[发明专利]一种隔音隔热气凝胶泡沫复合材料及其制备方法

说明书

一种隔音隔热气凝胶泡沫复合材料及其制备方法，涉及气凝胶材料。隔音隔热气凝胶泡沫复合材料以SiO₂气凝胶为基相，十二烷基硫酸钠作为发泡剂，明胶为增强相。制备明胶溶液；气凝胶与明胶复合；气凝胶泡沫材料的干燥：冷却至室温的SiO₂气凝胶泡沫，经过8～24h的自然干燥后，采用上下夹板式的模具将气凝胶泡沫夹住，在湿度为20％～40％RH的常温恒湿箱中干燥，当湿气凝胶泡沫完全干燥后，得到隔音隔热气凝胶泡沫复合材料。通过控制明胶的含量、疏水型SiO₂气凝胶的含量、添加剂和水的含量及成型工艺，控制SiO₂气凝胶泡沫的密度、强度和隔音、隔热性能；工艺简单、原料廉价，可大规模制备明胶/SiO₂气凝胶复合材料。

技术领域

本发明涉及气凝胶材料，尤其是涉及一种隔音隔热气凝胶泡沫复合材料及其制备方法。

背景技术

随着现代科技的进步，绿色节能问题越来越受到社会的关注，研发节能、环保型多功能建材成为新材料发展的重要方向。在建筑领域中，科研工作者一直致力于具有优良的防火阻燃、高效隔音隔热性能的新型建筑材料的开发。传统的建筑隔热隔音材料有：聚酯纤维吸音板、丁基橡胶隔音板、海棉、沥青板、聚氨酯泡沫，这些材料不防火不阻燃，容易老化，寿命短，同时生产过程温度高，会产生有毒物质，有悖于低碳环保的理念。

气凝胶是一种拥有纳米多孔三维网络结构的新型材料，具体高比表面积(500～1200m²/g)、高孔隙率(80％～99.8％)、低热导率(5～20mW/mK)、低介电性(1.0～2.0)、低折射率(～1.05)等特性([1]DORCHEH A S,ABBASI M H.Silica aerogel；synthesis,properties and characterization[J].Journal of materials processingtechnology,2008,199(1):10-26)，高的孔隙率和介孔结构使其具有良好的隔音、隔热效果，但在实际应用中，强度低、脆性大等一些缺陷极大地限制了气凝胶的应用([2]AEGERTERM A,LEVENTIS N,KOEBEL M M.Aerogels Handbook[M].Springer New York,2011)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隔音隔热气凝胶泡沫复合材料及其制备方法。

所述隔音隔热气凝胶泡沫复合材料以SiO₂气凝胶为基相，十二烷基硫酸钠(SDS)作为发泡剂，明胶为增强相，所述SiO₂气凝胶的密度为0.20～0.40g/cm³，弯曲强度为1～2MPa，在10％应变处压缩强度为1～2MPa，在20％应变处压缩强度为1.5～3MPa。

所述隔音隔热气凝胶泡沫复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)制备明胶溶液；

在步骤1)中，所述制备明胶溶液的方法可为：将明胶加入水中，搅拌至明胶溶于水中，得到淡黄色的明胶溶液，随后将表面活性剂和添加剂溶于明胶溶液中；所述搅拌的温度可为40～70℃，搅拌的时间可为30～60min；所述明胶、水和添加剂的质量比分别为10％～30％、40％～60％、1％～2％；所述表面活性剂可选自十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、松香皂类发泡剂等中的一种，优选十二烷基硫酸钠；所述添加剂可选自硼酸锌(杀菌剂)、炭黑(遮光剂)、戊二醛(明胶交联剂)、防潮抗湿剂等中的一种。

2)气凝胶与明胶复合；