[发明专利]一种高分散气凝胶母粒及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及保温隔热材料领域，具体涉及C04B38/08技术领域，更具体地，本发明涉及一种高分散气凝胶纤维母粒及其制备方法和应用。所述高分散气凝胶母粒由气凝胶膏料与树脂基体混合制成；气凝胶膏料与树脂基体的重量比为1：(0.5‑10)；气凝胶母粒中的气凝胶粉体含量为0.35～13wt％；气凝胶母粒中的气凝胶粉体占树脂基体的0.4～29.5wt％。采用密度匹配的气凝胶膏料与树脂基体混合造粒，解决了因气凝胶密度太低导致的分散问题，同时避免了制备母粒过程中存在的下料困难等问题，所得到的气凝胶母粒兼顾较好的成型性，保温隔热性能和加工性。本发明的方法可实现多浓度多类型的保温隔热母粒制备，形成丰富的系列产品。

技术领域

本发明涉及保温隔热材料领域，具体涉及C04B38/08技术领域，更具体地，本发明涉及一种高分散气凝胶纤维母粒及其制备方法和应用。

背景技术

气凝胶是一种具有“无穷多”纳米级孔洞的材料，极高的孔隙率导致其密度和导热系数都十分低，在保温隔热领域具有巨大的应用潜力。目前在纺织领域的保暖纤维研发中，国内外均在探索新路径，即采用气凝胶与化学纤维结合制备纤维。采用气凝胶粉料与塑料粉料共混制备功能母粒，因气凝胶太轻，导致分散很差，造粒过程会出现下料困难或粒料不均匀等各种问题。此外，随着人们对环保需求的增加，常规采用气凝胶粉体直接与物料混合造粒，会造成粉尘污染，存在各种潜在风险。因此，探索一种将气凝胶有效与物料混合均匀，是目前亟需解决的问题。

中国专利申请文献CN112410922 A“一种含气凝胶聚酯纤维的制备方法”，将气凝胶微球与第一聚酯树脂粉体混合，得到均匀混合粉体，再与第二聚酯树脂切片均匀混合挤出造粒，再与第三聚酯树脂切片均匀混合后熔融纺丝，在一些实施例中，添加分散剂和抗氧剂，但实际上未能解决气凝胶与塑料粉料直接混合过程中不相容的问题。中国专利申请文献CN111534007 A“一种复方抗病毒抗菌多功能纤维母粒及制备与应用”，公开了采用气凝胶作为各种抗病毒与抗菌的载体，再与各种纤维基体混合后通过多种纺丝方法纺丝，制备出具有保温隔热效果的抗病毒抗菌的纤维。通过在气凝胶结构中负载物质，可以改善与纤维基体混合时的分散性能，但借助气孔结构作为载体会对气凝胶保温性能会产生影响。

中国专利申请文献CN110305340 A“一种气凝胶复合塑料母粒及其制备方法和应用”，使用水性树脂与气凝胶混合获得混合液，然后喷雾干燥造粒后分散进入塑料基体中再次造粒，造粒前隔热保温功能母粒中的树脂无法去除，导致母粒基体的基本性能改变，并且多次造粒会降低效率。中国专利申请文献CN111533990A“隔热保温母粒及其制备方法”，将第一聚合物与纳米孔隙材料在柱塞挤出机料筒中加热至部分塑化后启动柱塞，挤出造粒得到预混料，再和第二聚合物混合用双螺杆挤出造粒，但依专利来看，“位于外周熔融态第一聚合物颗粒便能够包覆在纳米孔隙材料表面”，必须确保在料筒中一直存在熔融态第一聚合物。

因此，有必要提出一种可将气凝胶与纤维基体有效混合的方法，并可实现连续式高效生产的方法。

发明内容

为了解决膏料与树脂基体制备气凝胶母粒时密度不匹配，气凝胶粉体在母粒中分散不均匀以及在造粒过程中下料困难的技术问题，本申请第一方面提供了一种高分散气凝胶母粒；所述高分散气凝胶母粒由气凝胶膏料与树脂基体混合制成。

在一些优选的实施方式中，所述气凝胶膏料与树脂基体的重量比为1：(0.5～10)。本申请采用密度匹配的气凝胶膏料与树脂基料，优化气凝胶母粒的机械性能。

在一些优选的实施方式中，所述气凝胶母粒中的气凝胶粉体含量为0.35～13wt％，所述气凝胶膏料中的气凝胶粉体占树脂基体的0.4～29.5wt％。

在一些优选的实施方式中，按照重量份计，所述气凝胶膏料的原料包括，30～50份气凝胶粉体，100份水，1.2～5.3份表面活性剂和110～910份陶瓷粉体。

在一些优选的实施方式中，所述气凝胶粉体具体为疏水性气凝胶粉体，所述陶瓷粉体具有红外反射功能，优化气凝胶母粒的保温绝热性能。