基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法

本发明涉及多孔改性材料制备，具体涉及一种基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法。

背景技术：

1、多孔材料孔径范围一般小于500μm，因其具有优异的力学性能、孔结构分布均匀以及隔热/消音效果优异而受到广泛的关注，应用范围涉及军工、环保、建筑、核技术、信息工程微电子技术等各个领域。尤其是隔热/消音/超疏水材料具有更广泛的用途，可以在自清洁、除冰、水体减阻、防雾、油水分离及保温隔热消音等领域。目前，隔热/消音/超疏水材料的制备方法包括：模板法、化学气相沉积、喷涂、自组装、静电纺丝等，上述方法工艺步骤繁琐、成本较高、对设备要求过高，使其很难实现规模化生产。

2、地聚物具有三维网络凝胶结构，在一定温度下(20-150℃)具有快速固化的特性，并且其原材料(包括：合成粉体、天然硅铝酸盐和工业废弃物)来源广泛；同时，具有强度高、耐高温、耐腐蚀、化学性质稳定、耐冻融循环等优异特性。因此，利用地聚物改性技术来制备隔热/消音/超疏水材料，与现有制备方法相比，具有一次成型、对设备要求低、工艺流程简单、成本低廉且整个过程无污染等优点；另外，该方法制备的隔热/消音/超疏水材料强度高、孔径分布均匀，通量大、超疏水性能优异，更易实现工业化生产。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法，利用地聚物发泡材料作为基体，制备工艺简单、成本低廉、绿色环保，解决了上述背景技术中提到的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法，包括如下步骤：

3、s1、将激发剂溶液和具有激发活性的粉体按照一定比例搅拌分散均匀成浆料；

4、s2、将造孔剂按照一定的比例加入到步骤s1中制备的地聚物浆料中继续搅拌均匀；

5、s3、将经步骤s2搅拌分散均匀的地聚物发泡浆料倒入模具中注模，固化成型，经养护、脱模、打磨得到多孔地聚物前驱体；

6、s4、将多孔地聚物前驱体表面涂覆一定量的水和改性剂，并在一定温度下密封养护即可得到隔热/消音/超疏水材料。

7、优选的，所述步骤s1中具有激发活性的粉体是高岭土、偏高岭土、矿渣、赤泥、钢渣、锰渣、水渣、铜渣、合成硅铝粉体、粉煤灰、硅灰粉、硅微粉中的一种或者多种。

8、优选的，所述激发剂溶液是酸性溶液或碱性溶液。

9、优选的，所述酸性溶液是磷酸溶液，所述碱性溶液是水玻璃溶液。

10、优选的，所述步骤s2中造孔剂是表面活性剂、植物蛋白泡沫、铝粉、镁粉、过氧化氢中的一种或者多种。

11、优选的，所述步骤s4中改性剂包括脂肪酸金属皂、石蜡、聚烯烃、有机硅树脂、氟碳聚合物、聚硅氮烷、聚硅氮树脂和硅油类材料。

12、优选的，在步骤s1中，具有激发活性的粉体、激发剂溶液和水的质量比为1：0.05-1：0-5。

13、优选的，在步骤s2中，地聚物浆料与造孔剂的质量比为1：0.01-0.2；所述的分散速度为60-600转/分钟，分散时间为0.2-10分钟。

14、优选的，在步骤s3中，所述养护固化的温度为20-150℃，养护固化时间为0.3-24h。

15、优选的，在步骤s4中，多孔地聚物前驱体：水：改性剂的质量比为1：0-0.2：0.001-0.1；所述养护温度为20-200℃，养护时间为0.1-48h。

16、另一方面，为实现上述目的，本发明还提供了如下技术方案：一种隔热/消音/超疏水材料，所述隔热/消音/超疏水材料的抗压强度为0.5-75mpa，流体通量为0.1-10000lm-2h-1，接触角为90-165°，滚动角为2.0-10°，油水分离效率大于90％。

17、本发明的有益效果是：本发明使用的地聚物原料来源广泛，整个制备流程操作简单、能耗低、成本低廉、绿色环保。本发明所制备的隔热/消音/超疏水材料具有良好的隔热消音效果，并且具有较大通量和亲油疏水特性，实现了油水分离，同时可以通过泡沫的比例对强度、孔隙率和孔径分布进行可控制备，该方法在隔热/消音/超疏水材料制备方面具有很大的优势和应用前景。

技术特征：

1.一种基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法，其特征在于：所述步骤s1中具有激发活性的粉体是高岭土、偏高岭土、矿渣、赤泥、钢渣、锰渣、水渣、铜渣、合成硅铝粉体、粉煤灰、硅灰粉、硅微粉中的一种或者多种。

3.根据权利要求1所述的基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法，其特征在于：所述激发剂溶液是酸性溶液或碱性溶液；所述酸性溶液是磷酸溶液，所述碱性溶液是水玻璃溶液。

4.根据权利要求1所述的基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法，其特征在于：所述步骤s2中造孔剂是表面活性剂、植物蛋白泡沫、铝粉、镁粉、过氧化氢中的一种或者多种。

5.根据权利要求1所述的基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法，其特征在于：所述步骤s4中改性剂包括脂肪酸金属皂、石蜡、聚烯烃、有机硅树脂、氟碳聚合物、聚硅氮烷、聚硅氮树脂和硅油类材料。

6.根据权利要求1所述的基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法，其特征在于：在步骤s1中，具有激发活性的粉体、激发剂溶液和水的质量比为1：0.05-1：0-5。

7.根据权利要求1所述的基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法，其特征在于：在步骤s2中，地聚物浆料与造孔剂的质量比为1：0.01-0.2；所述的分散速度为60-600转/分钟，分散时间为0.2-10分钟。

8.根据权利要求1所述的基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法，其特征在于：在步骤s3中，所述养护固化的温度为20-150℃，养护固化时间为0.3-24h。

9.根据权利要求1所述的基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法，其特征在于：在步骤s4中，多孔地聚物前驱体：水：改性剂的质量比为1：0-0.2：0.001-0.1；所述养护温度为20-200℃，养护时间为0.1-48h。

10.一种根据权利要求1-9中任一项所述制备方法制得的隔热/消音/超疏水材料，其特征在于：所述隔热/消音/超疏水材料的抗压强度为0.5-75mpa，流体通量为0.1-10000lm-2h-1，接触角为90-165°，滚动角为2.0-10°，油水分离效率大于90％。

技术总结
本发明公开了一种基于地聚物改性技术的隔热/消音/超疏水材料制备方法，包括如下步骤：将激发剂溶液和具有激发活性的粉体按照一定比例搅拌分散均匀成浆料；将造孔剂按照一定的比例加入到制备的地聚物浆料中继续搅拌均匀；将搅拌分散均匀的地聚物发泡浆料倒入模具中注模，固化成型，经养护、脱模、打磨得到多孔地聚物前驱体；将多孔地聚物前驱体表面涂覆一定量的水和改性剂，并在一定温度下密封养护即可得到隔热/消音/超疏水材料。本发明所制备的隔热/消音/超疏水材料具有良好的隔热/消音效果，并且具有较大通量和亲油疏水特性，实现了油水分离，该方法在隔热/消音/超疏水材料制备方面具有很大的优势和应用前景。

技术研发人员：王开拓,口永刚,邵琳,崔学民
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11