[发明专利]纤维增强氧化铝气凝胶隔热材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料及其制备方法。将纤维、无机粘结剂、疏水氧化铝气凝胶粉或疏水气相氧化铝粉、遮光剂分散在含有表面活性剂和分散剂的去离子水中，搅拌均匀，然后倒入模具中，在高温下烘干，脱模后形成氧化铝气凝胶隔热材料。上述制备方法，工艺简单，成本低，成型方便，制备的纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料可保持气凝胶的纳米孔隙结构，热导率低，可作为高温隔热材料使用。

技术领域

本发明公开了一种纤维增强氧化铝气凝胶隔热材料及其制备方法，属于无机材料领域。

背景技术

气凝胶材料具有轻质、热导率低的突出特点，作为高性能隔热材料，在建筑、管道保温、热工设备保温、航空航天等领域具有广阔的应用前景。随着世界范围内能源的日益紧缺，节能的重要性越来越高，具有优异隔热性能的气凝胶成为高效隔热材料研究的热点领域之一。目前，常见的气凝胶种类有SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、C等，一般与各种纤维增强体形成纤维增强气凝胶复合材料使用。

多年以来，气凝胶一直采用最为成熟的溶胶凝胶结合超临界干燥工艺或常压干燥制备，已经有很多文献报道了成熟的气凝胶的制备工艺。采用超临界干燥工艺制备的气凝胶具有丰富的纳米孔隙结构，有利于减小材料的热导率，但不足之处是成本高。虽然常压干燥方法降低了生产成本，但干燥过程中需要使用大量有机溶剂，环境不友好。

本发明提供了一种基于浆料固化成型工艺的纤维增强氧化铝气凝胶隔热材料及其制备工艺，具有工艺简单、易成型、成本低的优点，具有潜在的应用前景。

发明内容

为了解决上述技术中存在的问题，本发明提供了一种纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料及其制备方法。将纤维、无机粘结剂、疏水氧化铝气凝胶粉或疏水气相氧化铝粉、遮光剂分散在含有表面活性剂和分散剂的去离子水中，搅拌均匀，然后倒入模具中，在高温下烘干，脱模后形成氧化铝气凝胶隔热材料。上述制备方法，工艺简单，成本低，成型方便，制备的纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料可保持气凝胶的纳米孔隙结构，热导率低，可作为高温隔热材料使用。

本发明的一个目的在于提供一种纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料。

本发明的另一个目的在于提供一种上述纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料，该材料包含疏水性氧化铝气凝胶、纤维、遮光剂、氧化铝空心小球和无机粘结剂；其中，疏水氧化铝气凝胶、纤维、氧化铝空心小球、无机粘结剂和遮光剂的质量比为1：(0.6-3.0)：(0.01～0.40)：(0.2～4)：(0.05～0.40)。

根据本发明所述的纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料，其中还包含表面活性剂和分散剂；所述的表面活性剂和分散剂可在高温下除去。

根据本发明所述的纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料，其中还包疏水性氧化硅气凝胶粉。

根据本发明所述的纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料，所述的纤维包括石英纤维、氧化铝纤维、和莫来石纤维中的至少一种。

根据本发明所述的纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料，所述的遮光剂包括氧化钛、氧化锆、硅酸锆和碳化硅中的至少一种。

根据本发明所述的纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料，所述的无机粘结剂包括石膏和/或铝酸钙水泥。

根据本发明所述的纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料，所述的分散剂为氨水。

根据本发明所述的纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料，所述的表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和嵌段共聚物表面活性剂。