CN106313764A - 多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料及其制备方法，属于隔热材料技术领域。多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料包括气凝胶基材料层、碳纤维毡层及防火布层，所述的碳纤维毡层与防火布层分别粘结在气凝胶基材料层的两侧。与现有技术相比，本发明方法适用面广、原料易得、成本低廉，制造的多层复合结构气凝胶材料具有不掉粉、美观、工艺简单、安全、环保、使用寿命长等优点，对于船舶舱室及管道、车体、飞机、工业管道、建筑墙体等隔热保温领域具有重要的意义。

Description

多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于隔热材料制造领域，尤其是涉及一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料及其制备方法。
背景技术
气凝胶是一种由纳米多孔骨架构成，并在孔洞中充满气态分散介质的一种高分散固态材料，具有高孔隙率、高比表面积、低密度、低热导率等特性，可广泛应用于保温隔热工程、粒子检测器、高速粒子收集、催化剂及催化剂载体等方面。
气凝胶是一种典型的超级绝热材料。然而，纯气凝胶材料具有极低的模量和极其易碎的力学性质，难以实现工业应用。气凝胶为功能性基材的复合设计方案在全球范围内得到认可，解决了气凝胶力学性能不好和极其易碎的难题，成为科研和工业界处理气凝胶工程问题的重要方法。
纤维复合气凝胶大幅提高了气凝胶的力学性能(强度、成型性、柔韧性)，但是由于纤维的分割作用以及无机气凝胶自身无法弯折的特点，纤维复合气凝胶在实际使用中无机气凝胶的小颗粒极易掉出。不仅会使其在实际应用中的效果大打折扣，而且纳米级的小颗粒对人有潜在的危害。目前还尚未见有其它文献和专利报道关于多层结构的超级隔热气凝胶材料的生产方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料及其制备方法。
本发明的基本思路在于采用防火布复合在有机气凝胶基材料的下面，将纤维复合无机气凝胶基材料叠加在有机气凝胶基上面，最后用碳纤维毡盖在最上面，将各层以粘合剂固定，在保持气凝胶轻质和超级绝热性能的同时改善其力学特性，阻止弯折时掉粉，并使得材料外型美观。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料，包括气凝胶基材料层、碳纤维毡层及防火布层，所述的碳纤维毡层与防火布层分别粘结在气凝胶基材料层的两侧。
进一步地，所述的气凝胶基材料层包括相粘结的纤维复合无机气凝胶基材料层与有机气凝胶基材料层。
进一步地，所述的纤维复合无机气凝胶基材料层与碳纤维毡层相粘结，所述的有机气凝胶基材料层与防火布层相粘结。
进一步地，所述的碳纤维毡层包括聚丙烯腈纤维毡层或酚醛基纤维毡层等。
进一步地，所述的防火布层包括陶瓷纤维布、硅胶布或涂胶布等。
一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将气凝胶基材料进行表面处理，将气凝胶基材料表面打磨平整，去除表面易脱落的粉末或颗粒；
(2)将碳纤维毡、防火布、气凝胶基材料表面均匀涂抹粘结剂，将碳纤维毡、防火布、气凝胶基材料顺序平整、均匀的粘接在一起得到多层复合材料；
(3)将步骤(2)所得的多层复合材料经过固化和封装后，即获得多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料，该多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料轻质，并且具有超级隔热性能。
进一步地，所述的气凝胶基材料包括相粘结的纤维复合无机气凝胶基材料与有机气凝胶基材料。
进一步地，所述的碳纤维毡包括聚丙烯腈纤维毡或酚醛基纤维毡等。
进一步地，所述的防火布包括陶瓷纤维布、硅胶布或涂胶布等。
进一步地，所述的粘结剂为有机粘结剂或无机粘结剂；所述固化方法为常温固化或高温固化等方式。
上述方案中，对于碳纤维毡、防火布进行了优选，显然，采用其它布、纸、板类材料与气凝胶基材料进行夹层复合的方式来制造轻质超级绝热复合材料也属于本发明的保护范围。
本发明得到的多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料在船舶舱室及管道、车体、飞机、工业管道、建筑墙体等隔热保温领域有广泛应用
与现有技术相比，本发明方法适用面广、原料易得、成本低廉，制造的多层复合结构气凝胶材料具有不掉粉、美观、工艺简单、安全、环保、使用寿命长等优点，对于船舶舱室及管道、车体、飞机、工业管道、建筑墙体等隔热保温领域具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料结构示意图。
