一种纳米保温板的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及纳米保溫材料技术领域，具体设及一种W二氧化娃气凝胶粉体为填充 料的纳米保溫板的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济全球化的迅猛发展，人类对于能源的需求量急剧攀升，粗放式的能源利 用方式已越来越难W适应日益严峻的能源形势，如何提高能源利用率，降低能耗成为世界 各国研究的重大课题。特别是在我国，发电、冶金冶炼、石油化工、建筑陶瓷等行业的能源消 耗均比发达国家同行业高2-5倍，能源利用率普遍低下的运一现状直接影响着国民经济可 持续快速发展的步伐。
[0003] 一般来说，工业生产中的节能渠道基本分为Ξ大类：第一类是先进的技术工艺流 程；第二类是先进精良的生产设备；第Ξ类是优良的节能材料。对于节能材料而言，保溫隔 热材料是其中研究和应用最为广泛的一大类。根据材质的不同，保溫隔热材料又可进一步 分为有机绝热材料、无机绝热材料和金属绝热材料，其中，目前常用的无机绝热材料主要是 W陶瓷纤维、晶须、陶瓷空屯、球等为原料所制成的孔径集中在几微米到几毫米的微孔陶瓷 材料，运种材料的常溫导热系数通常大于0. 04W/(m·K)，其隔热性能远不能满足高效隔热 领域如航空、航天、船舶等行业的需求。为了降低材料的导热系数，提高材料的隔热性能，需 要在保证材料有足够孔隙率的基础上进一步减小材料的孔径尺寸。
[0004] 随着纳米技术的发展，气凝胶材料问世，它是一种结构可控的纳米多孔轻质材 料，99%的成分是由气体组成，使得气凝胶成为目前已知质量最轻的固体物质，同时也是 无机绝热领域热导率最低的材料。尤其是二氧化娃气凝胶，其在常溫常压下的热导率为 0. 012-0. 015W/(m·K)，远低于普通无机绝热材料。但纯的二氧化娃气凝胶的机械强度低、 初性差，导致材料尺寸的稳定性较差，也限制了其在施工上的可操作性。因此，如何改善二 氧化娃气凝胶材料的力学性能，是现阶段研究的一个重要方向。 阳0化]中国专利文献CN101628804A公开了一种气凝胶绝热复合材料的制备方法，包括， 将正娃酸乙醋、无水乙醇、去离子水、盐酸按摩尔比1 : 10 : 3 : 0.015配成娃溶胶，加入 上述8 %二氧化娃气凝胶粉末、3 %二氧化铁、10 %高岭±化及8 %娃酸侣纤维，然后加入浓 度为1 %的氨水，采用诱注工艺成型，并置于室溫下老化120小时，进行常压干燥，即制得容 重为300kg/m3,常溫下热导率为0. 05W/(m·Κ)的绝热复合材料。上述技术将二氧化娃气凝 胶与高岭±、娃酸侣纤维配合使用，并利用娃溶胶的粘结作用，再通过诱注工艺成型，有利 于提高材料的机械强度。
[0006] 但在上述技术中，由于娃溶胶运一液料成分的使用量相对于二氧化娃气凝胶粉、 二氧化铁、高岭上、娃酸侣纤维等干固型成分，占总物料重量的50-70%，那么当干固型成分 与液料成分混合时，娃溶胶中的乙醇、水等溶剂会大量进入气凝胶的纳米孔中，在后续的干 燥处理过程中，运些溶剂又会从气凝胶的孔隙中挥发出来，而溶剂挥发时溶剂的表面张力 会破坏纳米气凝胶粉的微结构，最终导致材料的空隙巧塌，密度增大，从而造成保溫隔热性 能下降，因此，上述现有技术很难制备出隔热性能更好的绝热材料。另外，上述技术中二氧 化娃气凝胶的用量占比太低，同样难W制备得到绝热性能更好的纳米保溫板。因此，如何对 现有技术中的纳米保溫板的原料配比及制备方法进行改进W克服上述技术缺陷，依然是本 领域亟待解决的一个技术难题。
【发明内容】
[0007] 本发明所解决的技术问题是现有技术中的纳米保溫板不能兼具隔热性能好和机 械强度高的运一缺陷，进而提供一种保溫隔热性能好、且机械强度高的纳米保溫板的制备 方法。
[0008] 为此，本发明实现上述目的的技术方案为：
[0009] 一种纳米保溫板的制备方法，包括如下步骤：
[0010] 混合步骤：将二氧化娃气凝胶粉体与红外遮蔽剂、短切纤维按质量比为 1 : (0.1-0. 5) : (0.01-0. 1)的比例混合均匀，形成混合物；
