[发明专利]一种难燃气凝胶及其制备方法、应用

说明书

本发明提供一种难燃气凝胶及其制备方法和应用。该气凝胶原料按照质量份计，包括：天然大分子0.1～20份；富氮分子0.05～10份；富磷分子0.005～5份；粘土粒子0.1～10份；交联剂0.5～20份；表面改性剂0～0.4份。利用本发明方法制备的难燃气凝胶具有高阻燃性、低导热系数、低密度、高强度等优点；其可以应用在建筑保温、吸声和二氧化碳捕捉领域。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种难燃气凝胶及其制备方法、应用。

背景技术

能源是社会经济发展的动力。然而，过快过大的能源消耗导致国际能源争端、城市污染和气候变化等诸多重大问题，使得节能成为使用能源过程中的重要课题。

数据显示，全球30～40％的能源消耗在建筑物上，尤其是调节室内适宜的生活温度。而中国建筑单位面积能耗是气候相近的发达国家的3～5倍，既有建筑中超过80％为高能耗建筑。

目前普遍采用建筑保温材料来解决建筑保温节能的问题。这些保温材料包括无机保温材料，如岩棉、泡沫混凝土、空心保温砖等，和有机保温材料，如发泡聚苯板(EPS)、挤塑板(XPS)和硬质聚氨酯(RPUF)等。其中，由于有机保温材料的密度低、强度适宜、保温效果好等优势，是建筑保温行业中的主导产品。然而，有机保温材料存在着易燃、烟毒性大、发生火灾不宜扑救等严重缺点。

气凝胶是一种由超微颗粒相互聚结构成的并以空气作为分散介质的高分散固态材料，具有超低密度、超高比表面积(600～1200m²/g)和超高孔隙率(>90％)等特性，是目前世界上密度最低、热导率最小的固体材料。然而，典型的无机气凝胶如SiO₂气凝胶具有强度低、易掉粉的缺陷。如何设计难燃有机高分子气凝胶成为近年来的研究热点。

美国专利US3203903将聚合物和粘土在溶液中均匀混合，通过冷冻干燥法制备出强度较高的复合的气凝胶，但其阻燃性和保温性未知。美国专利US20070208124将聚合物、粘土和粘结剂在溶剂中溶解、分散均匀后，用冷冻干燥法制备出复合气凝胶材料，但是由于聚合物和粘结剂的物料比例较高，推测这一设计不能达到较高的阻燃要求。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有技术的不足，提供一种难燃气凝胶及其制备方法、和应用。

一种难燃气凝胶，其原料按照质量份计，包括：

天然大分子0.1～20份

富氮分子0.05～10份

富磷分子0.005～5份

粘土粒子0.1～10份

交联剂0.5～20份

表面改性剂0～0.4份；

所述表面改性剂为疏水硅烷表面改性试剂，其通式为：R(CH₂)_n-SiX₃(n≧1)，其中，R＝H或R＝CH₃(CH₂)_m-(m≧0)或R＝CF₃(CF₂)_m-(m≧1)；X＝OCH₃或CH₃或Cl。

进一步地，如上所述的难燃气凝胶，其原料按照质量份计，包括：

天然大分子0.5～10份

富氮分子0.05～5份

富磷分子0.01～3份

粘土粒子0.1～5份

交联剂0.5～10份

表面改性剂0～0.3份；