[发明专利]一种气凝胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种气凝胶复合材料及其制备方法，其特征在于，所述气凝胶复合材料由气凝胶颗粒和多孔无机胶粘剂构成，所述气凝胶颗粒为疏水气凝胶颗粒或具有内部疏水、表面亲水结构特征的气凝胶颗粒，所述多孔无机胶粘剂由发泡剂和无机胶粘剂构成，所述多孔无机胶粘剂的宏孔孔径为0.1~1mm。本发明提供的一种气凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）气凝胶颗粒表面包覆含有发泡剂的无机胶粘剂；（2）在无机胶粘剂发泡和固化前，将步骤（1）的表面包覆含有发泡剂的无机胶粘剂的气凝胶颗粒堆积，浇注成型，微发泡，固化，得到气凝胶复合材料。本发明提供的气凝胶复合材料具有优异的隔热防火性能和理想的抗折抗压强度，并且具有隔音、减震吸能等特性，其中气凝胶仍然保留原有的纳米多孔结构，该材料可应用于建筑外墙、内墙、隔墙等节能建筑领域以及航空航天、国防军工、交通运输等领域，市场前景巨大。

技术领域

本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种气凝胶复合材料，属于轻质、保温、防火、隔音、防爆、减震吸能材料领域。

背景技术

气凝胶是一种具有三维网络骨架结构和纳米级孔洞的轻质无机固体材料，具有极高的孔隙率、比表面积，极低的密度和固含量，化学惰性和不燃性，表现出优异的绝热、防火、隔音、减震吸能以及透明等特性，导热系数可低至0.015W/m·K以下，是所有固体材料中隔热保温性能最好的一种，可广泛应用于国防军工、航空航天、安保反恐等军事领域以及绿色建筑、热量传输、太阳能利用、公共交通、金融设备防护等民用领域。

然而，气凝胶在使用过程中易出现以下问题：（1）气凝胶抗折性能差，单独使用时，其宏观形状容易被破坏；（2）气凝胶与溶剂接触时，其纳米多孔结构极易发生虹吸现象，从而破坏气凝胶纳米孔微观结构，导致其优异特性丧失。

泡沫混凝土中包括凝胶孔、毛细孔外和人工孔（即宏孔），可以降低混凝土的导热系数，但是，宏孔中的空气可以自由流动，宏孔与宏孔之间通常是连通状态，因此随着宏孔孔径的增大，空气对流传热约大，泡沫混凝土的导热系数越高；并且泡沫混凝土的导热系数与力学性能相互制约，引用受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种气凝胶复合材料及其制备方法，本发明将气凝胶与泡沫混凝土复配，并且引入微发泡技术，控制泡沫混凝土中宏孔的孔径分布，并且本发明的气凝胶复合材料中的气凝胶仍然保持纳米三维网络结构，解决力学性能和热学性能的矛盾问题，应用前景广阔。

本发明的一种气凝胶复合材料，所述气凝胶复合材料由气凝胶颗粒和多孔无机胶粘剂构成，所述气凝胶颗粒为疏水气凝胶颗粒或具有内部疏水、表面亲水结构特征的气凝胶颗粒，所述多孔无机胶粘剂由发泡剂和无机胶粘剂构成，所述多孔无机胶粘剂的宏孔孔径为0.1~1mm。

在其中一个实施例中，所述气凝胶颗粒的粒径为0.1~20mm；所述气凝胶颗粒的形状为正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体或非规则形状；所述气凝胶为SiO₂气凝胶、TiO₂气凝胶、Al₂O₃气凝胶、ZrO₂气凝胶、炭气凝胶、Fe₂O₃气凝胶、V₂O₅气凝胶、WO₃气凝胶、SiO₂/ Al₂O₃/ ZrO₂气凝胶中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述无机胶粘剂为水泥、水玻璃、石灰石、石膏、氯氧镁、氧化铜-磷酸胶中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述发泡剂为双氧水发泡剂、碳酸氢铵发泡剂、偶氮二甲酰胺发泡剂、铝粉发泡剂中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述气凝胶复合材料还包括其他保温材料颗粒，具体为玻化微珠颗粒、发泡陶瓷颗粒、发泡玻璃颗粒、膨胀珍珠岩颗粒、发泡聚苯乙烯颗粒、发泡聚氨酯颗粒中的一种或多种。