[发明专利]颗粒状气凝胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种颗粒状气凝胶复合材料及其制备方法，所述颗粒状气凝胶复合材料包括：气凝胶粉体；和包覆在所述气凝胶粉体外部的水溶性高分子，其中，所述气凝胶粉体的质量百分比为20～80％。根据本发明实施例的颗粒状气凝胶复合材料，具有高强度，且内层疏水、外层亲水的颗粒状气凝胶复合材料，在保留气凝胶优异性能的同时实现其和水性材料更好地兼容。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体地，本发明涉及一种颗粒状气凝胶复合材料及其制备方法。

背景技术

气凝胶具有纳米级的多孔结构和高孔隙率等特点，是目前所知密度最小的固体材料之一。由于气凝胶具有比表面积大，孔隙率高，密度低，导热系数低等特点，因此，气凝胶在超级绝缘体，高能物理，高效催化剂及催化剂载体，储能材料等方面有巨大的应用潜力。同时，颗粒状的形态作为一种重要的气凝胶存在形式，由于非常适于和其它材料复合形成高性能复合材料而具有更为广阔的应用前景。

然而，由于气凝胶颗粒低劣的力学性能导致其极其易碎，限制了其实际应用。同时，为了避免纳米多孔的气凝胶材料在使用过程中水汽对气凝胶骨架的破坏作用，往往都要求其具有良好的疏水性能，而疏水性气凝胶粉体与水性材料的相容性差，大大限制了气凝胶材料的应用领域。

因此，迫切需要获得性能优异且和其它材料具有良好相容性的颗粒状气凝胶材料，以及低成本的颗粒状气凝胶材料制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有高强度，且内层疏水、外层亲水的颗粒状气凝胶复合材料，在保留气凝胶优异性能的同时实现其和水性材料更好地兼容。

此外，本发明还提出了一种颗粒状气凝胶复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的颗粒状气凝胶复合材料，所述颗粒状气凝胶复合材料包括：

气凝胶粉体；和

包覆在所述气凝胶粉体外部的水溶性高分子，

其中，所述气凝胶粉体的质量百分比为20～80％。

优选地，所述的颗粒状气凝胶复合材料的尺寸为0.1～20mm。

优选地，所述水溶性高分子包括：天然水溶性高分子、化学改性天然聚合物、合成聚合物中的一种或多种。

优选地，所述天然水溶性高分子包括淀粉、琼脂糖、糊精、木质素中的一种或多种。

优选地，所述化学改性天然聚合物包括羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或多种。

优选地，所述合成聚合物包括聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚丙烯酸、水溶性环氧树脂中的一种或多种。

根据本发明第二方面实施例的颗粒状气凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a)分别提供气凝胶粉体、以及水溶性高分子的水溶液；

b)将所述气凝胶粉体与所述水溶性高分子的水溶液进行机械混合，得到气凝胶复合物浆料；

c)将所述气凝胶复合物浆料进行造粒，得到气凝胶复合物的预制粒；

d)将所述气凝胶复合物的预制粒干燥，得到所述颗粒状气凝胶复合材料。

优选地，所述步骤a)中，所述水溶性高分子包括：天然水溶性高分子、化学改性天然聚合物、合成聚合物中的一种或多种，所述水溶性高分子的水溶液的浓度为1～15wt％。

优选地，所述天然水溶性高分子包括淀粉、琼脂糖、糊精、木质素中的一种或多种；