[发明专利]一种二氧化硅气凝胶-碳纤维复合保温材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化硅气凝胶‑碳纤维复合保温材料，按照重量份组成包括：二氧化硅气凝胶30～40份，碳纤维15～25份，水20～30份，硅藻土5～10份，纯丙乳液10～20份。本发明还提供一种二氧化硅气凝胶‑碳纤维复合保温材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将30～40份的二氧化硅气凝胶和20～30份的水混合，搅拌使其溶解；(2)将10～20份的纯丙乳液加入步骤(1)所得的溶液中，搅拌1～2h；(3)将15～25份的碳纤维和5～10份的硅藻土加入步骤(2)所得的溶液中，搅拌1～2h；(4)将步骤(3)所得的溶液于70～90℃的条件下干燥30～40min，得到二氧化硅气凝胶‑碳纤维复合保温材料。本发明中，通过将碳纤维与二氧化硅气凝胶融合，大大提高了保温材料的隔热性能，增强了保温效果。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种二氧化硅气凝胶-碳纤维复合保温材料及其制备方法。

背景技术

二氧化硅气凝胶材料其独特的纳米多孔结构，使得孔隙直径小于气体分子平均自由程，从而限制气体分子的对流传热，同时超高气孔率又使得材料的固相传热受到限制，另外，通过添加适量的红外遮光剂可以降低材料的高温辐射传热，因此，二氧化硅气凝胶被认为是目前绝热性能最佳的固体材料，在隔热材料领域具有广阔的应用前景，然而，二氧化硅气凝胶材料由于干燥过程中巨大的表面张力，使材料本身产生缺陷，加之密度极低，导致二氧化硅气凝胶材料的固有强度低、脆性大以及容易开裂等，限制了其在实际中的使用。

现有技术中，通常采用加入增强纤维以提高其力学强度。目前常用的增强纤维主要有石棉纤维，纸浆、棉、麻等有机纤维，水镁石纤维和耐碱玻璃纤维等。然而，上述有机纤维虽然具有较好的增强效果，但耐热性差，易老化或碳化，容易引起制品产生裂纹，强度降低；水镁石纤维和玻璃纤维的比重较大，使用中易增加制品容重，影响其保温、隔热性能。

为此，有必要针对上述问题，提出一种二氧化硅气凝胶-碳纤维复合保温材料及其制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化硅气凝胶-碳纤维复合保温材料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种二氧化硅气凝胶-碳纤维复合保温材料，按照重量份组成包括：二氧化硅气凝胶30～40份，碳纤维15～25份，水20～30份，硅藻土5～10份，纯丙乳液10～20份。

优选的，按照重量份组成包括：二氧化硅气凝胶35份，碳纤维20份，水25份，硅藻土8份，纯丙乳液15份。

优选的，所述碳纤维的平均长度为100～500μm。

优选的，所述二氧化硅气凝胶由以下重量份的原料制成：正硅酸乙酯30～40份，无水乙醇50～60份，三乙氧基甲基硅烷5～8份，去离子水5～10份，盐酸0.5～1.5份。

优选的，所述二氧化硅气凝胶由以下重量份的原料制成：正硅酸乙酯35份，无水乙醇55份，三乙氧基甲基硅烷6.5份，去离子水8份，盐酸1份。

本发明还提供一种二氧化硅气凝胶-碳纤维复合保温材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将30～40份的二氧化硅气凝胶和20～30份的水混合，搅拌使其溶解；

(2)将10～20份的纯丙乳液加入步骤(1)所得的溶液中，搅拌1～2h；

(3)将15～25份的碳纤维和5～10份的硅藻土加入步骤(2)所得的溶液中，搅拌1～2h；

(4)将步骤(3)所得的溶液于70～90℃的条件下干燥30～40min，得到二氧化硅气凝胶-碳纤维复合保温材料。