[0011] 正娃酸溶液的制备步骤：在酸催化剂的存在下，将娃酸醋与水按摩尔比为 1 : (18-36)的比例混合，揽拌下进行反应，控制反应体系的抑值小于3,静置，即得正娃酸 溶液；
[0012] 润湿步骤：W喷雾的方式将所述正娃酸溶液喷洒至处于揽拌状态下的所述混合物 上，得润湿料；所述正娃酸溶液的加入量不大于所述混合物的质量的20%;
[0013] 成型步骤：将所述润湿料成型为板材；
[0014] 养护步骤：在氨气氛围中，对所述板材进行养护处理，得养护板；
[0015] 干燥步骤：对所述养护板进行干燥处理，即制得纳米保溫板。
[0016] 所述二氧化娃气凝胶粉体的粒径为500-1200目，孔径为20-50nm。
[0017] 所述纤外遮蔽剂为纳米娃酸错、纳米氧化错、超细铁白粉、真空陶瓷微球、纳米氧 化铁或纳米氧化侣中的一种或几种；其中所述超细铁白粉的粒度为0. 1-0. 5微米。
[0018] 所述短切纤维为PET纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、娃酸侣纤维、高娃氧纤维或莫 来石纤维中的一种或几种，所述短切纤维的长度为6-30mm。
[0019] 所述酸催化剂中的摩尔浓度为0. 2mol/L;所述酸催化剂中的Η+与所述娃酸醋 的摩尔比为化025-0. 2) : 5。
[0020] 所述娃酸醋为正娃酸甲醋、正娃酸乙醋、正娃酸丙醋或正娃酸下醋中的一种或几 种。
[0021] 在所述润湿步骤中，揽拌所述混合物的转速为200-80化/min。
[0022] 所述混合物与所述板材的密度之比为化5-3.5) : 1。
[0023] 在所述正娃酸溶液的制备步骤中，静置12-4化；
[0024] 在所述养护步骤中，养护24小时；
[0025]在所述干燥步骤中，溫度为150-300°C，时间为24小时。
[00%] 在所述润湿步骤中，还包括，在加入所述正娃酸溶液之前，W喷雾的方式将粘结剂 加入至所述混合物中；
[0027] 所述粘结剂为憐酸二氨侣水溶液和/或娃溶胶，所述粘结剂的抑值小于3 ;在所 述憐酸二氨侣水溶液中憐酸二氨侣的质量含量为66. 7%;所述憐酸二氨侣与所述娃溶胶的 质量比为3 : 1。
[0028] 本发明的上述技术方案具有如下优点：
[0029] 1、本发明提供的纳米保溫板的制备方法，首创性地W二氧化娃气凝胶作为制备保 溫板的主要原料，将气凝胶与红外遮蔽剂、短切纤维混匀形成混合物。纤外遮蔽剂的加入能 使其与二氧化娃气凝胶产生分子水平的复合，促使气凝胶充分发挥其纳米多孔结构对固体 传热和空气对流传热的良好阻隔作用，同时又能有效阻隔红外福射传热；短切纤维具有结 构增强作用，有利于提高保溫板在各个维度的机械强度。
[0030] 本发明的制备方法首创性地采用喷雾的方式将正娃酸溶液喷洒至干固型粉体状 的混合物上，通过不断揽拌使得正娃酸溶液能够恰好润湿该混合物，那么在后续的氨气养 护过程中，位于混合物表面的正娃酸分子中所含的活性径基会发生脱水缩合反应而形成Ξ 维立体网络的二氧化娃骨架结构，使得二氧化娃气凝胶粉体能够完全填充于该骨架中，从 而不仅为大量的二氧化娃气凝胶粉体的压制成型提供了可能性，更重要的是还大幅提升了 保溫板的力学性能。并且，本发明W喷雾方式润湿混合物所形成的润湿料仅能达到局部饱 和状态，运样可防止大量溶剂进入二氧化娃气凝胶的纳米孔中，W避免干燥过程中多孔结 构的巧塌，从而有效确保了由气凝胶为填充料所制得的纳米保溫板的保溫绝热性能。综上， 本发明的制备方法通过采用喷雾的方式将正娃酸溶液喷洒至混合物上，最大限度地保留了 二氧化娃气凝胶的纳米多孔结构，从而确保最终制得的保溫板具备良好的保溫绝热性能。
[0031] 同时，本发明的制备方法首次将由润湿料成型的板材置于氨气中进行养护处理， 板材中的水吸收氨气产生氨氧根离子，其与二氧化娃气凝胶表面的活性径基发生脱水缩合 反应，实现了保溫板内部颗粒间的化学交联，大大增加了保溫板的内部结构力，从而极大地 提高了保溫板的机械强度。由此，本发明的制备方法完美解决了现有技术由二氧化娃气凝 胶制备的保溫板无法