[发明专利]一种湿法成型柔性纳米隔热材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种湿法成型柔性纳米隔热材料及其制备方法。该方法以各类纳米粉体为隔热组元、陶瓷纤维为力学增强体、遮光剂为抗辐射剂，将各组分均匀混合于含有分散剂的水溶液中；向混合物料中加入柔性增强粘结剂，搅拌分散均匀后，进行真空抽滤得到纳米隔热湿片；经压滤模压压制、常压干燥，获得柔性纳米隔热材料。该方法解决了传统干法制备材料过程中粉尘污染问题，同时制备的材料具有良好的柔性和隔热性能，未来在隔热、保温等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种柔性纳米隔热材料及其制备新方法，具体涉及一种基于湿法成型的柔性纳米隔热材料及其制备方法。

背景技术

纳米隔热材料是以纳米粉体和纤维为主体原料制备，具有成本低、可设计性强、耐高温以及导热系数低等特点，在各类工业过程的保温隔热领域有着巨大的应用前景。传统的纳米隔热材料多采用干法获得，首先将粉体和纤维以机械融合的方式混合分散，再将混合好物料进行模压压制，最后脱模获得刚性的纳米隔热材料。现阶段，干法制备纳米隔热材料存在两个问题，一是分散和压制过程大量粉体不可避免的进入到工作环境中，既会污染环境又造成工作人员的身体伤害；二是干法分散难以分散高含量和长纤维，导致制备出的材料均为刚性材料无柔性，限制了纳米隔热材料在复杂曲率物体的保温隔热领域的应用。

近些年来，湿法成型纳米隔热材料得到研究者的重视，已有相关研究报道了湿法成型的过程，解决了粉尘污染问题。其中，相关研究报道冷冻浇注的方法制备纳米隔热材料，将纤维粉体分散于TBA和水中，然后注模冷冻固化，经冷冻干燥获得纳米隔热材料；该方法获得纳米隔热材料收缩率小，但是制备过程复杂，涉及有机溶剂的使用且材料为刚性材料。除此之外，有研究者采用湿法浇筑模压压制成型方法制备纳米隔热材料，该方法制备过简单，但是获得的纳米隔热材料常压干燥收缩率大、导热系数大且材料为刚性材料。因此，急需开展湿法成型柔性的纳米隔热材料及其制备方法的研究，克服现有方式方法的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性纳米隔热材料的制备方法，是一种基于湿法成型的柔性纳米隔热材料制备新方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种湿法成型的柔性纳米隔热材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将陶瓷纤维加入含有分散剂的水溶液中，通过机械搅拌进行分散，待体系分散均匀后，向其中加入纳米粉体和红外遮光剂，进行多组分的物料湿法混合；

2)向上述湿法混合物料中加入粘结剂，搅拌分散均匀后可得湿法混合浆料，用于柔性纳米隔热材料的制备；

3)将混合浆料置于真空抽滤装置中进行抽滤，获得具有一定厚度的纳米隔热湿片，再经压滤模压压制，最后经常压干燥获得柔性纳米隔热材料。

进一步地，步骤1)，陶瓷纤维类别为莫来石纤维、氧化铝纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、氧化锆纤维等材料中的一种或几种；陶瓷纤维的直径为3-20um，纤维长度为3-50mm。

进一步地，步骤1)，纳米粉体包括亲疏水二氧化硅纳米粉体、亲疏水氧化铝纳米粉体以及氧化锆粉体等，所述纳米粉体的粒径为10-500nm；红外遮光剂为石墨微粉、碳化硅微粉、碳化硅晶须、二氧化钛微粉以及钛酸钾晶须等可抗红外辐射的组分。

进一步地，步骤1)，分散剂可以是明胶、淀粉、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等水溶性高分子，或十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵等表面活性剂等；分散剂的浓度控制在0.01-10％。

进一步地，步骤1)，纳米粉体与陶瓷纤维的质量比例控制在5:1-1:10；纳米粉体与红外遮光剂的质量比例控制10:1-1:5。

进一步地，步骤2)，粘结剂包括无机、有机粘结剂中的一种或几种，无机粘结剂主要有硅溶胶、铝溶胶、硅酸钠、磷酸铝等，有机粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、芳纶、腈纶等短切有机纤维。