[发明专利]一种包含气凝胶与有机泡沫材料的防火材料的制造方法

说明书

本发明公开了一种包含气凝胶与有机泡沫材料的防火材料的制造方法，包括：A.用酸催化剂加入前体和有机溶剂的混合溶液，通过水解成为无水气凝胶溶液；B.向无水气凝胶溶液中加入碱性催化剂水溶液，通过缩合形成气凝胶溶液；C.用气凝胶溶液浸渍有机泡沫材料，使得气凝胶通过凝胶化产生并与有机泡沫材料结合，形成三维网状结构；D.将与气凝胶结合的有机泡沫材料干燥，然后成形，制成防火材料。本发明的防火材料的制造方法具有很强的防火性能，可通过极限氧指数测试。

技术领域

本发明涉及防火应用技术领域，具体涉及一种包含气凝胶与有机泡沫材料的防火材料的制造方法。

背景技术

气凝胶具有低密度、高孔隙率、比表面积大、导热系数低等独特的性能，是目前溶胶-凝胶聚合制备的。首先，如含烷氧基硅烷或硅酸甲酯的前驱体与含有机溶剂的水混合，然后，通过添加酸催化剂来催化水解，一旦水解发生一定时间，碱催化剂被加入以产生冷凝，产生胶体溶液。当胶体溶液中的分子彼此保持凝聚和结合时，逐渐形成半固体聚合物凝胶，凝胶固化后形成稳定的三维网状结构。传统的气凝胶材料含有大量的水分子，因此需要用二氧化碳超临界干燥器干燥，在干燥过程中，在不高于34℃的温度下的液体二氧化碳受到高压，并因此转化为超临界状态，以便超临界二氧化碳从气凝胶中除去水分子。然而，这种干燥过程尚未工业化，干燥的气凝胶很可能破裂和断裂，因此具有有限的工业适用性，简而言之，气凝胶的制备仍有改进的余地。

技术方案

本发明主要解决的技术问题是提供一种包含气凝胶与有机泡沫材料的防火材料的制造方法，该方法包括以下步骤：A.将酸催化剂加入前体和有机溶剂的混合溶液中，以使混合溶液经历水解并变为一种无水气凝胶溶液，其中前体是烷氧基硅烷或甲基硅酸盐，有机溶剂是通过将水与乙醇混合制备的，前体与有机溶剂的摩尔比为1：9-1：18，摩尔比为1：9-1：18。有机溶剂中水的前体低于1：4，前体与酸催化剂的摩尔比为1：0.001至1：0.1，有机溶剂中的水与乙醇的摩尔比为1：0.001至1：0.1。有机溶剂的范围为1：0.6至1:10，混合溶液中前体的摩尔分数为5.3％至10.0％，混合溶液中有机溶剂的摩尔分数为90.0％至94.7％；B.将碱性催化剂水溶液加入无水气凝胶溶液中以使无水气凝胶溶液进行缩合并形成气凝胶溶液，其中碱性催化剂水溶液由碱催化剂和水溶液制备，摩尔比为气凝胶溶液中气凝胶溶液中的水为1：1至1:10，碱催化剂与酸催化剂的摩尔比为1.5：1至3：1；其中，在通过缩合形成的气凝胶溶液中，前体的摩尔分数为3.45％至0.824％，有机溶剂的摩尔分数为96.536％至98.97％，酸催化剂的摩尔分数为0.004。碱催化剂的摩尔分数为0.01％-0.123％，相对于0.083％，碱催化剂的摩尔分数为0.01％-0.123％。C.用气凝胶溶液浸渍有机泡沫材料，以便通过凝胶化产生气凝胶，并与有机泡沫材料结合，形成三维网状结构；D.干燥然后将与气凝胶结合的有机泡沫材料成形以形成防火材料。

进一步，其中在步骤A中，水解需要10至300分钟；当前体与酸催化剂的摩尔比为1∶0.001时，水解需要300分钟；当前体与酸催化剂的摩尔比为1:0.1时，水解需要10分钟。

进一步，其中酸催化剂是从乙酸、柠檬酸、草酸、磷酸、盐酸、硫酸和苯磺酸中选出的弱酸或强酸，碱催化剂是从NH4OH、NaOH、NaHCO3、CaCO3和KOH中选择的碱。

本发明的有益效果是：

本发明的防火材料的制造方法具有轻质、高耐火性。高阻燃及很强的防火性能，可通过极限氧指数测试。

实施例

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。