[发明专利]一种无机轻质保温隔热材料及其方法

说明书

本发明提出了一种无机轻质保温隔热材料及其方法，由硅溶胶和空心玻璃微珠经低温冷冻凝胶固化成型、烧结得到，所述的空心玻璃微珠添加量为硅溶胶和空心玻璃微珠总质量的10％～25％。本发明工艺简单高效，工艺过程中除硅溶胶和空心玻璃微珠外，无需添加任何有机添加剂，无环境污染；本发明采用特殊的空心玻璃微珠处理工艺，使空心玻璃微珠表面活性增加，提高了其与硅溶胶的相容性和分散性。

技术领域

本发明涉及一种无机轻质保温隔热材料及其方法，属于无机轻质材料技术领域。

背景技术

目前无机轻质保温隔热材料的制备较多的采用机械搅拌发泡法，通过添加表面活性剂，机械搅拌起泡，这种方法制备的轻质材料通常不同程度地存在诸如制备工艺稳定性差、工艺复杂、材料耐水性差、环境污染等问题。

空心玻璃微珠(Hollow glass beads，HGB)是近年发展起来的一种用途广泛、性能优异的新型轻质无机非金属材料，其主要成分是硼硅酸盐，粒度为10～250μm、壁厚为1～2μm的空心球体。其具有质轻、化学性能稳定和热稳定性好、电绝缘性高等优点。并且表面光滑坚硬，不易吸水，即使填充量较高，对基体的粘度和流动性影响也很小，可作添加剂用于制备低密度、低黏度、低渗透性及结合力强的轻质材料。空心玻璃微珠作为填充材料的加入，不仅会降低材料的密度，而且会改善材料的吸湿性、刚度、绝缘性、提高其抗压强度和冲击强度等，已广泛应用于建材、塑料、橡胶、涂料、航海和航天等领域。

近年来，空心玻璃微珠作为新型无机粉末填料主要用于工程塑料和橡胶的填充改性，使其具有优异的流变加工和抗冲击性能等优点。目前研究较多的是对聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、有机硅树脂等的填充。而对于无机盐材料来说，制备中都要经过高温(1000℃以上)处理，空心玻璃微珠在长时高温条件下会收缩、开裂，因此，很少有将空心玻璃微珠用于无机盐材料改性。同时，空心玻璃微珠在添加到基体材料中时要经过表面处理，一般多采用化学反应改性、表面包覆改性、高能表面改性以及化学镀法等对空心玻璃微珠表面进行修饰，来增加空心玻璃微珠与基体材料的相容性，提高其分散性；但实际中，由于空心玻璃微珠直径很小，这些改性方法改性效果往往不理想，并且这些改性技术工艺较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种工艺简单高效、无环境污染、均质高强的无机轻质保温隔热材料及其方法。

本发明的技术解决方案：一种无机轻质保温隔热材料，由硅溶胶和空心玻璃微珠经低温冷冻凝胶固化成型、烧结得到，所述的空心玻璃微珠添加量为硅溶胶和空心玻璃微珠总质量的10％～25％。

本发明所用硅溶胶为市售，一般纳米SiO₂含量为15％～30％，以硅溶胶为基体材料，在低温下使浆料凝胶固化。空心玻璃微珠添加量为硅溶胶和空心玻璃微珠总质量的10％～25％，若添加量过少，使硅溶胶和空心玻璃微珠组成的混合料浆中的固含量过低，在冷冻凝胶干燥时制品会出现塌陷；若添加量过多，空心玻璃微珠无法均匀地分散到硅溶胶中。空心玻璃微珠添加量在本发明要求范围内变化，添加量越多，其体积密度越大，抗压强度越高，热导率越大。

本发明所用空心玻璃微珠为市售，其粒径范围一般为10～100μm，在硅溶胶中分散均匀性较好。所述的空心玻璃微珠经预烧处理，增加空心玻璃微珠的表面活性，改善空心玻璃微珠表面的物理化学特性，增强其与硅溶胶的相容性和在硅溶胶中的分散性，以提高材料的机械强度及综合性能，同时工艺简单。