一种保温材料及其制备方法属于保温材料制备
技术领域：
，主要涉及一种二氧化硅气凝胶保温材料及其制备方法。
背景技术：
：气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度很小的固体之一。密度为3千克每立方米。因为密度极低，目前最轻的气凝胶仅有0.16毫克每立方厘米，比空气密度略低，所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”。由于里面的颗粒非常小（纳米量级），所以可见光经过它时散射较小（瑞利散射），就像阳光经过空气一样。因此，它也和天空一样看着发蓝（如果里面没有掺杂其它东西），如果对着光看有点发红。（天空是蓝色的，而傍晚的天空是红色的）。由于气凝胶中一般80%以上是空气，所以有非常好的隔热效果，一寸厚的气凝胶相当20至30块普通玻璃的隔热功能。即使把气凝胶放在玫瑰与火焰之间，玫瑰也会丝毫无损。现有的民用保温材料通常采用聚苯乙烯、聚氨酯等有机材料，导热系数低，不燃高温不分解的特点，不仅可以提高保温性能，而且降低了火灾等安全隐患。将气凝胶应用到保温材料中逐渐引起人们的注意，但现有技术种的气凝胶与保温材料的强度不高，制备工艺繁琐复杂，得不到很好的推广。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明公开了一种二氧化硅气凝胶保温材料及其制备方法，强度高、导热系数低，制备过程简单，利于推广。本发明的目的是这样实现的：一种二氧化硅保温材料，包括按重量比的下列组分：二氧化硅气凝胶溶胶20-40份，水15-35份，玻璃纤维10-20份，硅纳米管5-8份和活性剂0.5-2份。所述二氧化硅气凝胶溶胶由下列重量份的原料制成：正硅酸乙酯33-42份，无水乙醇35-60份，氨水0.3-2.5份，三甲基氯硅烷1.5-4份，正己烷3-6份，六甲基二硅氮烷2-3份，去离子水3-4和草酸0.3-0.8份。所述正硅酸乙酯和无水乙酯的摩尔比为1:14。所述活性剂为氧化铝粉。基于所述一种二氧化硅保温材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将玻璃纤维放入高温炉中进行热处理；步骤二、将二氧化硅气凝胶溶胶和水混合，使其溶解；步骤三、将硅纳米管、活性剂添加到步骤二中的溶液中；步骤四、将步骤一中所述玻璃纤维溶液添加至步骤三的溶液中；步骤五、将步骤四中所得的溶液进行干燥。步骤一所述热处理的温度范围在400℃-550℃之间。步骤五所述干燥过程的温度范围为40℃-90℃。步骤二所述二氧化硅气凝胶溶胶的制备方法包括以下步骤：步骤1、将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合并搅拌均匀；步骤2、加入草酸溶液，调节PH值至3-4；步骤3、将步骤2中的溶液进行水解，利用氨水溶液调节PH值至7-8；步骤4、将步骤3所述溶液进行老化处理。本发明与现有技术相比具有如下有益效果，本发明制备的二氧化硅气凝胶保温材料而稳定性更好、将长纤维和纳米管与气凝胶材料融合，导热系数达到0.011W/（㎡·K），大大提高了保温材料的隔热性能，增强了保温效果，长纤维周围的应力场形成保护屏障，阻断裂纹的持续增长，纤维之间相互粘连，纤维之间的桥接和拔出均可以消耗掉裂纹产生阻断力，有效的增加了保温材料的柔韧度；由于二氧化硅气凝胶本身存在一定的骨架结构，通过纳米管的结构，将纳米的网络结构与气凝胶的骨架结构融合，一种新型的缓冲保温结构，增强了保温材料的整体隔热性能和韧性。具体实施方式下面对本发明具体实施方式作进一步详细描述。实施例一：本实施例一种二氧化硅保温材料，包括按重量比的下列组分：二氧化硅气凝胶溶胶20份，水15份，玻璃纤维10份，硅纳米管5份和氧化铝粉0.6份。所述二氧化硅气凝胶溶胶由下列重量份的原料制成：正硅酸乙酯35份，无水乙醇40份，氨水1.2份，三甲基氯硅烷3份，正己烷6份，六甲基二硅氮烷2份，去离子水3份和草酸0.6份。二氧化硅气凝胶的制备过程为：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照摩尔比为1:14:6.23的比例配置溶液，搅拌均匀后，加入0.75mol/L的草酸溶液，调节PH至4；将所得溶液水解15小时，在加入0.5mol/L的氨水溶液，将水解后的溶液的PH值调节至7，搅拌精致凝胶；再加入无水乙醇进行老化12h，采三甲基氯硅烷对湿凝胶进行改性，再利用六甲基二硅氮烷进行第二次改性，利用正己烷洗去残留的改性液；最后放入干燥箱种，在80摄氏度、100摄氏度和120摄氏度下分别干燥4h、3h和1.5h，干燥完成后得到二氧化硅气凝胶。