图中，1为碳纤维毡，2为纤维复合气凝胶基板材，3为有机气凝胶薄板，4为防火布，5为粘结剂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
陶瓷纤维防火布+聚丙烯腈纤维毡+气凝胶基复合材料多层结构的制备
将纤维复合气凝胶基板材和有机气凝胶薄板进行表面处理，去除表面易脱落的粉末或颗粒。接着将预处理后的气凝胶基材料表面均匀涂覆粘结剂，将陶瓷纤维防火布和聚丙烯腈纤维毡按顺序均匀、平整的粘接在气凝胶基材料外表面。经过高温固化后，即获得气凝胶基多层结构复合材料，产品示意图如图1所示，碳纤维毡1(聚丙烯腈纤维毡)、纤维复合气凝胶基板材2、有机气凝胶薄板3、防火布4(陶瓷纤维防火布)顺序排列，两者材料之间通过粘结剂5粘结成型。夹层板的密度约为200kg/m3，热导率仅为0.018W/m.K，与气凝胶基材的性能参数相同。
实施例2：
涂胶布+酚醛基纤维毡+气凝胶复合材料多层结构的制备
将纤维复合气凝胶基板材和有机气凝胶薄板进行表面处理，去除表面易脱落的粉末或颗粒。接着将预处理后的气凝胶基材料表面均匀涂覆粘结剂，将涂胶布和酚醛基纤维毡按顺序均匀、平整的粘接在气凝胶基材料外表面。经过高温固化后，即获得气凝胶基多层结构复合材料。产品示意图如图1所示，碳纤维毡1(酚醛基纤维毡)、纤维复合气凝胶基板材2、有机气凝胶薄板3、防火布4(涂胶布)顺序排列，两者材料之间通过粘结剂5粘结成型。夹层板的密度约为180kg/m3，热导率仅为0.017W/m.K，与气凝胶基材的性能参数相同。
实施例3：
硅胶布+聚丙烯腈纤维毡+气凝胶基复合材料多层结构的制备
将纤维复合气凝胶基板材和有机气凝胶薄板进行表面处理，去除表面易脱落的粉末或颗粒。接着将预处理后的气凝胶基材料表面均匀涂覆粘结剂，将硅胶布和聚丙烯腈纤维毡按顺序均匀、平整的粘接在气凝胶基材料外表面。经过高温固化后，即获得气凝胶基多层结构复合材料，产品示意图如图1所示，碳纤维毡1(聚丙烯腈纤维毡)、纤维复合气凝胶基板材2、有机气凝胶薄板3、防火布4(硅胶布)顺序排列，两者材料之间通过粘结剂5粘结成型。夹层板的密度约为200kg/m3，热导率仅为0.018W/m.K，与气凝胶基材的性能参数相同。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料，其特征在于，包括气凝胶基材料层、碳纤维毡层及防火布层，所述的碳纤维毡层与防火布层分别粘结在气凝胶基材料层的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料，其特征在于，所述的气凝胶基材料层包括相粘结的纤维复合无机气凝胶基材料层与有机气凝胶基材料层。
3.根据权利要求2所述的一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料，其特征在于，所述的纤维复合无机气凝胶基材料层与碳纤维毡层相粘结，所述的有机气凝胶基材料层与防火布层相粘结。
4.根据权利要求1所述的一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料，其特征在于，所述的碳纤维毡层包括聚丙烯腈纤维毡层或酚醛基纤维毡层。
5.根据权利要求1所述的一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料，其特征在于，所述的防火布层包括陶瓷纤维布、硅胶布或涂胶布。
6.一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将气凝胶基材料进行表面处理，将气凝胶基材料表面打磨平整，去除表面易脱落的粉末或颗粒；
(2)将碳纤维毡、防火布、气凝胶基材料表面均匀涂抹粘结剂，将碳纤维毡、防火布、气凝胶基材料顺序平整、均匀的粘接在一起得到多层复合材料；
(3)将步骤(2)所得的多层复合材料经过固化和封装后，即获得多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料。
7.根据权利要求6所述的一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料的制备方法，其特征在于，所述的气凝胶基材料包括相粘结的纤维复合无机气凝胶基材料与有机气凝胶基材料。
8.根据权利要求6所述的一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料的制备方法，其特征在于，所述的碳纤维毡包括聚丙烯腈纤维毡或酚醛基纤维毡。
9.根据权利要求6所述的一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料的制备方法，其特征在于，所述的防火布包括陶瓷纤维布、硅胶布或涂胶布。
10.根据权利要求6所述的一种多层复合结构气凝胶基超级隔热复合材料的制备方法，其特征在于，所述的粘结剂为有机粘结剂或无机粘结剂；所述固化方法为常温固化或高温固化。
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