[发明专利]一种纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料，其特征在于：该超级绝热材料的原料组分包括二氧化硅气凝胶、氧化铝微粉、氧化锆纤维及遮光剂钛白粉，其重量比为（0.6-1.3）：（2.1-5.0）：（1.2-3.3）：（0.06-0.52）。

2.根据权利要求1所述的纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶颗粒的平均粒径为23.1μm、热导率在温度为298K时为0.02 W·m^-1·K^-1、平均孔径为20nm、孔隙率大于97%、密度约为0.14 g/cm³、比表面积为857 g/m²。

3.根据权利要求1所述的纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料，其特征在于：所述氧化铝微粉的平均粒径为0.51μm，所述氧化铝微粉的α-Al₂O₃含量大于99.9%。

4.根据权利要求1所述的纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料，其特征在于：所述氧化锆纤维体积密度低于0.15g/cm³，所述氧化锆纤维的四方相氧化锆成份大于99.5%，所述氧化锆纤维导热系数在温度为298K时低于0.13 W·m^-1·K^-1。

5.根据权利要求1所述的纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料，其特征在于：所述遮光剂钛白粉晶型为金红石型，所述遮光剂钛白粉平均粒径为0.30μm，所述遮光剂钛白粉中Ti O₂的含量高于98%。

6.一种以权利要求1所述原料制备纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料的方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：

（1）预混液配制   将有机溶剂、交联剂和有机单体混合搅拌至澄清透明液体，而制成预混液；

（2）悬浮浆料配制  向预混液中加入二氧化硅气凝胶、氧化铝微粉、氧化锆纤维、遮光剂钛白粉、造孔剂及悬浮剂，经球磨混料制备出悬浮浆料；

（3）真空除泡  对上述悬浮浆料进行真空除泡，除泡后再向该悬浮浆料中先后逐滴加引发剂和催化剂，同时进行搅拌，以制成除泡浆料；

（4）凝胶注膜   将除泡浆料浇注到模具中，经原位固化而得到凝胶复合体；

（5）静置脱模   将凝胶复合体在室温下静置4~8小时后，从模具中脱出而得到成型坯料；

（6）真空干燥  对成型坯料进行真空干燥；

（7）排胶处理  对真空干燥处理的成型坯料进行加温、保温处理，以脱除有机溶剂、有机单体、交联剂、造孔剂、悬浮剂、引发剂、催化剂，而制得纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料成品。

7.根据权利要求6所述的纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为叔丁醇，有机单体为丙烯酰胺，交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺。

8.根据权利要求7所述的纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料的制备方法，其特征在于：所述叔丁醇、丙烯酰胺及N,N'-亚甲基双丙烯酰胺三者的重量比为（170~200）:（29~100）:（1~10）。

9.根据权利要求6所述的纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料的制备方法，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶、氧化铝微粉、氧化锆纤维、遮光剂钛白粉的重量比为（0.6-1.3）：（2.1-5.0）：（1.2-3.3）：（0.06-0.52）。

10.根据权利要求6或9所述的纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料的制备方法，其特征在于：所述造孔剂为聚乙二醇-2000，该聚乙二醇-2000的添加量为二氧化硅气凝胶、氧化铝微粉、氧化锆纤维及遮光剂钛白粉总重量的1.5~7.5%；所述悬浮剂为三聚磷酸钠，该三聚磷酸钠的添加量为氧化硅气凝胶、氧化铝微粉、氧化锆纤维及遮光剂钛白粉总重量的0.05~3.5%。

11.根据权利要求6或9所述的纳米多孔气凝胶/纤维复合超级绝热材料的制备方法，其特征在于：所述悬浮浆料的固相含量的体积分数为15~75%。