CN114349394A - 一种气凝胶复合隔热板及其制备方法 - Google Patents

一种气凝胶复合隔热板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种气凝胶复合隔热板及其制备方法，包括以下步骤：步骤1，将气凝胶粉、分散剂和去离子水混合，搅拌均匀，制成气凝胶浆料；步骤2，将所述气凝胶浆料和玻璃纤维、粘结剂混合后，搅拌均匀，制得浆料；步骤3，将所述浆料放入模腔中，压制成板，然后烘干获得毛坯，将所述毛坯刮底、翻面、定厚和抛光处理，得到气凝胶复合隔热板。所述气凝胶复合隔热板生产工序简单，成本较低、便于产业化生产，同时产品的隔热保温性能良好、防火阻燃、疏水防潮，可用于建筑墙体保温隔热和防火阻燃，具有广泛的运用前景。

Description

一种气凝胶复合隔热板及其制备方法
技术领域
本发明涉及气凝胶复合材料，尤其是一种气凝胶复合隔热板及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，二氧化碳减排越来越重要，因此，开发节能减排、新型隔热保温材料，减少建筑能耗成为研究的热点。研究表明，隔热性能优异的材料被用于建筑物外墙保温上，具有巨大的发展空间。目前，无机隔热材料由于导热系数偏高，密度较大，疏水等性能问题导致其不能广泛应用，而有机隔热材料虽然占有比无机材料更大的市场，但其防火性差、易老化的缺点也引起了人们的关注。
其中，SiO2气凝胶是一种隔热性能非常优异的轻质纳米多孔非晶固体材料，其孔隙率高达80％～99.8％，孔洞的典型尺寸为1～100nm，密度可低至3kg/m3，室温导热系数低至0.012～0.016W/(m·K)，低于静态空气的0.024W/(m·K)。
但是，纯SiO2气凝胶网络骨架非常脆弱，机械强度低，韧性差，限制了其在保温隔热领域的应用范围。
专利申请CN110950576A公开了一种纳米气凝胶绝热板的制备工艺，该工艺采用如下重量份原料：20～100份溶剂、1～10份分散剂、5～20份二氧化硅气凝胶、1～10份树脂、5～40份陶瓷纤维。该方案主要通过二氧化硅气凝胶的物理特性，加入陶瓷纤维等为原材料制备气凝胶板，使得制备的气凝胶板隔热性能良好，具有刚性，导热系数≤0.025w/(m·K)，疏水性能优异，同时可在潮湿环境中使用。上述方案将SiO2气凝胶与陶瓷纤维复合制备成隔热板后具有导热系数低，疏水防潮的优点，但也存在陶瓷纤维的成本较高的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的气凝胶隔热板存在的成本高问题，提供一种气凝胶复合隔热板的制备方法，通过采用低成本的玻纤复合气凝胶制备，使得隔热板成本大幅降低，从而达到产业化生产的效果。
具体方案如下：
一种气凝胶复合隔热板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将气凝胶粉、分散剂和去离子水混合，搅拌均匀，制成气凝胶浆料；步骤2，将所述气凝胶浆料和玻璃纤维、粘结剂混合后，搅拌均匀，制得浆料；步骤3，将所述浆料放入模腔中，压制成板，然后烘干获得毛坯，将所述毛坯刮底、翻面、定厚和抛光处理，得到气凝胶复合隔热板。
进一步的，步骤1中各原料按重量份计为：10-100份气凝胶粉，1-30份分散剂，40-200份去离子水；
任选的，步骤2中各原料按重量份计为：10-150份所述气凝胶浆料、10-100份玻璃纤维、10-30份粘结剂。
进一步的，步骤1中各原料按重量份计为：各原料按重量份计为20-80份气凝胶粉，5-30份分散剂，50-150份去离子水；
任选的，步骤2中各原料按重量份计为：10-150份气凝胶浆料、10-100份玻璃纤维、10-30份粘结剂；
优选地，所述气凝胶粉的粒径为30-100μm。
进一步的，所述分散剂为KH550、AEO-9、十六烷基苯磺酸钠、硅酸铝镁、膨润土中的一种或多种。
