[发明专利]一种含气凝胶隔热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含气凝胶隔热材料，包括有机发泡材料基材以及分散在基材中的石墨烯气凝胶颗粒和相变微胶囊。制备方法包括如下步骤：聚氯乙烯预膨润、聚氯乙烯塑化、丁腈橡胶与聚氯乙烯熔融共混、低温开炼、模压发泡、切片。本发明提供的含气凝胶隔热材料生产成本低廉，具有优异的防寒性能，密度低，良好的耐弯折性与柔软性，气凝胶粉尘无溢出，可水洗，具有对人体有益的功能。此种含气凝胶隔热材料主要在自然环境低温下作为防寒保温材料使用，特别适合应用在纺织服装、家纺以及户外用品等领域，拓宽了气凝胶的应用范围。

技术领域

本发明涉及隔热保温材料，具体涉及一种含气凝胶隔热材料及其制备方法，属于隔热保温材料技术领域。

背景技术

在寒冷的冬季，人们通常会选择各种防寒保暖材料制成的服装，例如，以羽绒或化纤棉等作填充物的保暖服装，以动物皮毛或仿皮毛材料制的保暖服装，这些服装基本可以满足人们日常的保暖需求。以羽绒做填充物的服饰相对较为轻便，且保暖性尚可，但在潮湿环境保暖性大大下降，同时还有穿着臃肿、易跑绒、难清洗、易霉变等问题，影响穿着体验以及使用寿命。而采用动物皮毛或仿皮毛的保暖服装，保暖性尚可，但存在厚重、活动不便、难护理等问题。防寒保暖新材料一直是人们研究的重点。

气凝胶是一种低密度、高孔隙率的纳米多孔固体材料，是目前隔热性能最好的固体材料。石墨烯是近年来兴起的新兴材料，石墨烯气凝胶结合了石墨烯与气凝胶的多种优异性能，除具备一般气凝胶的通用特性外，还具有优异的远红外性能，对6-14μm波长远红外线法向发射率达88％以上，可辅助促进人体微循环；同时，石墨烯具有抗菌，吸附异味，抗静电等优点。将石墨烯气凝胶应用到纺织服装领域，可大大提升对身体的益处。

相变材料是指在物质发生相变时，可吸收或释放大量能量(即相变焓)的一类材料，相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。相变材料的物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。将相变材料分散成球形小颗粒，然后在表面封装一层性能稳定的壳材，最终形成相变微胶囊。将相变材料微胶囊化，很好的解决了相变材料应用中的问题与难点。

发泡保温材料是密度较低的一类多孔材料，是一种有着细腻孔的产品。这种材料的导热系数低，能够很好的起到保温隔热效果，在隔热防寒领域有着广泛的应用。

如何将上述三类材料的优点结合起来，制成一种新型隔热保温材料，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：

(1)以颗粒、块状、膜状形式制造的气凝胶具有高脆性，单独存在时不耐外力冲击，应用受到局限；

(2)现有有机柔性气凝胶批量生产难度大，成本高，目前不适合民用市场的使用；

(3)现有气凝胶粉末复合无机纤维毡产品，重量高、弯折性差、气凝胶粉尘容易溢出，对于要求重量较轻、柔软、需经常弯折、水洗等使用场景有很大局限性；

(4)当气凝胶应用在人体表面的防寒材料时，会出现使人体感过热的情况。

为了解决上述技术问题，本发明将气凝胶材料、相变材料、发泡材料的优点结合，提供一种新型的隔热材料。本发明以石墨烯气凝胶颗粒以及相变微胶囊材料作为主要改性填料，有机发泡材料作为基材，共混后制备含石墨烯气凝胶的复合材料。技术方案如下：

本发明的第一方面，提供了一种含气凝胶隔热材料，包括有机发泡材料基材以及分散在基材中的石墨烯气凝胶颗粒和相变微胶囊。

在一些实施例中，石墨烯气凝胶颗粒与相变微胶囊的平均粒径小于15微米。

在一些实施例中，石墨烯气凝胶颗粒与相变微胶囊的平均粒径范围是100～500纳米。

在一些实施例中，有机发泡材料选用丁腈橡胶与聚氯乙烯共混发泡材料。