[发明专利]二氧化硅气凝胶复合绝热材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种二氧化硅气凝胶复合绝热材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：将乙醇、酸催化剂、水和有机硅混合进行水解反应，得到水解液；将水解液和碱催化剂混合进行缩聚反应，得到溶胶；将纤维、亲水型二氧化硅粉体和功能助剂混合，得到预混料；将预混料采用针刺设备制成预制体；在真空条件下，将预制体浸渍在溶胶中，静置，密封老化，得到凝胶复合材料；将凝胶复合材料进行超临界干燥，得到二氧化硅气凝胶复合绝热材料。上述方法可大大减少有机硅的用量，降低生产成本，且制备的材料具有的较好的绝热性能和抗压抗拉性能。

技术领域

本发明涉及绝热材料技术领域，特别是涉及一种二氧化硅气凝胶复合绝热材料及其制备方法。

背景技术

二氧化硅气凝胶复合绝热材料因其具有防火、憎水、高效保温、高抗压、高抗拉、高抗折等优异特性已广泛应用于电力、石油石化高温蒸汽管道、稠油注气管线、市政供暖地埋管线、机械保温、高铁地铁车体保温、新能源汽车隔热等诸多领域。建筑保温作为保温节能领域最大的市场，也是二氧化硅气凝胶复合绝热材料未来重点发展的方向，当前因其市场价格(1.2～1.5万/m³)是传统材料价格的5～10倍，同时考虑到运输和施工等综合因素，使用二氧化硅气凝胶复合绝热材料的综合成本约为传统保温材料的3～6倍，在建筑领域仅有小批量试验性应用。

传统的二氧化硅气凝胶复合绝热材料生产成本高的主要原因有以下几点：(1)原料成本高：传统技术大多采用有机硅作为硅源，如正硅酸乙酯等，通过在乙醇溶剂中将有机硅进行酸性条件下的水解反应生成原硅酸，然后在碱性条件下进行缩聚，在均匀的液相条件下，生成二氧化硅，二氧化硅气凝胶复合绝热材料中所含有的二氧化硅均由有机硅生成。1000公斤的正硅酸乙酯(硅28)仅能生成280kg的二氧化硅，且有机硅价格高昂；2017年之前，生产一平米10mm气凝胶材料，有机硅源材料成本就高达30元，成本占比近50％。(2)化工原料成本增长快：2018年以来，国际原油持续上涨，国内环保日益严格，众多小型化工厂关闭，导致供应不足，有机硅原料价格由2017年前的1.1万/吨上涨至1.7万/吨，上涨30％，使生产成本愈发高昂。

二氧化硅气凝胶复合绝热材料当前昂贵的生产成本极大的限制了其向建筑领域扩展的步伐，所以生产中低成本的二氧化硅气凝胶复合绝热材料成为能否突破建筑大市场应用的决定性因素；二氧化硅气凝胶复合绝热材料的成本越低，市场应用规模越大。

发明内容

基于此，有必要提供一种能有效减少有机硅用量的低成本二氧化硅气凝胶复合绝热材料的制备方法。

此外，本申请还提供一种二氧化硅气凝胶复合绝热材料。

一种二氧化硅气凝胶复合绝热材料的制备方法，包括以下步骤：

将有机硅在乙醇溶剂中进行酸性条件下的水解反应，得到水解液；

将所述水解液在碱性条件下进行缩聚反应，得到溶胶；

将质量比为1:0.01～0.5:0～0.3的纤维、亲水型二氧化硅粉体和功能助剂混合，得到预混料；

将所述预混料经挤压、针刺制成预制体；

在真空条件下，将所述预制体浸渍在所述溶胶中，静置，密封老化，得到凝胶复合材料；

将所述凝胶复合材料进行超临界干燥，得到二氧化硅气凝胶复合绝热材料。