[发明专利]一种超级隔热气凝胶复合材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种超级隔热气凝胶复合材料及其制备工艺，该气凝胶复合材料，由二氧化硅气凝胶与增强泡棉复合而成，所述二氧化硅气凝胶在所述气凝胶复合材料中的质量占比为80%～95%，所述增强泡棉为隔热海绵发泡材料。本发明制备方法，包括配制溶胶、浸胶老化、疏水改性和干燥处理等步骤，其中配制溶胶采用单一的氟化氨水溶液作为催化剂，实现“一步催化法”制备溶胶；工艺更简便，所用催化剂为铵盐，避免了对设备和人体的损害。且本发明制备而得的气凝胶复合材料，其二氧化硅气凝胶的质量占比约80%～95%，能充分发挥二氧化硅气凝胶的优良性能，隔热性能优异，并具有良好的压缩性。

技术领域

本发明涉及一种超级隔热气凝胶复合材料及其制备工艺。

背景技术

二氧化硅气凝胶由于具有诸如三维纳米颗粒骨架（骨架颗粒2～5nm），高比表面积（约1000m²/g），纳米级孔洞（约20nm），低密度（0.003～0.15g/cm³）等特殊的微观结构，在热学、光学、电学、声学等方面都表现出独特的性质。其中，在热学方面，气凝胶的纳米多孔结构能够有效抑制固态热传导和气体传热，具有优异的绝热特性，是目前公认热导率最低的固态材料（常温下为0.01～0.03W/(mK))。

然而，二氧化硅气凝胶本身的力学性能不佳，目前实际使用的是二氧化硅气凝胶复合材料，二氧化硅气凝胶复合材料是由二氧化硅气凝胶与增强纤维材料复合而成。目前二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法主要采用“酸碱两步催化法”的溶胶-凝胶工艺法、两种或两种以上的催化剂溶胶-凝胶工艺法，这些工艺在制备的过程使用的催化剂剂对设备会造成一定的腐蚀，对人体也会造成一定的伤害。

而且，二氧化硅气凝胶在气凝胶复合材料中的质量比约30%～60%，其压缩性能差，室温热导率约为0.016～0.023W/mK，大大限制了二氧化硅气凝胶的绝热特性的发挥。而目前，市场未见二氧化硅气凝胶在二氧化硅气凝胶复合材料中的质量占比增加的二氧化硅气凝胶复合材料，也未见室温热导率0.016W/mK的稳定的二氧化硅气凝胶复合材料。因此，亟需一种新的二氧化硅气凝胶制备方法以克服上述的问题。

发明内容

针对上述存在的问题及为了达到上述的目的，本发明提供一种超级隔热气凝胶复合材料及其制备工艺，采用“一步催化法”，制备气凝胶复合材料，避免了对设备和人体的损害，提高二氧化硅气凝胶在二氧化硅气凝胶复合材料中的质量占比，且制备的气凝胶复合材料压缩性能良好，隔热性能优异。具体技术方案如下：

首先，本发明提供一种超级隔热气凝胶复合材料，该气凝胶复合材料，由二氧化硅气凝胶与增强泡棉复合而成，所述二氧化硅气凝胶在所述气凝胶复合材料中的质量占比为80%～95%，所述增强泡棉为隔热海绵发泡材料。

优选的，所述隔热海绵发泡材料为EPE珍珠棉、EVA泡棉、PU海绵、蜜胺泡沫海绵、魔术海绵、纳米海绵或吸音隔热海绵的一种，且密度为≤0.05g/cm³。

进一步优选的，所述隔热海绵发泡材料的密度为0.02g/cm³。

前述的超级隔热气凝胶复合材料，其密度为50～130Kg/m³，室温热导率为0.013～0.016W/mK；压缩性：10%抗压性能1～19KPa，40%抗压性能≤150KPa，50%抗压性能≤250KPa，70%抗压性能≤730KPa。

前述的超级隔热气凝胶复合材料，其制备工艺包括如下步骤：

1）配制溶胶：将硅酸乙酯、无水乙醇、水和催化剂以一定的比例混合配制成二氧化硅溶胶；所述催化剂为单一非碱性催化剂；

2）浸胶老化：将增强泡棉放置在浸胶容器中，将步骤1）中制备的二氧化硅溶胶注入容器；待增强泡棉充分浸润后，将其放置在50～60℃的环境中老化6～12小时，得到湿凝胶复合材料；