[发明专利]一种吸波气凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种吸波气凝胶及其制备方法，属于功能高分子材料技术领域。所述制备方法包括：将纳米吸波填料分散在醇类溶剂中，得到纳米吸波填料液体浆料；将所述纳米吸波填料液体浆料、催化剂与酚醛溶液搅拌混合，得到悬浊液，其中，所述的酚醛溶液的溶质为酚醛树脂或者是醛类化合物和酚类化合物的混合物，所述的纳米吸波填料和所述溶质的质量比为1:4‑1000；将所述悬浊液密封，在100‑150℃下反应4‑8h，然后降温至50‑100℃，反应8‑120h得到湿凝胶；干燥，得到吸波气凝胶。本发明提供的气凝胶具有超轻质、高孔隙率、隔热和吸波功能，能够满足航天领域对气凝胶材料的功能多样化需求。

技术领域

本发明涉及一种吸波气凝胶及其制备方法，属于功能高分子材料技术领域。

背景技术

气凝胶由于具有独特的纳米级多孔结构和三维网络结构从而具有很多优异性能，比如超轻质、高孔隙率、高比表面积、低热导率等，这些性能使得气凝胶在隔热、隔声、吸附材料、催化剂载体材料、电容器材料以及储能材料等领域有着广阔的应用空间。近年来，聚合物气凝胶材料以其轻质、柔韧、易加工、易功能化修饰等特性在航天、航空、电子等领域得到广泛的关注。常见的聚合物气凝胶材料主要包括酚醛(RF)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、聚酰亚胺(PA)、纤维素等，其中酚醛气凝胶的研究开展地最早，也是应用较为广泛的一种有机气凝胶。

酚醛气凝胶材料是无机碳气凝胶的重要前驱体，通过“形态复制效应”高温碳化后能够保留气凝胶的纳米孔结构，在超级纳米隔热材料、超级电容器材料、吸附材料、航天飞行器热防护材料等领域具有重要的应用价值。

随着航天飞行器对复合材料功能多样化的需求，气凝胶材料的超轻质和隔热不再是追求的唯一目标。在复杂电磁环境下穿梭的航天飞行器，为了保证内部电子元器件的正常工作或者自身轨道隐身的需求，需要对无用或敌对电磁进行吸波或屏蔽。因此，亟需一种具有吸波性能的气凝胶材料，以满足航天领域对气凝胶材料的功能多样化需求。

发明内容

本发明的目的提供一种吸波吸波气凝胶及其制备方法，在气凝胶超轻质、高孔隙和隔热功能的基础上增加电磁波吸收或屏蔽功能，以满足航天领域对气凝胶材料的功能多样化需求。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种吸波气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将纳米吸波填料分散在醇类溶剂中，得到纳米吸波填料液体浆料；

步骤2、将所述纳米吸波填料液体浆料、催化剂与酚醛溶液搅拌混合，得到悬浊液，其中，所述的酚醛溶液的溶质为酚醛树脂或者是醛类化合物和酚类化合物的混合物，所述的纳米吸波填料和所述溶质的质量比为1:4-1000；

步骤3、将所述悬浊液密封，在100-150℃下反应4-8h，然后降温至50-100℃，反应8-120h得到湿凝胶；

步骤4、干燥，得到吸波气凝胶。

在一可选实施例中，步骤1中所述的纳米吸波填料为纳米碳黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、片层石墨、金属粉体或铁氧体粉体中的一种或一种以上组合。

在一可选实施例中，步骤1包括：将纳米吸波填料加入醇类溶剂中，加入醇分散剂，超声分散至少50h，使所述纳米吸波填料分散在醇类溶剂中。

在一可选实施例中，步骤1所述的醇分散剂与所述纳米吸波填料的质量比为1:1-10。

在一可选实施例中，步骤1中所述的纳米吸波填料液体浆料的质量浓度为0.1～30％。

在一可选实施例中，步骤2中所述的酚醛溶液的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或水。

在一可选实施例中，步骤2所述的醛类化合物为甲醛、乙醛或糠醛；所述的酚类化合物为苯酚、甲酚、二甲酚或间苯二酚。