[发明专利]一种轻质高效SiO2

说明书

本发明涉及一种轻质高效SiO₂气凝胶复合隔热材料的制备方法。通过酸碱两步法、溶胶凝胶法制备出SiO₂溶胶，选用低密度玻璃纤维棉作为增强材料，通过真空浸渍法、二氧化碳超临界干燥法制备出轻质高效SiO₂气凝胶复合隔热材料。该材料具有三维纳米多孔网络结构，既提高了SiO₂气凝胶的隔热性能，改善了SiO₂气凝胶复合材料密度大的问题，又解决了SiO₂气凝胶力学性能差的问题，平衡了SiO₂气凝胶复合材料密度与力学性能间的矛盾，而且其具有良好的热稳定性、化学稳定性、结构稳定性以及低的吸水率，是一种理想的建筑外墙保温材料。该制备方法工艺简捷，反应周期短，具有批量生产的前景。

技术领域

本发明关于建筑外墙隔热材料的应用需求，属于纳米多孔材料的制备工艺领域，涉及一种轻质高效SiO₂气凝胶复合隔热材料的制备方法。

背景技术

随着世界经济的发展，能源危机早就成为了一个世界性的问题。通过采用新型技术，研究一种高效新型环保隔热材料无疑是解决当前能源危机、减缓生态环境恶化最有效的措施之一。良好的隔热保温材料在工业中应用，这将不但有助于减少能源消耗、降低生产成本，而且大大减薄了隔热层厚度，从而减小设备体积，有着巨大的经济效益。

建筑围护结构中，墙体所占面积最大，在建筑能耗中约占30％左右，因而做好外墙的保温隔热是建筑节能中的重点。目前在建筑外墙的保温中基本上只做外保温，而很少做内保温，外保温材料主要采用挤塑聚苯板和EPS保温板等，这些材料作为外墙保温材料，施工上也较繁琐，虽然保温性能较好但是易燃，一旦出现火灾，燃烧还会产生有毒的烟雾，对建筑物和人体都会造成较大的影响。所以，从节能和环保的角度出发，在建筑外墙外保温上拟采用SiO₂气凝胶隔热复合材料，不仅具有优良的保温隔热性能，且耐高温，能够有效削弱太阳辐射对建筑物内部温度的影响；而且施工方便，减少很多的施工工序。

传统隔热材料难以满足以上要求，因而SiO₂气凝胶材料凭借其低导热系数、低密度、耐高温成为研究热点。西安建筑科技大学闫秋会制备了玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板，该材料的短期吸水量为0.72kg/m²，热导率为0.027W/(m·K)，抗压强度为13.6KPa，但因其强度较小，无法应用于外墙保温材料。目前市场上的SiO₂气凝胶产品多为复合产品，但其密度偏大，综合性能较差，应用市场面窄，迫切需要低密度及综合性能优异的SiO₂气凝胶复合隔热材料来满足市场需求。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供了一种轻质高效SiO₂气凝胶复合隔热材料的制备方法。通过酸碱两步法、溶胶凝胶法制备出SiO₂溶胶，选用低密度玻璃纤维棉作为增强材料，通过真空浸渍法、二氧化碳超临界干燥法制备出轻质高效SiO₂气凝胶复合隔热材料。该材料具有三维纳米多孔网络结构，既提高了SiO₂气凝胶的隔热性能，改善了SiO₂气凝胶复合材料密度大的问题，又解决了SiO₂气凝胶力学性能差的问题，平衡了SiO₂气凝胶复合材料密度与力学性能间的矛盾，而且其具有良好的热稳定性、化学稳定性、结构稳定性以及低的吸水率，所以是一种理想的建筑外墙保温材料。制得的SiO₂气凝胶复合材料密度0.025～0.072g/cm³，抗压强度为96-109KPa，抗拉强度为93-106KPa，热导率为0.019-0.023W/(m·K)，吸水率为4％-6％，疏水角为142-153°。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种轻质高效SiO2气凝胶复合隔热材料的制备方法，其具体步骤如下：

(1)玻璃纤维棉的预处理