[发明专利]一种二氧化硅气凝胶柔弹性隔热保温复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化硅气凝胶柔弹性隔热保温复合材料及其制备方法，复合材料包括二氧化硅气凝胶颗粒粉体和高分子聚合物用发泡工艺包裹结合形成具有完全开孔、完全封闭孔或半开半闭孔结构的材料，其中二氧化硅气凝胶颗粒粉体镶嵌在高分子聚合物形成的孔壁上，方法是将包含二氧化硅气凝胶颗粒粉体、高分子聚合物的原材料充分混合均匀，然后加压加热充分捏炼均匀，把捏炼好的原料挤出成拉片，拉片经过连续或间歇发泡的工艺，制得卷状或块状片材的复合材料。通过上述方式，本发明具有优异的隔热保温性能；抗拉抗压强度好，质量轻、柔软度好、具备弹性缓冲、隔音降噪、吸震等功能，在寒区或高温环境条件下具有重要的应用。

技术领域

本发明涉及一种二氧化硅气凝胶柔弹性隔热保温复合材料及其制备方法。

背景技术

到目前为止，国内气凝胶研发、生产技术已比较成熟，其中绝大部分气凝胶为二氧化硅气凝胶，其使用方式主要为将二氧化硅气凝胶与预制的玻璃纤维毡或者预氧化有机纤维毡结合做成复合材料，这样制成的材料虽然具有非常良好的隔热性能，但也有两个非常严重的缺陷：

其一，力学性能（机械强度）极差易碎，二氧化硅气凝胶作为一种高孔隙的多孔材料，自身的各项力学性能非常差，它非常的脆，在微弱的拉力、压力、剪切力的作用下即破裂成许多碎块甚至粉末。即使与纤维毡复合，气凝胶与基材的结合力也很弱，在各种力的作用下气凝胶块体、颗粒极易从纤维上分离，一方面，导致了原材料结构的破坏，削弱其隔热性能，另一方面，也造成了第二个影响使用的缺陷，产生大量粉尘污染。

其二，玻纤毡气凝胶的结构中包含了大量的纳米尺寸的颗粒，这些颗粒非常轻，在气凝胶破碎以后逸散到材料外部，或是被人体吸入，威胁到人的生命健康安全，或是进入到设备、仪器内部，影响设备的正常运行，造成安全隐患。

现有的高分子隔热材料多为发泡材料，通过引入发泡剂或者造孔剂或者其他方式，在高分子聚合物当中引入气泡、孔洞，通过降低材料整体的热导率来提升隔热效果。但是高分子聚合物本身的导热系数是一定的且较大，现有发泡材料的孔隙率（气泡占总体积的比例）在现有工艺技术下已很难降低突破。目前常见的发泡材料、羊毛毡、纤维太空棉、羽绒等材料的导热系一般都0.033W/（m•k）~0.068W/（m•k），这些常见材料的导热系数多已稳定了，表现出隔热保温效果一般。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种二氧化硅气凝胶柔弹性隔热保温复合材料及其制备方法，能够解决二氧化硅气凝胶易碎，材料使用时产生大量粉尘污染、以及保温隔热效果不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种二氧化硅气凝胶柔弹性隔热保温复合材料，复合材料包括二氧化硅气凝胶颗粒粉体和高分子聚合物用发泡工艺包裹结合形成具有完全开孔、完全封闭孔或半开半闭孔结构的材料，其中二氧化硅气凝胶颗粒粉体镶嵌在高分子聚合物形成的孔壁上。

本发明还涉及一种二氧化硅气凝胶柔弹性隔热保温复合材料的制备方法，将包含二氧化硅气凝胶颗粒粉体、高分子聚合物的原材料充分混合均匀，然后加压加热充分捏炼均匀，把捏炼好的原料挤出成拉片，拉片经过连续或间歇发泡的工艺，制得卷状或块状片材的复合材料。

在本发明一个较佳实施例中， 高分子聚合物包括聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚对苯二甲酸类塑料PET、乙烯、醋酸乙烯共聚物、聚氨酯PU、聚酰亚胺PI 、环氧树脂、三聚氰胺Melamine、天然橡胶NR、丁苯橡胶SBR、顺丁橡胶BR、异戊橡胶IR、氯丁橡胶CR、丁基橡胶IIR、丁晴橡胶NBR、氢化丁晴橡胶HNBR和乙丙橡胶EPM、EPDM中的一种或两种以上按比例混合而成的颗粒粉末。