[发明专利]一种蜂窝状纳米孔结构复合隔热材料及其制备方法

权利要求书

1.一种蜂窝状纳米孔结构复合隔热材料，其特征在于，按重量比组分包括：超细玻璃纤维55～92wt％、气凝胶12～45wt％、遮光剂1.5～6wt％和抗水改性剂0.15～2.25wt％；其中所述超细玻璃纤维由：SiO2：57.5～73.5wt％，Na2O+K2O：8～10.5wt％，Al2O3+MgO+CaO：15.5～24wt％，B2O3：4～8wt％，Fe2O3+ZnO+BaO：＜1.3wt％。

2.如权利要求1所述的一种蜂窝状纳米孔结构复合隔热材料，其特征在于，所述超细玻璃纤维的纤维直径98.5％都正态分布在0.6～2.4μm。

3.如权利要求1所述的一种蜂窝状纳米孔结构复合隔热材料，其特征在于，所述气凝选用SiO2、ZrO2、B2O3、Al2O3、BN、富勒烯、石墨烯和碳纳米管气凝胶的一种或几种，平均孔径99.9％都正态分布在25～40nm。

4.如权利要求1所述的一种蜂窝状纳米孔结构复合隔热材料，其特征在于，所述遮光剂选用TiO2,SiC,Fe3O4,B4C和炭黑中的一种或几种，含量占复合隔热材料总重量的1.5～6wt％。

5.如权利要求1所述的一种蜂窝状纳米孔结构复合隔热材料，其特征在于，所述抗水改性剂选用三甲基氯硅烷、六甲基二硅烷、六甲基硅氧烷和羟基氨基硅油中的一种或几种，含量占复合隔热材料总重量的0.15～2.25wt％。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种蜂窝状纳米孔结构复合隔热材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据所述超细玻璃纤维组分选取适量的废旧平板玻璃、石英砂、钠长石、钾长石、硼砂、纯碱、方解石、白云石、氧化锌和碳酸钡，并按比例混合均匀后投入到窑炉中进行熔炼，煅烧成均匀成分的玻璃液后流入高速旋转的离心盘，最后甩出纤维直径均匀的超细玻璃纤维；

(2)将制备出的超细玻璃纤维完全浸渍与分散于气凝胶前驱体、遮光剂和抗水改性剂的混合溶液中，再将含有分散纤维的混合溶液进行完全冷冻成型；

(3)将冷冻成型的混合体进行真空冷冻干燥，使得气凝胶纳米颗粒原位生长于超细玻璃纤维表面形成纳米孔复合体；

(4)将纳米孔复合体在氮气氛围煅烧，最终制得该蜂窝状纳米孔结构复合隔热材料。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，按质量份计称取57～83份废旧平板玻璃、9～16份石英砂、3～9份纯碱、1.5～5份钾长石、0.5～5.5份钠长石、1～6份硼砂、2.5～10.5份白云石、4～9.5份方解石、0.5～1份氧化锌和0.5～2.5份碳酸钡。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述玻璃液的温度为1290±10℃，高速旋转离心盘的温度为970±10℃；所述玻璃液引流入离心机时玻璃液流量为225～455kg/h，离心盘旋转速为2050～2350r/min。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述气凝胶前驱体溶液中各原料摩尔比为：n(H2O):n(NaOH)＝1:8×10-4～1:1×10-3，所述混合溶液的分散在剪切速率为10000～14000rpm下分散5～8min,所述混合溶液冷冻成型在平均冷冻速率为5℃·min-1进行10～15min。

10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述真空冷冻干燥的真空度为40～65Pa,冷冻干燥温度-35～-5℃，冷冻干燥时间10～16h。

11.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述氮气氛围中煅烧的升温速度5℃·min-1，550～700℃氮气氛围中煅烧25～45min并保温1～1.5h。