[发明专利]一种氧化硅气凝胶/环氧树脂复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化硅气凝胶/环氧树脂复合材料的制备方法，它包括制备气凝胶粉体，将E‑51环氧树脂加入到烧杯中进行水浴预热，预热温度为50‑70℃，将气凝胶粉体加入到预热的E‑51环氧树脂中，机械搅拌10min‑2h，将固化剂加入到上述树脂中，混合均匀，然后经超声处理1min，再放入真空箱中60℃抽真空脱气泡20分钟，倒入聚四氟乙烯模具，进行梯度升温固化得到SiO₂气凝胶/环氧树脂隔热复合材料。本发明成品机械性能优良，隔热性能优异。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，涉及一种氧化硅气凝胶/环氧树脂复合隔热材料的制备方法。

背景技术

随着科技的发展以及人们环保意识的日益提高，隔热材料的应用领域变得越来越广泛。在工业生产及日常生活中，无论是工业窑炉、管道，还是民用建筑墙体，使用有效的隔热材料不仅能够减少生产成本，提高设备寿命，并能够减少能耗，达到可持续发展的目的。同时，在军工领域，材料耐温和隔热性能直接影响着先进飞行器、战斗机、导弹等作用的发挥。因此，大力发展保温材料工业，广泛采用优质隔热保温材料，对我国经济建设健康、稳定地发展具有重要的现实意义。

E-51环氧树脂具有优良的力学性能、物理性能、价格低等特点，其粘结性能及工艺灵活性是其它热固性材料所不能比及的，已在涂料、胶粘剂、复合材料树脂基体、电子封装材料等不同领域发挥了巨大的作用。但是E-51环氧树脂最高使用温度低于300度，在一些特殊工况下需要提高其耐热性和隔热性。

SiO₂气凝胶是一种隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料，孔隙率可达99%,密度极低（最低可达3km/m³），比表面积可高达800m²/g，导热系数可低达0.012W/(m·K)，是一种隔热性能非常优异的无机纳米材料。[王德民．高红外反射率隔热涂料的研究［D］．哈尔滨: 哈尔滨工程大学， 2008．]以SiO₂气凝胶为功能填料制备了隔热涂料，[YUAN B，DING S，WANG D， et al． Heat Insulation Properties of silica Aerogel /Glass Fiber Composites Fabricated byPress Forming［J］． Materials Letters， 2012， 75: 204—206．]，研究了SiO₂气凝胶和玻璃纤维采取冲压成型制备复合材料，都显示了SiO₂气凝胶优异的隔热性能，但是关于气凝胶/环氧树脂复合材料研究领域的报道比较少。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种成品机械性能优良，隔热性能优异的氧化硅气凝胶/环氧树脂复合材料的制备方法。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种氧化硅气凝胶/环氧树脂复合材料的制备方法，它包括以下步骤，

步骤一：将正硅酸乙酯，草酸溶液，乙醇按照比例水解24h，利用氨水溶液调节pH值至3-5，获得湿凝胶，其中正硅酸乙酯和乙醇的体积比为1:1-1:4，乙醇和草酸溶液的体积比为8:1-2:1，氨水浓度为0.01-2mol/L，草酸溶液的浓度为0.01-1mol/L；

步骤二：将湿凝胶置于有机溶剂中置换，置换后将湿凝胶置于超临界反应釜中进行超临界干燥，得到SiO₂气凝胶块体，将SiO₂气凝胶块体在球磨机中球磨粉碎，得到粒径为10-300微米的气凝胶粉体；

步骤三：将E-51环氧树脂加入到烧杯中进行水浴预热，预热温度为50-70℃，将气凝胶粉体加入到预热的E-51环氧树脂中，机械搅拌10min-2h；