CN114621489A - 一种液氮吸附材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种液氮吸附材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种液氮吸附材料及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：步骤一，对气相二氧化硅纳米颗粒进行干燥，得到干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒；步骤二，将干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒和酚醛树脂进行混合，搅拌均匀，得到分散均匀的纳米二氧化硅酚醛树脂流体；步骤三，将纳米二氧化硅酚醛树脂流体进行超声振荡，向其中依次加入表面活性剂、发泡剂和固化剂，继续搅拌，待白色气泡产生后立即将其倒入涂有脱模剂的预热模具中，固化发泡成型，得到液氮吸附材料。本发明制备得到的液氮吸附材料为纳米二氧化硅改性的酚醛树脂泡沫材料，液氮润湿性好，可以又快又多地吸附液氮，为市场提供了一种可用于一次性使用的液氮吸附材料。

Description

一种液氮吸附材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于低温与制冷技术领域，具体涉及一种液氮吸附材料及其制备方法和应用。
背景技术
干式低温运输容器构造为杜瓦瓶，将液氮吸附材料设置在杜瓦瓶的瓶内，同时在瓶内留有样本空间以容纳运输样本。在将样品放入样本空间之前，将液氮固定在吸附材料上，并除去多余的液氮，这种低温运输容器(温度低于-196℃)为干式低温运输容器。在使用干式低温运输容器的过程中，可能会出现液氮吸附材料被使用材料污染的情况，一旦液氮吸附材料被污染，干式低温运输容器就不能再次使用。这样，相对昂贵的干式低温运输容器可能由于相对便宜的吸附材料的污染而变得无用。因此，需要一种可重复使用的干式低温运输容器，即干式低温运输容器具有可拆卸可更换的液氮吸附材料，该液氮吸附材料具有密度低且价格低廉、疏水性和液氮润湿性的特点，可又快又多地吸附液氮。
目前，气相二氧化硅纳米颗粒因具有尺寸小、比表面积大的特点，其单体或者单体与玻璃棉的物理复合材料可用作液氮吸附材料，其中，二氧化硅纳米颗粒单体虽然价格便宜，但是粉尘多，且形态不稳定(像砂子一样)，无机械强度；而与玻璃棉的复合材料，掉粉严重，难于安全方便地使用。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液氮吸附材料及其制备方法和应用，以解决目前液氮吸附材料存在的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种液氮吸附材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一，对气相二氧化硅纳米颗粒进行干燥，得到干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒；
步骤二，将干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒和酚醛树脂进行混合，搅拌均匀后，得到分散均匀的纳米二氧化硅酚醛树脂流体；
步骤三，将所述纳米二氧化硅酚醛树脂流体进行超声振荡，向其中依次加入表面活性剂、发泡剂和固化剂，继续搅拌，待白色气泡产生后立即将其倒入涂有脱模剂的预热模具中，固化发泡成型，得到液氮吸附材料。
可选地，步骤一中，干燥温度为100-120℃，干燥时间为0.5-1.5h。
可选地，步骤一中，所述气相二氧化硅纳米颗粒为疏水性气相二氧化硅纳米颗粒。
优选地，所述气相二氧化硅纳米颗粒比表面积为110-300m2/g。
可选地，所述气相二氧化硅纳米颗粒为疏水性气相二氧化硅颗粒，步骤二具体为，向干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒中加入酚醛树脂，在惰性气体氛围下，采用超声分散法或高速剪切法将其混合均匀，制备得到纳米二氧化硅酚醛树脂流体；其中，高速剪切法的转速为1500-3000r/min。
可选地，步骤二中，气相二氧化硅纳米颗粒和酚醛树脂的质量比为(0.5-5):100。
可选地，步骤三中，所述表面活性剂为吐温-80，所述发泡剂为正戊烷，所述固化剂为磷酸、对甲苯磺酸和水的混合物，其中，磷酸、对甲苯磺酸和水的体积比为1:(1-3):(1-3)。
优选地，所述表面活性剂的加入量为所述酚醛树脂质量的3-8％，所述发泡剂的加入量为所述酚醛树脂质量的8-12％，所述固化剂的加入量为所述酚醛树脂质量的8-12％。
可选地，步骤三中，超声振荡的时间为10-15min；固化发泡成型的温度为60-80℃。
可选地，步骤三中，制备得到的液氮吸附材料的表观密度为0.01-0.04g/cm3，孔径为50-300μm。
本发明还提出了一种液氮吸附材料，所述液氮吸附材料采用如上所述的液氮吸附材料的制备方法制备得到。
本发明还提出了一种如上所述的液氮吸附材料的应用，所述液氮吸附材料应用于干式低温运输容器。
有益效果：
