[发明专利]纳米复合绝热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝热材料及制备方法，尤其是一种纳米复合绝热材料及其制备方法。

背景技术

绝热材料是一种可广泛地用于各种领域的隔热保温材料，人们为了不断地提高其绝热性能，作出了不懈的努力，如在2010年6月16日公开的中国发明专利申请公布说明书CN 101734903A中披露的一种“纳米二氧化硅绝热材料及其制备方法”。其中的纳米二氧化硅绝热材料由重量百分比为60～100％的纳米二氧化硅粉体、0～35％的增强纤维和0～30％的红外遮光剂组成；制备方法为将上述重量百分比的纳米二氧化硅粉体、增强纤维和红外遮光剂混合后放入封闭式搅拌器中，采用干法高速搅拌来得到分散均匀的混合物，以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。但是，无论是绝热材料，还是其制备方法，均存在着不足之处，首先，绝热材料的常温导热系数虽小于等于0.026W/m.K，然其仍偏高，尤为将其作为填充芯材与真空保护表层复合成真空绝热板时，难以满足其对绝热的要求；其次，绝热材料的容重为150～500kg/m³，也略重了点，不利于用于对重量要求较高的场合；再次，制备方法不能制得常温导热系数更低的绝热材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种常温导热系数更低的纳米复合绝热材料。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述纳米复合绝热材料的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：纳米复合绝热材料包括二氧化硅、有机纤维和辐射阻隔剂，特别是，

所述纳米复合绝热材料还包括粘合剂，所述粘合剂为聚乙烯醇(PVA)，或聚醋酸乙烯酯(PVAc)，或聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)；

所述二氧化硅为改性纳米氧化硅，所述改性纳米氧化硅为纳米氧化硅的表面包裹有改性剂，所述改性剂为乙基三乙氧基硅烷，或苯基三乙氧基硅烷，或甲基三乙氧基硅烷；

所述纳米复合绝热材料由改性纳米氧化硅、有机纤维、辐射阻隔剂和粘合剂按照重量百分比为80～95％∶4.85～14％∶0.1～5％∶0.05～1％的比例组成。

作为纳米复合绝热材料的进一步改进，所述的纳米氧化硅为纳米氧化硅气凝胶，或多孔纳米二氧化硅，或沉积纳米二氧化硅，其粒径为5～50nm、比表面积为≥200m²/g；所述的有机纤维为聚酯纤维，或聚乙烯醇纤维，或聚丙烯纤维，其直径为5～20μm、长度为0.1～1cm；所述的辐射阻隔剂为纳米碳化硅，或纳米氮化硅，或纳米氮化钛，其形貌为颗粒状，粒径为5～50nm。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述纳米复合绝热材料的制备方法包括物理混合法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先按照重量百分比为0.1～5％∶95～99.9％的比例，将改性剂溶于乙醇水溶液中，得到改性溶液，再将改性溶液喷洒至纳米氧化硅之上并搅拌均匀，其中，改性溶液中的改性剂与纳米氧化硅之间的重量比为0.001～0.01∶1，接着，将表面包裹有改性剂的纳米氧化硅置于55～65℃下干燥5～10h，得到改性纳米氧化硅；

步骤2，先将改性纳米氧化硅、有机纤维和辐射阻隔剂混合均匀，得到混合料，再向混合料中喷洒浓度为0.1～5wt％的粘合剂水溶液或粘合剂乙醇溶液并混合均匀，得到复合料；

步骤3，先将复合料置于模具中模压，模压的压力为使复合料的体积密度≤0.14g/cm³，得到中间产物，再将中间产物依次置于65～75℃下干燥至少5h，压力为50～100Pa、温度为65～75℃下干燥至少2h，制得纳米复合绝热材料。

作为纳米复合绝热材料的制备方法的进一步改进，所述的乙醇水溶液的体积浓度为≥90％；所述的喷洒改性溶液为使用雾化器将改性溶液雾化后喷洒；所述的将改性纳米氧化硅、有机纤维和辐射阻隔剂混合均匀为将其置于混合机中，于转速为200～4000r/min下，混合10～60min；所述的喷洒粘合剂水溶液或粘合剂乙醇溶液为使用雾化器将粘合剂水溶液或粘合剂乙醇溶液雾化后喷洒；所述的向混合料中喷洒浓度为0.1～5wt％的粘合剂水溶液或粘合剂乙醇溶液后混合均匀为将其置于混合机中，于转速为50～200r/min下，混合5～10min；所述的将中间产物置于65～75℃下干燥的时间为5～24h，置于压力为50～100Pa、温度为65～75℃下干燥的时间为2～5h。