[发明专利]一种耐拉伸石墨烯气凝胶隔热材料及其制备方法

说明书

本申请涉及隔热材料领域，具体公开了一种耐拉伸石墨烯气凝胶隔热材料及其制备方法。本申请的一种耐拉伸石墨烯气凝胶隔热材料包括氧化石墨烯气凝胶层、氧化石墨烯‑乙醇胶粘层和改性玻璃纤维层；氧化石墨烯‑乙醇胶粘层为两层，分别涂覆在氧化石墨烯气凝胶层两面；改性玻璃纤维层为两层，分别粘覆在氧化石墨烯气凝胶层上；改性玻璃纤维层包括短切玻璃纤维；所述氧化石墨烯气凝胶层由40‑60份氧化石墨烯、450‑500份芳香胺、230‑260份浓氨水、乙醇与水制备得到。本申请的耐拉伸石墨烯气凝胶隔热材料具有在隔热性能好的同时，拉伸模量高的效果。

技术领域

本申请涉及隔热材料的领域，更具体地说，它涉及一种耐拉伸石墨烯气凝胶隔热材料及其制备方法。

背景技术

隔热材料分为多孔材料、热反射材料和真空材料三类；多孔材料利用材料本身所含的孔隙隔热，如泡沫材料、纤维材料等；热反射材料具有很高的反射系数，能将热量反射出去，如金、银、镍、铝箔或镀金属的聚酯、聚酰亚胺薄膜等；真空绝热材料是利用材料的内部真空达到阻隔对流来隔热。石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸模量为130GPa。

现有技术中，将石墨烯与隔热材料组合，制备得到的石墨烯气凝胶，是一种高强度氧化气凝胶，具有高弹性、强吸附、隔热性能好、质轻等特点；例如，一种高强度氧化石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下过程：步骤1，将氧化石墨烯粉末与去离子水配成浓度为0.1-10mg/ml的水溶液，超声0.1-5h，得到分散良好的氧化石墨烯水溶液；步骤2，将配置好的氧化石墨烯水溶液取10-500ml加入水热釜中，在90-200℃温度下处理1-24h，制备出氧化石墨烯水凝胶；步骤3，将制备出的氧化石墨烯水凝胶放入氨水中，在0-150℃的温度下浸泡1-36h，冷冻干燥，得到高强度的氧化石墨烯气凝胶。

针对上述中的相关技术，发明人认为由于石墨烯气凝胶的自组装过程中的石墨烯片层与片层之间的点-点或点-面的连接脆弱，存在有制备得到的石墨烯气凝胶的拉伸模量较低的问题。

发明内容

为了保证石墨烯气凝胶高隔热性能的同时，增强石墨烯气凝胶的拉伸模量，本申请提供一种耐拉伸石墨烯气凝胶隔热材料及其制备方法。

第一方面，本申请提供的一种耐拉伸石墨烯气凝胶隔热材料，采用如下的技术方案：一种耐拉伸石墨烯气凝胶隔热材料，包括氧化石墨烯气凝胶层、氧化石墨烯-乙醇胶粘层和改性玻璃纤维层；氧化石墨烯-乙醇胶粘层为两层，分别涂覆在氧化石墨烯气凝胶层两面；改性玻璃纤维层为两层，分别粘覆在氧化石墨烯气凝胶层上；改性玻璃纤维层包括短切玻璃纤维；

所述氧化石墨烯气凝胶层由40-60份氧化石墨烯、450-500份芳香胺、230-260份浓氨水、乙醇与水制备得到。

通过采用上述技术方案，氧化石墨烯气凝胶含有较多孔隙，在具有石墨烯质轻、高弹性的特性的同时，还具有较好的隔热保温性能。但是氧化石墨烯气凝胶的拉伸模量只有0.6MPa，而玻璃纤维的拉伸模量为1000-2000MPa，但由于改性玻璃纤维层中含有短切玻璃纤维，则杂乱排布的短切玻璃纤维能够在各个方向上改善氧化石墨烯气凝胶的拉伸模量；且短切玻璃纤维由于长度较短，能够针对氧化石墨烯气凝胶层进行局部拉伸模量的改善，从而使得氧化石墨烯气凝胶层整体拉伸模量增强。氧化石墨烯-乙醇胶粘层中的氧化石墨烯能够与氧化石墨烯气凝胶连接并融为一体；改性玻璃纤维层表面含有硅羟基，则改性玻璃纤维层能与氧化石墨烯-乙醇胶粘层中的乙醇连接，最终使得氧化石墨烯-乙醇胶粘层牢固的粘接氧化石墨烯气凝胶层与改性玻璃纤维层，则制得的耐拉伸石墨烯气凝胶隔热材料在隔热性能好的同时，拉伸模量高。

芳香胺加入氧化石墨烯、浓氨水、乙醇与水中，能够得到N杂化石墨烯气凝胶，由于N杂化石墨烯气凝胶较小的孔径可以抑制气态热导，杂化原子和缺陷的引入可以降低氧化石墨烯气凝胶的固态热导；芳香胺作为桥连剂的引入，能够进一步降低氧化石墨烯气凝胶的固态热导；最终制备得到的氧化石墨烯气凝胶层的导热性能低于传统的氧化石墨烯气凝胶，耐拉伸石墨烯气凝胶隔热材料的隔热性能优异。