[发明专利]一种硅钨酸插层多元类水滑石轻质隔热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硅钨酸插层多元类水滑石轻质隔热材料及其制备方法，采用共沉淀法制备多元类水滑石前驱体；采用离子交换法，将硅钨酸盐溶液滴入多元类水滑石前驱体浆液中，对多元类水滑石前驱体进行改性制得硅钨酸‑多元类水滑石；将所得硅钨酸‑多元类水滑石、纳米纤维素、粘接剂混合，经冷冻干燥得到硅钨酸插层多元类水滑石轻质隔热材料。本发明得到一种轻质、高度多孔、低导热系数和阻燃效果优良的环保型轻质泡沫耐火材料，利用多元层状金属氢氧化物多元金属元素的协同阻燃，以及通过向层状金属氢氧化物层间引起具有阻燃效果的客体硅钨酸阴离子，赋予纳米纤维素轻质泡沫优异的导热性能和阻燃隔热作用。

技术领域

本发明属于生物质泡沫材料领域，具体涉及一种类水滑石轻质泡沫隔热材料及其制备方法。

背景技术

轻质泡沫耐火材料又称隔热耐火材料和绝热耐火材料，具有气孔率高、体积密度小、热导率低、耐热性能优良等特性。由于轻质耐火材料表现出一定的高温荷载能力、良好的抗热震性、耐气流冲蚀磨损、热容小、隔热保温效果好等特点。因此，在航空、航天、冶金、化工、建材、机械和能源等领域占据了不可或缺的重要地位。在轻质房屋体系中，可作为高效保温轻质耐火材料用于墙体设计。作为船舶用的轻质耐火材料时，可作为舱室、冷库的隔热材料以及住室的表面装饰材料，亦可作为飞机上的轻质耐火性墙板。但是轻质耐火材料存在强度低、耐热差等缺点，因此，目前国内外对于轻质耐火材料的研究集中于增加材料的机械强度和提高耐火温度等方面，包括对添加助剂、制备方法等方面的研究，如添加纳米粒子、耐火纤维等对材料进行增强等。

LDHs（layered double hydroxides），是一类由两种或者两种以上的金属元素组成的层状氢氧化物，被称为层状双金属氢氧化物、类水滑石亦或层状复合金属氢氧化物。这类材料是由相互平行且带有正电荷的层板组成，层间由平衡层板正电荷的阴离子及层间水分子构成。LDHs的性质主要包括：层间阴离子的可交换性、层板组成和结构的可调变性、酸碱双性、结构记忆效应及可剥层等。由于LDHs具有独特的层状结构以及层板组成和层间阴离子具有可调变性，通过向层间引入新的客体阴离子从而使材料的组成结构和性质发生相应变化，而制备具有不同结构的功能性新材料。类水滑石具有阻燃作用，有望通过改性LDHs，改变水滑石的层间环境和改善水滑石与聚合物之间的相容性，增大LDHs的层间距，减小其密度，实现轻质、少添加量和高阻燃效率的低烟、无卤、无毒、环保阻燃剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种类水滑石轻质泡沫隔热材料及其制备方法，以提高隔热阻燃效果。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种硅钨酸插层多元类水滑石轻质隔热材料的制备方法，包括下述的步骤：

（1）采用共沉淀法制备多元类水滑石前驱体；

（2）采用离子交换法，将硅钨酸盐溶液滴入步骤（1）中的多元类水滑石前驱体浆液中，对多元类水滑石前驱体进行改性制得硅钨酸-多元类水滑石；

（3）将步骤（2）所得硅钨酸-多元类水滑石、纳米纤维素、粘接剂混合，经冷冻干燥得到硅钨酸插层多元类水滑石轻质隔热材料。

进一步的，步骤（1）所述共沉淀法是将两种或两种以上的二价金属离子M²⁺的金属盐和/或三价金属离子M³⁺的金属盐配成混合盐溶液，调节pH值为6.5~9.5，升温至60-80℃，经剧烈搅拌、晶化和后处理得到多元类水滑石前驱体。