CN103301787B - 一种二氧化硅气凝胶复合材料及成型方法 - Google Patents
一种二氧化硅气凝胶复合材料及成型方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种二氧化硅气凝胶复合材料，以体积比计，由组分A和组分B=1-3:1组成；其中，A为密度100kg/m3过80目筛的膨胀珍珠岩粉末。本发明在现有二氧化硅气凝胶成分中添加了膨胀珍珠岩，并采用成型方法-预压成型凝胶法，得到一种具有一定硬度，且能制成所需形状的气凝胶复合材料。为气凝胶广泛运用打开了更多通道，可以广泛地运用于保温隔热，减震吸能等领域，改性后的气凝胶，不仅原有性能更为突出，且复合后得到一些新的性能，抗压强度高，阻燃性好，具有防爆和减震吸能效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种二氧化硅气凝胶复合材料及成型方法，属于气凝胶领域。
背景技术
二氧化硅气凝胶是一种新型的结构可控的孔状材料，有多种独特的性质，例如低的折射率，低的弹性模量，低热导率，强吸附性，典型的分形结构等，可被制成声阻抗耦合材料，过滤材料，高温隔热材料等多种高性能材料，在众多领域具有广泛应用前景。
在实际应用中，二氧化硅气凝胶通常以粉末状态作为一种填充材料，填充到隔热，降噪，减震吸能，吸附，催化剂等载体中。但是这种气凝胶粉末状会降低气凝胶自身的性能，并不能很好地发挥气凝胶低热导，强吸附的作用。因此，出现一些关于气凝胶成型材料的研究。有关文献公开一种玻纤增强气凝胶板、毡，这种气凝胶板、毡由于具有特定形状而具有一定强度，但是由于采用玻纤作为增强材料，在制品成型上受到限制，制品相对单一且有掉粉现象，因此寻找一种新的增强材料制备多种成型制品具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氧化硅气凝胶复合材料。
本发明另一目的是提供一种二氧化硅气凝胶复合材料的成型方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。
一种二氧化硅气凝胶复合材料，由组分A和组分B以体积比1-3:1组成；优选3:1。
其中，所述组分A为密度100kg/m3过80目筛的膨胀珍珠岩粉末；
所述组分B包括如下体积比的组分：99%工业酒精100份，正硅酸乙酯30-50份，水1-3份，氨水1-3份；优选99%工业酒精100份，正硅酸乙酯50份，水2.5份，氨水2.5份；
上述二氧化硅气凝胶复合材料的成型方法，是将组分A膨胀珍珠岩粉末与组分B混合搅拌形成膏状物，置于成型模具中密闭，经凝胶老化，脱模，得到凝胶成型体，再超临界干燥，得到具有特定形状的二氧化硅气凝胶复合材料。
为了获得更好的效果，所述组分A膨胀珍珠岩粉末可过80目筛后，置于400℃排胶炉内烘烤一个小时，冷却后再用；
所述组分B包括如下体积比的组分：99%工业酒精100份，正硅酸乙酯30-50份，水1-3份，氨水1-3份；优选99%工业酒精100份，正硅酸乙酯50份，水2.5份，氨水2.5份；
所述组分A与组分B体积比为1-3:1，所述搅拌速度50-200转/分；
所述成型模具为自制模具，通常选用不锈钢或玻璃方盒，尺寸为长100-600mm，宽100-600mm，高10-50mm;或者按需求制备各种异型模具均可实现本发明。
所述老化时间2-10小时；所述超临界干燥条件：温度243℃，压力7.5Mpa,干燥时间4-20小时。
本发明在现有二氧化硅气凝胶成分中添加了膨胀珍珠岩，并采用成型方法-预压成型凝胶法，得到一种具有一定硬度，且能制成所需形状的气凝胶复合材料。该复合材料抗压强度高，耐高温性能好，导热系数低，与现有气凝胶板产品相比抗压强度提高了100～200%，导热系数降低降低了10～50%，为气凝胶广泛运用打开了更多通道，可以广泛地运用于保温隔热，减震吸能等领域，改性后的气凝胶，不仅原有性能更为突出，且复合后得到一些新的性能，抗压强度高，阻燃性好，具有防爆和减震吸能效果。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
1）将密度为100kg/m3膨胀珍珠岩过80目筛的粉末置于400℃排胶炉内烘烤一个小时，待颗粒冷却至常温作为组分A备用；
2）按体积比，将99%工业酒精100ml，正硅酸乙酯30ml，水1.5ml，氨水1.5ml搅拌混合作为组分B备用；
3）取100ml组分A与100ml组分B混合,搅拌速度50转/分，形成具塑性的膏状物，将膏状物料置于长100mm×宽100mm×高10mm不锈钢方盒中定型并密闭使其凝胶老化，老化时间约2小时。脱模，将凝胶成型体置于高压釜中，调整温度243℃，压力7.5Mpa干燥4小时。待设备降到常温常压，开釜取出制品。
测其相关数据：密度150kg/m3，A1级阻燃，常温导热系数0.012w/m.k，板的抗压强度0.7MPa，800℃条件下烧结2小时，体积收缩率10%，具有防爆和减震吸能效果。
实施例2
1）将密度为100kg/m3膨胀珍珠岩过80目筛的粉末置于400℃排胶炉内烘烤一个小时，待颗粒冷却至常温作为组分A备用；
2）按体积比，将99%工业酒精100ml，正硅酸乙酯40ml，水2ml，氨水2ml搅拌混合作为组分B备用；
3)取200ml组分A与100ml组分B混合搅拌速度100转/分，形成具塑性的膏状物，将该膏状物料置于长300mm×宽300mm×高30mm玻璃方盒中定型并密闭使其凝胶老化，老化时间约5小时。脱模，将凝胶成型体置于高压釜中，调整温度243℃，压力7.5Mpa干燥12小时。待设备降到常温常压，开釜取出制品.