进一步的，所述玻璃纤维为玻璃长纤或玻璃短纤中的一种或混合，优选地，所述玻璃长纤的长度为8-50mm，所述玻璃短纤的长度为0.8-5mm。
进一步的，所述粘结剂为聚乙烯醇、丙烯酸树脂、硅酸钾、硅酸铝、硅酸钙、硅溶胶、白乳胶、环氧树脂中的一种或多种。
进一步的，步骤3中压制成板，采用的压力为40-60MPa，然后在90-140℃烘干获得毛坯。
本发明还保护所述气凝胶复合隔热板的制备方法制备得到的气凝胶复合隔热板，所述气凝胶复合隔热板的防火等级为A级，导热系数≤0.03W/(m·K)。
本发明还保护所述气凝胶复合隔热板在建筑领域的运用。
本发明还保护一种建筑物，包含墙体，所述墙体包含所述气凝胶复合隔热板。
有益效果：本发明所述气凝胶复合隔热板的制备方法，工序简单，成本较低、便于产业化生产，制得的气凝胶复合隔热板的防火等级为A级，导热系数≤0.03W/(m·K)，可用于建筑墙体保温隔热防火。
一般情况下，市场上陶瓷纤维的售价为3800/吨，玻纤的售价为2800/吨，按照年产气凝胶复合隔热板1万吨计算，本发明提供的方案可以每年为企业节省1000万，同时达到较好的防火、隔热效果。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。
本发明中，气凝胶粉优选为二氧化硅气凝胶粉，粉体粒径为50μm。
本发明中分散剂的主要作用是使气凝胶均匀分散在介质中，优选为KH550、AEO-9、十六烷基苯磺酸钠、硅酸铝镁、膨润土中的一种或多种。
本发明中玻璃纤维可以是玻璃长纤，也可以是玻璃短纤，优选地，所述玻璃长纤为8-50mm，所述玻璃短纤为0.8-5mm。
实施例1：
将20份气凝胶粉、5份KH550和50份去离子水混合，搅拌均匀，制成气凝胶浆料；将70份气凝胶浆料和50份玻璃长纤、20份白乳胶混合后，搅拌均匀，制得浆料；将制得的浆料放入模腔中，用气压机压制成板，然后用100℃烘干，获得毛坯，将毛坯刮底、翻面、定厚、抛光后制成气凝胶复合隔热板。
对制得的气凝胶复合隔热板进行防火评价，防火等级为A级，导热系数≤0.03W/(m·K)，可用于建筑墙体保温隔热防火。
实施例2：
将50份气凝胶粉、10份膨润土和150份去离子水混合，搅拌均匀，制成气凝胶浆料；将80份气凝胶浆料和20份玻璃长纤、10份硅酸钾混合后，搅拌均匀，制得浆料；将制得的浆料放入模腔中，用气压机压制成板，然后用140℃烘干，获得毛坯，将毛坯刮底、翻面、定厚、抛光后制成气凝胶复合隔热板。
对制得的气凝胶复合隔热板进行防火评价，防火等级为A级，导热系数≤0.03W/(m·K)，可用于建筑墙体保温隔热防火。
实施例3：
将100份气凝胶粉、30份硅酸铝镁和80份去离子水混合，搅拌均匀，制成气凝胶浆料；将100份气凝胶浆料和100份玻璃长纤、30份丙烯酸树脂混合后，搅拌均匀，制得浆料；将制得的浆料放入模腔中，用气压机压制成板，然后用90℃烘干，获得毛坯，将毛坯刮底、翻面、定厚、抛光后制成气凝胶复合隔热板。
对制得的气凝胶复合隔热板进行防火评价，防火等级为A级，导热系数≤0.03W/(m·K)，可用于建筑墙体保温隔热防火。
实施例4：
将75份气凝胶粉、15份AEO-9和100份去离子水混合，搅拌均匀，制成气凝胶浆料；将20份气凝胶浆料和60份玻璃长纤、15份硅酸铝混合后，搅拌均匀，制得浆料；将制得的浆料放入模腔中，用气压机压制成板，然后用120℃烘干，获得毛坯，将毛坯刮底、翻面、定厚、抛光后制成气凝胶复合隔热板。
对制得的气凝胶复合隔热板进行防火评价，防火等级为A级，导热系数≤0.03W/(m·K)，可用于建筑墙体保温隔热防火。
实施例5：
将25份气凝胶粉、25份十六烷基苯磺酸钠和50份去离子水混合，搅拌均匀，制成气凝胶浆料；将150份气凝胶浆料和75份玻璃纤维、20份环氧树脂混合后，搅拌均匀，制得浆料；将制得的浆料放入模腔中，用气压机压制成板，然后用130℃烘干，获得毛坯，将毛坯刮底、翻面、定厚、抛光后制成气凝胶复合隔热板。
