[发明专利]一种气凝胶-双组分针刺纤维毡的复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于隔热材料技术领域，公开了一种气凝胶‑双组分针刺毡的复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料依次包括保冷层、粘结层和防水层，所述的保冷层为气凝胶包覆双组分针刺纤维毡的隔热材料，所述粘结层为热熔胶膜，所述防水层为铝箔复合膜。该复合材料中气凝胶均匀的分布在双组分针刺纤维毡里外周围，一体成型结构的隔热性能稳定均匀，生成的隔热材料质量稳定和可控，且不会受外界振动或运输运行等影响隔热材料的品质，可广泛应用在保冷领域中。

技术领域

本发明属于隔热材料技术领域，更具体地，涉及一种气凝胶-双组分针刺纤维毡的复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

气凝胶是一种很好的隔热材料，用于保温和保冷均具有高效的绝热效果，最常用的使用方式是用气凝胶与增强纤维制成复合材料，能更好的满足应用部位的使用要求。在用于保冷领域时，因气凝胶多孔特性，在冷环境下可能会因冷凝液吸入容易冻结，需要对保冷下的防水进行强化处理，一是自身具备憎水功能；二是要对多孔的特点进行强化防护。同时，在天然气及液氮等冷环境的应用场景下，还需考虑一些安全保障因素，如防火预防，兼顾二氧化硅气凝胶自身的优势特性。因此，应注重各层结构材料的特性来发挥强化的保冷用气凝胶-双组分针刺毡复合材料的综合特性。在气凝胶制品隔热材料中，很多是通过成品简单的材料1+1+1等的模式形成结构组合材料，这样让隔热材料的保冷性能会出现明显差异。因此，需考虑气凝胶制品材料中通过在气凝胶制备生成过程中加入需复合的制品材料，让两者形成完整的均匀混合体对发挥气凝胶材料高效隔热性能具有显著优势。现有技术中生成气凝胶颗粒填充或粘结在纤维层上，这样形成的质量随时可能会受到多因素影响品质。比如，在保冷使用过程中，若是振动厉害，溶液导致填充或粘结的气凝胶颗粒和纤维层分离。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明首要目的在于提供了一种气凝胶-双组分针刺毡的复合材料。该复合材料中气凝胶均匀的分布在双组分针刺纤维毡里外周围，一体成型结构的隔热性能稳定均匀，生成的隔热材料质量稳定和可控，且不会受外界振动或运输运行等影响隔热材料的品质。

本发明的另一目的在于提供上述气凝胶-双组分针刺毡的复合材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述气凝胶-双组分针刺毡的复合材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种气凝胶-双组分针刺纤维毡复合材料，所述复合材料依次包括保冷层、粘结层和防水层，所述的保冷层为气凝胶包覆双组分针刺纤维毡的隔热材料，所述粘结层为热熔胶膜，所述防水层为铝箔复合膜。

优选地，所述保冷层、粘结层和防水层的厚度分别为1～12mm，0.01～0.25mm和0.01～1mm。

优选地，所述隔热材料包括20～80wt％的气凝胶和20～80wt％的双组分针刺纤维毡；所述双组分针刺毡是由无机纤维和阻燃合成纤维组成。

更为优选地，所述无机纤维为玻璃纤维或/和岩棉；所述阻燃合成纤维为聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚氨酯弹性纤维中的一种以上。

优选地，所述热熔胶膜为EVA胶膜、PA胶膜、PES胶膜、PO胶膜、TPU胶膜中的一种以上。

所述的气凝胶-双组分针刺纤维毡复合材料的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.将含硅化合物、溶剂、水和助剂形成均匀混合液，加入酸催化剂和碱催化剂，制得硅溶胶液；

S2.将硅溶胶液加入铺展双组分针刺纤维毡的浸胶槽中，保持硅溶胶液没过双组分针刺纤维毡表层，使硅溶胶液均匀的浸润双组分针刺纤维毡，形成复合体；

S3.将复合体置于密闭空间内在10～50℃进行凝胶化，形成凝胶化复合体，静置老化4～96h后，采用超临界CO₂流体干燥，然后置于有机硅烷蒸汽中修饰改性，得到气凝胶包覆双组分针刺纤维毡的隔热材料；