[发明专利]一种复合气凝胶隔热毡芯材及制备方法

说明书

本发明涉及一种复合气凝胶保温隔热毡芯材及制备方法，包括第一功能层和防护层，其中，第一功能层为增强纤维层，增强纤维层由隔热布复合PBO短纤维组成；第一功能层的内表面复合芯层，芯层为隔热阻燃的瓦楞布，并且芯层与第一功能层通过SiO₂气凝胶复合为一体；其中，SiO₂气凝胶为SiC掺杂的复合气凝胶；防护层设置于第一功能层和芯层外表面，由保温隔热涂料组成。本发明的复合气凝胶保温隔热毡芯材具备高隔热性能、高力学强度，并且不产生气凝胶粉体脱落现象，因此可广泛应用于动车或高铁车厢箱体、商用飞机机体的保温结构。

技术领域

本发明涉及保温隔热材料技术领域，尤其涉及一种复合气凝胶隔热毡芯材及制备方法。

背景技术

随着交通运输行业的不断发展，各种交通工具性能也不断提升，其中，包括保温隔热性能。在各种交通工具中，车体、船体、机身等外层结构是起保温隔热作用的主要结构之一。常见的纤维类隔热芯材有石棉、硅酸铝纤维、玻璃陶瓷纤维、氧化铝纤维和高硅氧纤维等。这些隔热纤维目前可以满足不同温度的需要，应用领域较广，也较常应用于将通运输行业，但导热系数相对较高，保温隔热效果一般。

SiO₂气凝胶是一种轻质、多孔、非晶态、块体的具有三维网络结构的纳米多孔材料，其连续的三维网络结构可在纳米尺度范围内得到有效控制。由于SiO₂气凝胶具有极高孔隙率、极低密度和高比表面积等特点，同时，还具有低导热率等优异性能，因而常用于绝热、隔音、吸附材料的改性。将SiO₂气凝胶添加到纤维材料中，制备纤维基气凝胶隔热复合材料，既能够增加SiO₂气凝胶的强度和隔热性，同时还能降低SiO₂气凝胶的用量，降低成本，因此纤维基气凝胶隔热复合材料成为隔热材料技术领域的研究热点。

然而，现有技术中常见的制备工艺制得的纤维基气凝胶隔热复合材料，在运输、加工和使用的过程中常出现SiO₂气凝胶粉体脱落的情况，不仅降低隔热性能，同时对人体健康造成一定影响。因此，针对如何提高材料的隔热保温性能和力学性能，同时还能够防止SiO₂气凝胶粉体脱落的问题有待进一步的解决。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种复合气凝胶保温隔热毡芯材及制备方法，有效地改善了SiO₂气凝胶粉体脱落的问题，并同时提高了涂料的隔热防火性能和力学性能。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种复合气凝胶保温隔热毡芯材，所述复合气凝胶保温隔热毡芯材包括第一功能层、芯层和防护层，其中，第一功能层为增强纤维层，所述增强纤维层由隔热布复合PBO短纤维组成；

第一功能层的内表面复合芯层，并且芯层为隔热阻燃的瓦楞布，芯层与第一功能层通过SiO₂气凝胶复合为一体；其中，SiO₂气凝胶为SiC掺杂的复合气凝胶；

防护层设置于第一功能层和芯层外表面，且防护层由保温隔热涂料组成。

PBO纤维是聚对苯撑苯并二噁唑纤维(Poly-p-phenylene benzobisoxazole)的简称，具有极高的强度、模量、耐冲击性和极高的耐热性、阻燃性。其短切纤维常用作摩擦材料和密封垫片的补强纤维，以及各种树脂、塑料的增强材料等。本发明创造性的将PBO短纤维与其他普通纤维毡复合，提高了普通纤维毡的强度、耐冲击性、耐热性和阻燃性。

可选地，增强纤维层中的隔热布为陶瓷纤维布。

可选地，防护层包含以下组分：水性树脂、二氧化钛粉末、空心玻璃微珠和助剂。

可选地，水性树脂为丙烯酸乳液。