测其相关数据：密度170kg/m3，A1级阻燃，常温导热系数0.018w/m.k，板的抗压强度1.5MPa，800℃条件下烧结2小时，体积收缩率7%，具有防爆和减震吸能效果。
实施例3
1）将密度为100kg/m3膨胀珍珠岩过80目筛的粉末置于400℃排胶炉内烘烤一个小时，待颗粒冷却至常温作为组分A备用；
2）按体积比，将99%工业酒精100ml，正硅酸乙酯50ml，水2.5ml，氨水2.5ml搅拌混合作为组分B备用；
3)取300ml组分A与100ml组分B搅拌混合，形成具塑性的膏状物，将该膏状物料置于长600mm×宽600mm×高50mm不锈钢方盒中定型并密闭使其凝胶老化，老化时间约10小时。脱模，将凝胶成型体置于高压釜中，调整温度243℃，压力7.5Mpa干燥20小时。待设备降到常温常压，开釜取出制品。
测其相关数据：密度200kg/m3，A1级阻燃，常温导热系数0.04w/m.k，板的抗压强度3MPa，800℃条件下烧结2小时，体积收缩率1%，具有防爆和减震吸能效果。
对比例
采用CN102923723A所制备的二氧化硅气凝胶材料作为对比例，进行性能检测：密度220kg/m3，A级阻燃，常温导热系数0.015w/m.k，板的抗压强度0.52MPa，800℃条件下烧结2小时，体积收缩率20%，防爆和减震吸能效果一般。
由实施例1-3、对比例检测结果可知，实施例1-3所得复合材料抗压强度高，耐高温性能好，导热系数低，与对比例1相比抗压强度提高了100～200%，导热系数降低降低了10～50%，效果显著。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种二氧化硅气凝胶复合材料，其特征在于，由组分A和组分B以体积比1-3:1组成；其中所述组分A为密度100kg/m3过80目筛的膨胀珍珠岩粉末；
所述组分B由如下体积比的组分：99％工业酒精100份，正硅酸乙酯30-50份，水1-3份，氨水1-3份；
所述的二氧化硅气凝胶复合材料的成型方法：将组分A膨胀珍珠岩粉末与组分B混合搅拌形成膏状物，置于成型模具中密闭，经凝胶老化，脱模，得到凝胶成型体，再超临界干燥，得到具有特定形状的二氧化硅气凝胶复合材料；
其中，所述超临界干燥条件：温度243℃，压力7.5Mpa，干燥时间4-20小时；
所述膨胀珍珠岩粉末过80目筛后，置于400℃排胶炉内烘烤一个小时，冷却后再使用。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述B组分由如下体积比的组分：99％工业酒精100份，正硅酸乙酯50份，水2.5份，氨水2.5份。
3.权利要求1或2所述的二氧化硅气凝胶复合材料的成型方法，其特征在于，将组分A膨胀珍珠岩粉末与组分B混合搅拌形成膏状物，置于成型模具中密闭，经凝胶老化，脱模，得到凝胶成型体，再超临界干燥，得到具有特定形状的二氧化硅气凝胶复合材料。
4.根据权利要求3所述的成型方法，其特征在于，所述膨胀珍珠岩粉末过80目筛后，置于400℃排胶炉内烘烤一个小时，冷却后再使用。
5.根据权利要求3所述的成型方法，其特征在于，所述组分A与组分B的体积比为1-3:1。
6.根据权利要求3所述的成型方法，其特征在于，所述搅拌速度50-200转/分。
7.根据权利要求3所述的成型方法，其特征在于，所述老化时间2-10小时。
8.根据权利要求3所述的成型方法，其特征在于，所述超临界干燥条件：温度243℃，压力7.5Mpa，干燥时间4-20小时。
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