基于所述一种二氧化硅保温材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照100mm*100mm的规格裁剪玻璃纤维，将裁剪好的玻璃纤维放在高温炉种进行热处理，在120min种以固定的加热率达到加热温度，达到制定温度后保持200min，然后冷却到室温；所述处理温度为400℃；步骤二、将二氧化硅气凝胶溶胶、分散剂和水混合，使其溶解；步骤三、将硅纳米管、活性剂添加到步骤二中的溶液中；步骤四、将步骤一中所述玻璃纤维溶液添加至步骤三的溶液中；步骤五、将步骤四中所得的溶液进行干燥，干燥过程的温度为85℃。实施例二：本实施例与实施例一的区别在于玻璃纤维的热处理温度为450℃；实施例三：本实施例与实施例一的区别在于玻璃纤维的热处理温度为500℃；实施例四：本实施例一种二氧化硅保温材料，包括按重量比的下列组分：二氧化硅气凝胶溶胶30份，水28份，玻璃纤维15份，硅纳米管6份和氧化铝粉0.9份。所述二氧化硅气凝胶溶胶由下列重量份的原料制成：正硅酸乙酯35份，无水乙醇40份，氨水1.2份，三甲基氯硅烷3份，正己烷6份，六甲基二硅氮烷2份，去离子水3份和草酸0.6份。二氧化硅气凝胶的制备过程为：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照摩尔比为1:14:6.23的比例配置溶液，搅拌均匀后，加入0.75mol/L的草酸溶液，调节PH至4；将所得溶液水解15小时，在加入0.5mol/L的氨水溶液，将水解后的溶液的PH值调节至7，搅拌精致凝胶；再加入无水乙醇进行老化12h，采三甲基氯硅烷对湿凝胶进行改性，再利用六甲基二硅氮烷进行第二次改性，利用正己烷洗去残留的改性液；最后放入干燥箱种，在80摄氏度、100摄氏度和120摄氏度下分别干燥4h、3h和1.5h，干燥完成后得到二氧化硅气凝胶。基于所述一种二氧化硅保温材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照100mm*100mm的规格裁剪玻璃纤维，将裁剪好的玻璃纤维放在高温炉种进行热处理，在120min种以固定的加热率达到加热温度，达到制定温度后保持200min，然后冷却到室温；所述处理温度为400℃；步骤二、将二氧化硅气凝胶溶胶、分散剂和水混合，使其溶解；步骤三、将硅纳米管、活性剂添加到步骤二中的溶液中；步骤四、将步骤一中所述玻璃纤维溶液添加至步骤三的溶液中；步骤五、将步骤四中所得的溶液进行干燥，干燥过程的温度为85℃。实施例五：本实施例与实施例四的区别在于玻璃纤维的热处理温度为450℃；实施例六：本实施例与实施例四的区别在于玻璃纤维的热处理温度为500℃；实施例七：本实施例一种二氧化硅保温材料，包括按重量比的下列组分：二氧化硅气凝胶溶胶40份，水35份，玻璃纤维20份，硅纳米管8份和氧化铝粉1.5份。所述二氧化硅气凝胶溶胶由下列重量份的原料制成：正硅酸乙酯35份，无水乙醇40份，氨水1.2份，三甲基氯硅烷3份，正己烷6份，六甲基二硅氮烷2份，去离子水3份和草酸0.6份。二氧化硅气凝胶的制备过程为：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照摩尔比为1:14:6.23的比例配置溶液，搅拌均匀后，加入0.75mol/L的草酸溶液，调节PH至4；将所得溶液水解15小时，在加入0.5mol/L的氨水溶液，将水解后的溶液的PH值调节至7，搅拌精致凝胶；再加入无水乙醇进行老化12h，采三甲基氯硅烷对湿凝胶进行改性，再利用六甲基二硅氮烷进行第二次改性，利用正己烷洗去残留的改性液；最后放入干燥箱种，在80摄氏度、100摄氏度和120摄氏度下分别干燥4h、3h和1.5h，干燥完成后得到二氧化硅气凝胶。基于所述一种二氧化硅保温材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照100mm*100mm的规格裁剪玻璃纤维，将裁剪好的玻璃纤维放在高温炉种进行热处理，在120min种以固定的加热率达到加热温度，达到制定温度后保持200min，然后冷却到室温；所述处理温度为400℃之间；步骤二、将二氧化硅气凝胶溶胶、分散剂和水混合，使其溶解；步骤三、将硅纳米管、活性剂添加到步骤二中的溶液中；步骤四、将步骤一中所述玻璃纤维溶液添加至步骤三的溶液中；步骤五、将步骤四中所得的溶液进行干燥，干燥过程的温度为85℃。