[发明专利]一种纳米二氧化硅颗粒堆积床超级绝热材料及其制备方法

说明书

一种纳米二氧化硅颗粒堆积床超级绝热材料及其制备方法，该方法包括：在室温条件下分别将粒径为10～40nm的纳米二氧化硅颗粒A和粒径为50～100nm的纳米二氧化硅颗粒B以5:5～8:2的质量比放入球磨机中，混合均匀后得到纳米二氧化硅混合颗粒A，再将其转移至超声分散机中，向超声分散机中加入红外遮蔽剂超声分散50～70min后得到纳米二氧化硅混合颗粒B，红外遮蔽剂与纳米二氧化硅混合颗粒A的质量比为1:10～1:4；在室温条件下将纳米二氧化硅混合颗粒B压制成型得到纳米二氧化硅颗粒堆积床超级绝热材料。该发明在保证所制备的材料具有耐高温性和优异力学性能的基础上能够简化生产工艺，降低生产成本，减少环境污染。

技术领域

本发明属于无机非金属材料技术领域，具体涉及一种二氧化硅绝热材料及其制备方法，特别涉及一种纳米二氧化硅颗粒堆积床超级绝热材料及其制备方法。

背景技术

纳米孔超级绝热材料是指热导率低于“无对流空气”热导率的绝热材料，该材料具有轻质、耐高温、孔隙率高、热导率低等优点，是一种理想的保温隔热材料，可广泛应用于航空航天、国防、化工、冶金、电力、建筑等领域。

目前，纳米孔超级绝热材料大致分为以下种类：纳米硬硅钙石、硅酸钙基复合材料、纳米纤维绝热材料和二氧化硅气凝胶复合材料等，其中，二氧化硅气凝胶是目前研究最为广泛的一种隔热材料，该材料是一种新型的轻质纳米多孔材料，具有密度低、表面积大和孔隙率高等优点，尤其具有极低的热导率和良好的绝热性能，因此可用作绝热性能优异的超级绝热材料。但是，二氧化硅气凝胶一方面高温阶段遮挡红外辐射能力差，导致该材料在高温环境下的导热系数很高，其隔热性能受到严重影响；另一方面其性脆、强度低、抗压性能低，导致其不能用于工程实际作为绝热材料，因而限制了其推广使用。

公开号为CN103159454B的专利公开了一种纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料及其制备方法，该制备方法包括：将有机溶剂、交联剂、有机单体按一定比例配制成预混液，通过球磨工艺将一定配比的二氧化硅气凝胶、氧化铝微粉、氧化锆纤维、造孔剂、悬浮剂、钛白粉配制成浆料，然后经过真空除泡向浆料中滴加一定量的引发剂、催化剂，通过凝胶注膜工艺实现复合材料原位固化，再经过脱模、真空干燥、脱脂排胶。该发明中是通过向二氧化硅气凝胶中添加了辐射遮蔽材料(钛白粉)和结构增强材料(氧化铝微粉和氧化锆纤维)来提高二氧化硅气凝胶的耐高温性和力学性能，该加工工艺繁琐，成本较高，且加入的增强材料进一步增加了材料的成本，另外，该发明制备的材料含有机成分多，高温环境下使用会产生有机挥发物，环境友好性差。

公开号为CN101734903A的专利公开了一种纳米二氧化硅绝热材料及其制备方法，该制备方法包括：将重量百分比为60～100％的纳米二氧化硅粉体、重量百分比为0～35％的增强纤维和重量百分比为0～30％的红外遮光剂混合后放入封闭式搅拌器中，采用干法高速搅拌使封闭式搅拌器中的混合物分散均匀，制成不定型绝热材料，或者通过模压方式制成成型制品绝热材料。该发明中是通过向二氧化硅气凝胶中添加了红外遮光剂和增强纤维来提高二氧化硅气凝胶的耐高温性和力学性能，该加工工艺虽然简单，但其中加入的增强纤维增加了材料的成本，且制备的绝热材料的力学性能提高不明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米二氧化硅颗粒堆积床超级绝热材料及其制备方法，该发明在保证所制备的材料具有耐高温性和优异力学性能的基础上能够简化生产工艺，降低生产成本，减少对环境的污染。

为实现上述目的，一种纳米二氧化硅颗粒堆积床超级绝热材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在室温条件下，分别将粒径为10～40nm的纳米二氧化硅颗粒A和粒径为50～100nm的纳米二氧化硅颗粒B以5:5～8:2的质量比放入球磨机中，混合均匀后得到纳米二氧化硅混合颗粒A；

(2)将纳米二氧化硅混合颗粒A转移至超声分散机中，再向超声分散机中加入红外遮蔽剂超声分散50～70min后得到纳米二氧化硅混合颗粒B，所述红外遮蔽剂与纳米二氧化硅混合颗粒A的质量比为1:10～1:4；