[发明专利]一种常压均化低成本制备建筑用气凝胶的方法

说明书

本发明提出了一种常压均化低成本制备建筑用气凝胶的方法。将无机纤维利用表面活性剂预处理，在聚乙烯醇和硫酸铝胶体辅助下通过加入的发泡剂使无机纤维与发泡形成网络骨架，然后浸入混二氧化硅气凝胶前驱液，二氧化硅气凝胶前驱液均匀分散在网络骨架形成由骨架网络的均化体，用酸或碱调节PH值，使前驱液变为溶胶，然后老化，常压干燥得到呈蓬松状的用于建筑保温隔热的复合二氧化硅气凝。该方法制得的二氧化硅复合材料具有空隙率高、比表面积大、导热率低等优点，根据不同需求可制备出不同结构、性能的复合材料。

技术领域

本发明涉及一种低成本制备建筑材料的方法，具体涉及二氧化硅气凝胶建筑复合材料的制备，特别涉及采用无机纤维、聚乙烯醇和硫酸铝胶体为网络骨架制备二氧化硅复合材料的制备方法。

背景技术

气凝胶，又称为干凝胶，是化学溶液经反应，先形成溶胶，再凝胶化获得的凝胶，除去凝胶中的溶剂，获得的一种空间网状结构中充满气体，外表呈固体状密度极低的（接近空气密度）多孔材料。气凝胶具有超轻、低密度、纳米微孔，特征是，具有超细蜂窝孔尺寸和多孔结构，由相互连接的聚合链连接而成。特别是二氧化硅气凝胶，在保温隔热中应用广泛。如用于建筑物保温隔热；气凝胶具有良好的隔音性，这使得气凝胶材料，适合在建筑和工业领域作为隔音材料；纤维增强柔性气凝胶被开发用于绝缘深水管道；用于流体运输及液体和气体存储的低温管道和容器等。但因其制备工艺复杂且技术含量非常高，仅在航天航空、军工、医药载体等高端领域有所应用。、

二氧化硅气凝胶具有较好的保温效果，但脆性较大，不能单独作为建筑采用进行使用。目前主要采用二氧化硅与其他无机、有机材料复合，形成复合材料，如玻璃纤维，碳纤维和陶瓷纤维，高聚物，纳米颗粒等。该复合材料既有较好的机械性能，有具备良好的隔热、阻燃等效果，在建筑行业具有广泛的应用前景。

目前主要是通过机械混合的方法制备二氧化硅气凝胶复合材料，首先制备二氧化硅气凝胶，然后按一定组分比例与其他骨架材料、表面活性剂、稳泡剂等物质混合搅拌制得，该改方法具有制备工艺简单、成本低等，但由于机械混合不均匀造成复合材料的性能下降。

中国发明专利申请号为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

中国发明专利申请号为201310043651.4公开了无机微纳米粒子/ 聚合物复合建筑保温气凝胶材料及制备方法。该方法将无机微纳米粒子，聚合物，可交联聚合物，增强纤维，消泡剂和水混合，在机械搅拌的作用下机械混合得到二氧化硅气凝胶复合物材料。

中国发明专利申请号为201410228875.7公开了气凝胶复合纤维保温材料及其制备方法。该方法是由SiO₂气凝胶颗粒、无机纤维、胶黏剂和固化剂为原料复合加工而成，通过将一定尺寸的SiO₂气凝胶颗粒通过喷雾包覆在一定规格的无机纤维表面，加温加压烘干成型，最后通过纺织工艺加固成型而成。

通过简单机械混合虽然能得到二氧化硅气凝胶复合材料，但机械混合可能造成二氧化硅气凝胶在复合材料中分布不均匀，使得复合材料的性能不稳定或者下降，有待改善。

发明内容

针对目前采用简单机械混合无法得到结构均一、混合均匀、性能稳定的二氧化硅气凝胶复合材料的问题，本发明提出了一种常压均化低成本制备建筑用气凝胶的方法，通过先制备稳定结构的有机-无机网状骨架，然后将二氧化硅气凝胶均匀覆盖在网状结构上，得到的机构均一、混合均匀、性能稳定的二氧化硅气凝胶复合材料。

为解决以上问题，本发明采用如下技术方案：

一种常压均化低成本制备建筑用气凝胶的方法，特别涉及二氧化硅气凝胶复合材料的制备，具体方法如下：