[发明专利]具有纳米多孔结构的溶剂型树脂隔热保温材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有纳米多孔结构的溶剂型树脂隔热保温材料及其制备方法。所述具有纳米多孔结构的溶剂型树脂隔热保温材料的制备方法，将以溶剂型树脂为骨架其中均匀分散有适量溶剂的预制体加热使树脂熔融溶剂汽化并维持其形态不变，然后通过膨化增大体积至达到所需的孔隙率，冷却得到具有纳米多孔聚合物骨架结构的溶剂型树脂隔热保温材料。

技术领域

本发明属于隔热材料加工与应用领域，主要涉及一种具有纳米多孔结构的溶剂型树脂隔热保温材料及其制备方法。

背景技术

现有的隔热保温材料一般是一种用气体代替凝胶中的液体而本质上不改变凝胶本身的网络结构或体积的特殊凝胶，是水凝胶或有机凝胶干燥后的产物。它具有纳米级的多孔结构和高孔隙率等特点，是目前所知密度小的固体材料之一。该类保温材料于20世纪30年代由Kistler教授首先制得。由于其制备过程烦琐而冗长，价格昂贵且易脆等缺点，在很长一段时间内没有引起关注。自20世纪70年代以来，随着溶胶-凝胶技术的快速发展，以二氧化硅为主的无机隔热保温材料、以间苯二酚/甲醛和三聚氰胺/甲醛缩聚物为代表的合成聚合物隔热保温材料的研究和开发获得了广泛的关注。该类保温材料内大量纳米尺寸的开孔结构赋予了材料超高孔隙率(80％～99.8％)、高比表面积(100～1600m²/g)、超低密度(0.004～0.500g/cm³)等特性，使之在光学、电学、声学、热学和催化等众多领域具有广阔的应用前景。

由专利CN109306147A提出在酸性条件下将有机硅、乙醇、去离子水混合，加入酚醛树脂，再加入氨水，得到的酚醛树脂-二氧化硅复合水凝胶进行密封老化，采用乙醇、正己烷进行溶剂替换，得到含有正己烷溶剂的酚醛树脂-二氧化硅复合凝胶，再进行超临界二氧化碳干燥，得到酚醛树脂-二氧化硅复合隔热保温材料；由专利CN107286884A提出先将纤维素溶解于NaOH/尿素/水溶液得到纤维素溶液，再加入壳聚糖进行共混并将pH调至酸性得到壳聚糖-纤维素混合溶胶，然后与高锰酸钾溶液混合，通过水热法将溶胶体系中的壳聚糖转化为壳聚糖炭的同时，将二氧化锰均匀负载于壳聚糖炭-纤维素溶胶体系中，最后通过冷冻干燥得到二氧化锰-壳聚糖炭-纤维素凝胶脲醛树脂胶添加剂；由专利CN106564235B提出将三聚氰胺、甲醛和水置于反应器中依次加入催化剂、缓冲剂、增溶剂、稳定剂，三聚氰胺完全溶解后加入乳化剂和增塑剂，装入密闭容器中凝胶老化，得到凝胶，然后用无水乙醇和丙酮置换，将置换后的凝胶材料用无水乙醇溶液进行溶剂置换，最后干燥得到三聚氰胺纳米凝胶颗粒。

上述现有的制备工艺中均为针对以溶胶凝胶的制备工艺进行的改善，并没有在干燥方法上提出创新，针对上述工艺存在的问题，本发明人基于长期的实践经验及丰富的专业知识积极加以研究和创新，最终发明一种溶剂型树脂高温膨化制备该类材料的方法，以解决现有技术中的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有纳米多孔结构的溶剂型树脂隔热保温材料及其制备方法。

第一方面，本发明提供的具有纳米多孔结构的溶剂型树脂隔热保温材料的制备方法，包括将以溶剂型树脂为骨架其中均匀分散有适量溶剂的预制体加热使树脂熔融溶剂汽化并维持其形态不变，然后通过膨化增大体积至达到所需的孔隙率，冷却得到具有纳米多孔聚合物骨架结构的溶剂型树脂隔热保温材料。

使预制体中有适量的溶剂，其能在一定温度下汽化使得预制体膨化成孔。能够将树脂完全溶解的溶剂均可使用。溶剂含量太高容易导致孔径太大或者孔径分布不均，溶剂含量太少容易导致膨化的程度不够或者膨化不成功，所以将溶剂含量控制在一定范围内有利于材料孔径均匀分布和控制其孔径大小，提高材料的保温隔热性能。在树脂熔融溶剂汽化使材料体积保持不变、即不发生膨化，可以控制孔径大小和孔径分布。所述维持其形态不变是指使树脂熔融溶剂汽化但不发生膨化。可以通过控制其体积不变来实现维持其形态不变。

一个方案中，将树脂原料溶于溶剂形成溶剂含量占总量5～40wt％的预制体；将所述预制体加热使树脂熔融溶剂汽化并维持其形态基本不变；通过膨化增大材料体积至达到所需的孔隙率，得到具有纳米多孔骨架结构的隔热保温材料。