对制得的气凝胶复合隔热板进行防火评价，防火等级为A级，导热系数≤0.03W/(m·K)，可用于建筑墙体保温隔热防火。
对比例1：
参照实施例1，将20份气凝胶粉、5份KH550和50份去离子水混合，搅拌均匀，制成气凝胶浆料；将70份气凝胶浆料和50份短玻纤(长度为0.8-5mm)、20份白乳胶混合后，搅拌均匀，制得浆料。
实验发现：制得的混合浆料中，有部分短玻纤结块，分散不均匀。而实施例1中采用玻璃长纤时未发现结块。
对比例2：
参照实施例4，将75份气凝胶粉(粒径15μm)、15份AEO-9和100份去离子水混合，搅拌均匀，制成气凝胶浆料；将20份气凝胶浆料和60份玻璃纤维、15份硅酸铝混合后，搅拌均匀，制得浆料；将制得的浆料放入模腔中，用气压机压制成板，然后用120℃烘干，获得毛坯，将毛坯刮底、翻面、定厚、抛光后制成气凝胶复合隔热板。
实验发现：制得的隔热板较蓬松，强度不够，粒径小的气凝胶粉本身较蓬松，通过实验不同粒径气凝胶粉做的隔热板，选择50μm气凝胶粉做的隔热板强度和隔热效果较佳。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种气凝胶复合隔热板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将气凝胶粉、分散剂和去离子水混合，搅拌均匀，制成气凝胶浆料；
步骤2，将所述气凝胶浆料和玻璃纤维、粘结剂混合后，搅拌均匀，制得浆料；
步骤3，将所述浆料放入模腔中，压制成板，然后烘干获得毛坯，将所述毛坯刮底、翻面、定厚和抛光处理，得到气凝胶复合隔热板。
2.根据权利要求1所述气凝胶复合隔热板的制备方法，其特征在于：步骤1中各原料按重量份计为：10-100份气凝胶粉，1-30份分散剂，40-200份去离子水；
任选的，步骤2中各原料按重量份计为：10-150份所述气凝胶浆料、10-100份玻璃纤维、10-30份粘结剂。
3.根据权利要求2所述气凝胶复合隔热板的制备方法，其特征在于：步骤1中各原料按重量份计为：各原料按重量份计为20-80份气凝胶粉，5-30份分散剂，50-150份去离子水；
任选的，步骤2中各原料按重量份计为：10-150份气凝胶浆料、10-100份玻璃纤维、10-30份粘结剂；
优选地，所述气凝胶粉的粒径为30-100μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述气凝胶复合隔热板的制备方法，其特征在于：所述分散剂为KH550、AEO-9、十六烷基苯磺酸钠、硅酸铝镁、膨润土中的一种或多种。
5.根据权利要求1-3任一项所述气凝胶复合隔热板的制备方法，其特征在于：所述玻璃纤维为玻璃长纤或玻璃短纤中的一种或混合，优选地，所述玻璃长纤的长度为8-50mm，所述玻璃短纤的长度为0.8-5mm。
6.根据权利要求1-3任一项所述气凝胶复合隔热板的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为聚乙烯醇、丙烯酸树脂、硅酸钾、硅酸铝、硅酸钙、硅溶胶、白乳胶、环氧树脂中的一种或多种。
7.根据权利要求1-3任一项所述气凝胶复合隔热板的制备方法，其特征在于：步骤3中压制成板，采用的压力为40-60MPa，然后在90-140℃烘干获得毛坯。
8.权利要求1-7任一项所述气凝胶复合隔热板的制备方法制备得到的气凝胶复合隔热板，其特征在于：所述气凝胶复合隔热板的防火等级为A级，导热系数≤0.03W/(m·K)。
9.权利要求8所述气凝胶复合隔热板在建筑领域的运用。
10.一种建筑物，包含墙体，所述墙体包含权利要求8所述气凝胶复合隔热板。
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