[发明专利]二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法和应用，涉及气凝胶复合材料技术领域。该二氧化硅气凝胶复合材料是在主体夹层的上、下表面上由内向外依次设置第一夹层、阻隔层和第二夹层复合而成，其中，主体夹层主要是由二氧化硅气凝胶和碳纳米管复合而成，碳纳米管的加入可提高二氧化硅气凝胶的韧性和强度，改善了单纯二氧化硅气凝胶强度低、韧性差，在保温隔热工程中作为隔热材料不适于单独使用的技术问题。本发明还提供了一种二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法，该制备方法工艺简单、成本低，所制备出的二氧化硅气凝胶复合材料具有良好的隔热性能和力学性能。

技术领域

本发明涉及二氧化硅气凝胶复合材料技术领域，具体而言，涉及二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

二氧化硅(SiO₂)气凝胶是一种由胶体离子或高聚物分子相互交联构成的具有空间网络结构的轻质纳米多孔材料，其孔隙率高达99.8％，而孔隙尺寸仅为10-100nm，比表面可达1200m²/g，这些特性赋予了二氧化硅气凝胶超低导热系数、低密度、高透明度、低声速等优点，使之在热学、光学和声学等方面表现出了独特的性质。

但是，由于二氧化硅气凝胶本身的高孔隙率和多孔网络结构，使其强度低、韧性差，在保温隔热工程中作为隔热材料不适于单独使用。

有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种二氧化硅气凝胶复合材料，将二氧化硅气凝胶和碳纳米管复合而成的主体夹层，与可使得二氧化硅气凝胶复合材料的保温隔热性能得到进一步提升，改善了现有技术中单一气凝胶玻璃保温隔热性能有待于提升的技术问题。

本发明的第二个目的在于提供一种二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法，工艺简单、成本低。

本发明的第三个目的在于提供一种二氧化硅气凝胶复合材料的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种二氧化硅气凝胶复合材料，包括主体夹层、第一夹层、阻隔层和第二夹层，所述第一夹层、阻隔层和第二夹层均敷设于所述主体夹层的相背对的两侧，所述第一夹层、阻隔层和第二夹层沿所述主体夹层上下表面由内向外依次排列；

其中，所述主体夹层主要为二氧化硅气凝胶和碳纳米管复合而成的复合层。

进一步的，所述二氧化硅气凝胶和碳纳米管的质量比为100:(0.1-5)；

优选的，所述主体夹层主要为二氧化硅气凝胶、碳纳米管和硅酸铝纤维复合而成的复合层；

所述二氧化硅气凝胶、碳纳米管和硅酸铝纤维的质量比为100：(0.1-5):(0.1-3)。

进一步的，所述二氧化硅气凝胶的粒径为5-50nm；

所述碳纳米管的管径为2-10nm，长度为500nm-3μm；

所述硅酸铝纤维的纤维直径为2-4μm，纤维长度为10-25mm。

进一步的，所述主体夹层的制备方法，包括以下步骤：

(a)将二氧化硅溶胶、碳纳米管和任选的硅酸铝纤维混合均匀后，凝胶，老化，然后经超临界干燥，得到复合材料；

(b)将步骤(a)所得到的复合材料加工成型，即可得到主体夹层。

进一步的，所述主体夹层的制备方法还包括在步骤(a)之前，对所述碳纳米管和/或所述硅酸铝纤维进行表面处理的步骤。

进一步的，所述第一夹层为聚乙烯膜层，所述第二夹层为聚丙烯膜层；

或，所述第一夹层为聚丙烯膜层，所述第二夹层为聚乙烯膜层。