实施例八：本实施例与实施例七的区别在于玻璃纤维的热处理温度为450℃；实施例九：本实施例与实施例七的区别在于玻璃纤维的热处理温度为500℃；实施例十：本实施例一种二氧化硅保温材料，包括按重量比的下列组分：二氧化硅气凝胶溶胶5份，水5份，玻璃纤维3份，硅纳米管1份和氧化铝粉0.3份。所述二氧化硅气凝胶溶胶由下列重量份的原料制成：正硅酸乙酯35份，无水乙醇40份，氨水1.2份，三甲基氯硅烷3份，正己烷6份，六甲基二硅氮烷2份，去离子水3份和草酸0.6份。二氧化硅气凝胶的制备过程为：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照摩尔比为1:14:6.23的比例配置溶液，搅拌均匀后，加入0.75mol/L的草酸溶液，调节PH至4；将所得溶液水解15小时，在加入0.5mol/L的氨水溶液，将水解后的溶液的PH值调节至7，搅拌精致凝胶；再加入无水乙醇进行老化12h，采三甲基氯硅烷对湿凝胶进行改性，再利用六甲基二硅氮烷进行第二次改性，利用正己烷洗去残留的改性液；最后放入干燥箱种，在80摄氏度、100摄氏度和120摄氏度下分别干燥4h、3h和1.5h，干燥完成后得到二氧化硅气凝胶。基于所述一种二氧化硅保温材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照100mm*100mm的规格裁剪玻璃纤维，将裁剪好的玻璃纤维放在高温炉种进行热处理，在120min种以固定的加热率达到加热温度，达到制定温度后保持200min，然后冷却到室温；所述处理温度为400℃之间；步骤二、将二氧化硅气凝胶溶胶、分散剂和水混合，使其溶解；步骤三、将硅纳米管、活性剂添加到步骤二中的溶液中；步骤四、将步骤一中所述玻璃纤维溶液添加至步骤三的溶液中；步骤五、将步骤四中所得的溶液进行干燥，干燥过程的温度为85℃。实施例十一：本实施例与实施例十的区别在于玻璃纤维的热处理温度为450℃；实施例十二：本实施例与实施例十的区别在于玻璃纤维的热处理温度为500℃；实施例十三：本实施例一种二氧化硅保温材料，包括按重量比的下列组分：二氧化硅气凝胶溶胶50份，水40份，玻璃纤维30份，硅纳米管15份和氧化铝粉2份。所述二氧化硅气凝胶溶胶由下列重量份的原料制成：正硅酸乙酯35份，无水乙醇40份，氨水1.2份，三甲基氯硅烷3份，正己烷6份，六甲基二硅氮烷2份，去离子水3份和草酸0.6份。二氧化硅气凝胶的制备过程为：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照摩尔比为1:14:6.23的比例配置溶液，搅拌均匀后，加入0.75mol/L的草酸溶液，调节PH至4；将所得溶液水解15小时，在加入0.5mol/L的氨水溶液，将水解后的溶液的PH值调节至7，搅拌精致凝胶；再加入无水乙醇进行老化12h，采三甲基氯硅烷对湿凝胶进行改性，再利用六甲基二硅氮烷进行第二次改性，利用正己烷洗去残留的改性液；最后放入干燥箱种，在80摄氏度、100摄氏度和120摄氏度下分别干燥4h、3h和1.5h，干燥完成后得到二氧化硅气凝胶。基于所述一种二氧化硅保温材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照100mm*100mm的规格裁剪玻璃纤维，将裁剪好的玻璃纤维放在高温炉种进行热处理，在120min种以固定的加热率达到加热温度，达到制定温度后保持200min，然后冷却到室温；所述处理温度为400℃之间；步骤二、将二氧化硅气凝胶溶胶、分散剂和水混合，使其溶解；步骤三、将硅纳米管、活性剂添加到步骤二中的溶液中；步骤四、将步骤一中所述玻璃纤维溶液添加至步骤三的溶液中；步骤五、将步骤四中所得的溶液进行干燥，干燥过程的温度为85℃。实施例十四：本实施例与实施例十三的区别在于玻璃纤维的热处理温度为450℃；实施例十五：本实施例与实施例十三的区别在于玻璃纤维的热处理温度为500℃；以上实施例的保温材料的性能如下表所示：导热系数实施例一0.0203实施例二0.0162实施例三0.0174实施例四0.0125实施例五0.0115实施例六0.0123实施例七0.0264实施例八0.0248实施例九0.0257实施例十0.0328实施例十一0.0296实施例十二0.0287实施例十三0.0301实施例十四0.0286实施例十五0.0267当前第1页1 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