[发明专利]一种双层中空二氧化硅纳米绝热材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种双层中空二氧化硅纳米绝热材料的制备方法；该双层中空二氧化硅纳米绝热材料的内、外两层粒径大小和壳层厚度及数量均可控。通过控制聚乙烯吡咯烷酮掺量制备不同粒径的单分散的聚苯乙烯，以其为模板，以正硅酸乙酯为硅源，经两次水解缩合和交联反应后，再经高温锻烧得到所述的双层中空二氧化硅纳米绝热材料。本制备方法简单可控，绿色环保，所制备的绝热材料具有更高比表面积，增加热量传输的途径，并增加了气固相界面，利于热量在界面处的损耗，提高了材料的保温绝热性能。掺入建筑涂层中极大降低其导热性能，约降低80％左右，对建筑行业的节能减排、可持续发展和资源综合利用具有重大的经济、社会和环境意义。

主权项

1.一种双层中空二氧化硅纳米绝热材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：将苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮的100～200g水溶液通入氮气脱氧30～60min，将混合物缓慢加热至60～90℃，然后缓慢滴加0.1％～0.5％过硫酸钾，继续搅拌反应12～36h，得到聚苯乙烯乳液Ⅰ；所述水溶液中苯乙烯质量百分比浓度为5％～20％；所述水溶液中聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比浓度为0～2％；步骤二：将5～20g步骤一中制备的乳液Ⅰ和1～10ml氨水加入100～200ml乙醇溶液中，20～60℃下搅拌15～60min，然后缓慢滴加正硅酸乙酯溶液到混合溶液中；将混合物在20～40℃下搅拌8～16h，然后加入硅烷偶联剂，升温至50～90℃通入N₂反应12～24h，然后离心洗涤将获得的球体从反应介质中分离，用乙醇洗涤数次，60～100℃干燥得到单层二氧化硅纳米球Ⅱ；所述氨水与正硅酸乙酯溶液体积比为1:1～1:20；所述硅烷偶联剂质量百分比浓度为1％～10％；步骤三：在三口烧瓶中依次加入0％～2％聚乙烯吡咯烷酮，1％～10％步骤二中制备的单层二氧化硅纳米球Ⅱ，100～200g去离子水，搅拌15～30min，继续加入苯乙烯搅拌升温至70～90℃，通氮气30～45min，缓慢滴加0.1％～0.5％过硫酸钾的水溶液，反应24～36h后离心洗涤，60～100℃干燥得到二次包裹的单层二氧化硅纳米球Ⅲ；所述水溶液中苯乙烯质量百分比浓度为5％～30％；步骤四：步骤三中制备的单层二氧化硅纳米球Ⅲ分散在100～200g乙醇溶液中，加入1～10ml氨水，室温搅拌15～30min，然后缓慢滴加正硅酸乙酯溶液到悬浮液中，将反应混合物在室温下搅拌24～36h，用乙醇离心洗涤数次，干燥，500～600℃煅烧得到双层中空二氧化硅纳米球粉末；所述氨水与正硅酸乙酯溶液体积比为1:1～1:50。