巨大的建筑工程量，迫切需要大量的质量轻、环保、阻燃、力学性能好的材料，用于隔热保温窗和壁面保温隔热。目前建筑保温材料多以有机和无机两种材料为主，有机材料主要是泡沫塑料，它保温性能好，但主要缺点易燃、成本高、不能分解，会带来白色污染。无机材料多以珍珠岩、膨胀水泥、灰渣等，它们主要缺点是吸水、保温性能差、强度低。

资源、能源和环境问题制约我国经济和社会发展，建筑能耗(主要是建筑物窗户和壁面)是我国能源消耗中的重要组成部分，约占全社会总能耗的30％。因此提高建筑隔热材料的质量在节能环保方面起着至关重要的作用。

目前市场建筑隔热窗主要是工程塑料，缺点是易燃和废弃材料不降解，而造成白色污染。壁面保温隔热材料分为有机保温材料和无机保温材料两种；无机温材料有矿物棉、膨胀珍珠岩等，其价格低廉，但具有很强的亲水性，由于水的导热系数远高于膨胀珍珠岩材料，吸水后会导致其保温隔热性能急剧下降。同时膨胀珍珠岩为无机多孔物质,易破碎,在运输过程可能由于挤压或撞击而造成破碎。有机壁面隔热材料主要是泡沫塑料，它有较好保温隔热性能，但易燃，且施工十分复杂，废弃材料长期不能降解，而造成白色污染。

随着纳米技术的飞速发展,气凝胶作为一种新型的轻质纳米多孔性固态材料越来越引起人们的重视。它常温下热导率可低至0.013W/m·K，其保温性能是目前应用保温隔热材料的4-6倍。孔隙率可高达99％，比表面积高达1000m²/g，密度可低至0.003g/cm³,同时还具有良好的吸声、减震、无毒无味、阻燃、环保等和较好的力学性能。它将成为目前世界上最好隔热窗和壁面的保温隔热材料。由于气凝胶具有独特性质，它不但是保温隔热得到青睐，还在在热学、声学、光学、电学等领域获得更为广泛的应用。20世纪末气凝胶的研究非常活跃，在性能和基础研究上取得了注目的成就，被世界最权威杂志《科学》列为十大热门研 究之一。

由于目前气凝胶生产原料以硅酸酯为硅源，采用超临界干燥，生产成本高。产品仅用于尖端技术。

本发明利用价格低廉的水玻璃和水镁石为原料，采用溶胶-凝胶、常压干燥法，制备复合SiO₂气凝胶，不仅提高了气凝胶的力学性能，并且简化了制造工艺和设备，使生产成本大幅降低。使气凝胶成为建筑保温隔热材料变为现实。复合SiO₂气凝胶新材料的面世将会对全国甚至世界资源、能源的节约和环境保护具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用溶胶-凝胶、常压干燥法制备的复合SiO₂气凝胶，提高气凝胶的力学性能，使产品表面平整，结构均匀，收缩率小，稳定性好。并且简化制造工艺和设备，使生产成本大幅降低，环保无污染的一种复合SiO₂气凝胶隔热材料及其制备方法，使气凝胶成为建筑保温隔热材料变为现实。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种复合SiO₂气凝胶隔热材料，其特征在于：该材料由以下重量份数的原料配比而成：蒸馏水80～100份，水玻璃20～40份，增强剂20～30份，分散剂1～2份，无水乙醇20～40份，第一改性剂20～40份，第二改性剂20～40份，催化剂10～20份。

进一步的技术方案在于：该材料由以下重量份数的原料配比而成：蒸馏水80份，水玻璃20份，增强剂20份，分散剂1份，无水乙醇20份，第一改性剂20份，第二改性剂20份，催化剂10份。

进一步的技术方案在于：该材料由以下重量份数的原料配比而成：蒸馏水100份，水玻璃40份,增强剂30份，分散剂2份，无水乙醇40份，第一改性剂40份，第二改性剂40份，催化剂20份。

进一步的技术方案在于：该材料由以下重量份数的原料配比而成：蒸馏水90份，水玻璃30份,增强剂25份，分散剂1.5份，无水乙醇30份，第一改性剂30份，第二改性剂30份，催化剂15份。

进一步的技术方案在于：所述的增强剂为水镁石纤维。

进一步的技术方案在于：所述的第一改性剂为三甲基氯硅烷。

进一步的技术方案在于：所述的第二改性剂为正己烷。