[发明专利]一种气凝胶隔热复合材料及其制备方法

说明书

公开了一种复合气凝胶，由SiC纳米颗粒，硅溶胶，乙醇，水和二甲基甲酰胺的混合液凝胶化再常压干燥得到；SiC纳米颗粒选自KH‑570改性的SiC纳米颗粒。此外，还公开了该复合气凝胶的制备方法以及由该复合气凝胶得到的气凝胶隔热复合材料及其制备方法。该复合材料不仅隔热保温效果更好；同时力学性能更佳。

技术领域

本发明属于气凝胶纳米材料技术领域；涉及一种气凝胶隔热复合材料及其制备方法。

背景技术

SiO₂气凝胶是一种多孔绝热材料，孔隙率较高(99.8％以上)，孔径在纳米尺度范围内，热导率比室温空气更低(0.013W/(mK))，因而SiO₂气凝胶又称为超级隔热材料，在工业和建筑材料的保温隔热领域应用广泛。

目前为止，国内外制备硅气凝胶主要是以正硅酸乙酯类有机物为硅源，并通过超临界干燥工艺进行制备。利用水玻璃为硅源制备硅气凝胶，容易含有钠离子等杂质，需要进行离子交换等处理。而采用超临界流体干燥技术，虽然能够保持气凝胶材料的完整性和优良的孔隙结构特征，但操作复杂，危险性大，成本高，进一步限制了硅气凝胶材料的大规模应用。

中国专利申请CN107858050A公开了一种SiO₂气凝胶隔热保温涂料，包括按重量份计的以下组分：50-100份基体漆、5-20份SiO₂气凝胶、2-10份具有二氧化钛涂层的空心玻璃微珠、0.05-0.2份二甲基羟基硅油、0.05-0.2份十六烷基三甲基溴化铵、10-25份固化剂和2-10份助剂；所述助剂包括分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂。该SiO₂气凝胶隔热保温涂料中，SiO₂气凝胶配合具有涂层的空心玻璃微珠，协同增效地提高保温隔热作用。

然而，在该专利申请中，SiO₂气凝胶未经任何表面改性，属于疏水性物质，与作为基体漆的丙烯酸乳液相容性不好；同时，SiO₂气凝胶表面能较高，容易发生团聚，同时二次粒子的连接面积较小，导致涂料的隔热保温效果不佳，同时力学性能较差。

针对现有技术存在的上述缺陷，迫切需要寻找一种具有更佳隔热保温效果和力学性能的气凝胶隔热复合材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气凝胶隔热复合材料及其制备方法。所述气凝胶隔热复合材料不仅隔热保温效果更好；同时力学性能更佳。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种复合气凝胶，由SiC纳米颗粒，硅溶胶，乙醇，水和二甲基甲酰胺的混合液凝胶化再常压干燥得到；其特征在于，所述SiC纳米颗粒选自KH-570改性的SiC纳米颗粒。

根据本发明所述的复合气凝胶，其中，SiC纳米颗粒的平均粒径为20-60nm。

根据本发明所述的复合气凝胶，其中，硅溶胶平均粒径为10-20nm，固含量为20-40％。

根据本发明所述的复合气凝胶，其中，SiC纳米颗粒与硅溶胶的重量体积比为(2-4)g：100mL。

根据本发明所述的复合气凝胶，其中，硅溶胶，乙醇和水的体积比为(6-10)：(12-20)：1。

根据本发明所述的复合气凝胶，其中，二甲基甲酰胺加入量为混合液体积的0.5-1.5％。

另一方面，本发明还提供了一种根据本发明所述的复合气凝胶的制备方法，所述制备方法包括：

将SiC纳米颗粒分散于乙醇中，得到SiC分散液；

将硅溶胶，乙醇，水和二甲基甲酰胺加入到SiC分散液中，得到混合液；

混合液凝胶化；

任选地，老化，溶剂交换；

常压干燥。