本发明制备得到的液氮吸附材料为纳米二氧化硅改性的酚醛树脂泡沫材料，其酚醛树脂原料易得，价格低廉，发泡树脂开孔率高；且采用的气相二氧化硅纳米颗粒与酚醛树脂材料复合形成的复合材料形态稳定，价格低廉，低温强度合格，液氮润湿性好，可以又快又多地吸附液氮，为市场提供了一种可用于一次性使用的液氮吸附材料。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
针对目前液氮吸附材料存在的问题，本发明提供一种液氮吸附材料的制备方法，本发明制备得到的液氮吸附材料为纳米二氧化硅改性的酚醛树脂泡沫材料，其酚醛树脂原料易得，价格低廉，发泡树脂开孔率高；且采用的气相二氧化硅纳米颗粒与酚醛树脂材料复合形成的复合材料形态稳定，价格低廉，低温强度合格，液氮润湿性好，可以又快又多地吸附液氮，为市场提供了一种可用于一次性使用的液氮吸附材料。
需要说明的，本发明的酚醛树脂为热固性酚醛树脂，价格较为低廉，易于获得，酚醛树脂的CAS号为9003-35-4。酚醛树脂的物化参数无需限制，只要是热固性酚醛树脂均在本发明的保护范围内。
本发明的液氮吸附材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，对气相二氧化硅纳米颗粒进行干燥，得到干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒；
步骤二，将干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒和酚醛树脂进行混合，搅拌均匀，得到分散均匀的纳米二氧化硅酚醛树脂流体；
步骤三，将上述纳米二氧化硅酚醛树脂流体进行超声振荡，向其中依次加入表面活性剂、发泡剂，最后加入固化剂，继续搅拌，待白色气泡产生后立即将其倒入涂有脱模剂的预热模具中，固化发泡成型，得到液氮吸附材料。
本发明具体实施例中，步骤一中，干燥温度为100-120℃(比如100℃、105℃、110℃、115℃、120℃以及任意两端点值之间的区间值)，干燥时间为0.5-1.5h(比如0.5h、1h、1.5h以及任意两端点值之间的区间值)。选用该范围的干燥温度和干燥时间，可以有效且充分地除去气相二氧化硅纳米颗粒表面吸附的水；若干燥温度小于100℃，干燥时间小于0.5h，则不能充分地去除颗粒表面吸附的水，若干燥温度大于120℃，干燥时间大于1.5h，则会造成干燥成本增加。
本发明具体实施例中，由于疏水性气相二氧化硅不易被水所湿润，所吸收的水分的量会比原来亲水性气相化硅大幅降低；并且，因为液氮吸附过程，周围温度很低，水分很容易沉积在低温的区域，影响液氮吸附，故步骤一中，选用的气相二氧化硅纳米颗粒为疏水性气相二氧化硅纳米颗粒。比如疏水性气相二氧化硅颗粒可选为赢创R805、赢创R812、瓦克化学
Figure BDA0003563362250000041
德山DM205或卡博特CAB-O-SIL TS-622。
与亲水性气相二氧化硅相比，疏水性气相二氧化硅难于分散，为防止酚醛树脂在分散时氧化，故在惰性气体氛围下(可选为氮气氛围下)采用超声分散法或高速剪切法将其混合均匀。
本发明具体实施例中，气相二氧化硅纳米颗粒的比表面积为110-300m2/g(比如110m2/g、125m2/g、150m2/g、175m2/g、200m2/g、225m2/g、250m2/g、275m2/g、300m2/g以及任意两端点值之间的区间值)。选用上述比表面积范围的纳米颗粒，可以更好的分散纳米颗粒，且能够保证最终制备得到的液氮吸附材料的孔径和比表面积，能够又快又多地吸附液氮。
本发明实施例中，气相二氧化硅纳米颗粒为疏水性气相二氧化硅颗粒，步骤二具体为，向干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒中加入酚醛树脂，在惰性气体氛围下(可选为氮气氛围下)，采用超声分散法或高速剪切法将其混合均匀，制备得到纳米二氧化硅酚醛树脂流体；其中，高速剪切法的转速为1500-3000r/min(比如1500r/min、2000r/min、2500r/min、2800r/min、3000r/min以及任意两端点值之间的区间值)。采用上述转速范围的高速剪切法能够较为快速且有效地，将纳米颗粒与酚醛树脂分散均匀，从而得到分散均匀的纳米二氧化硅酚醛树脂流体。
需要说明的是，疏水性二氧化硅纳米颗粒难于分散，故采用超声分散法或高速剪切法可以将其分散均匀，从而制备得到较为均匀的纳米二氧化硅改性酚醛泡沫，并本发明在制备纳米二氧化硅酚醛树脂流体时采用惰性气体氛围，起到保护作用，以防止被氧化。可选地，将其在1500r/min的转速下高速搅拌分散30min，便可将其混合均匀。
本发明具体实施例中，步骤二中，气相二氧化硅纳米颗粒和酚醛树脂的质量比为(0.5-5):100(比如0.5:100，1:100、2:100、3:100、4:100、5:100以及任意两端点值之间的区间值)，选用上述配比，可以保证最终制备得到的液氮吸附材料具有较好的液氮吸附能力，若气相二氧化硅纳米颗粒的用量较少，则制备得到的液氮吸附材料液氮低温强度低，材料易开裂，难以使用；若气相二氧化硅纳米颗粒的用量较多，则气相二氧化硅纳米颗粒和酚醛树脂的搅拌混合比较难，且纳米粒子容易团聚，产品掉粉严重，操作无法进行。
为了保证制备得到的液氮吸附材料具有较好的耐低温强度、较大的开孔率、较好的液氮吸附能力，要合理选择表面活性剂的种类及用量、发泡剂的种类及用量、固化剂的种类及用量。
本发明具体实施例中，步骤三中，表面活性剂为吐温-80，发泡剂为正戊烷，固化剂为磷酸、对甲苯磺酸和水的混合物，其中，磷酸、对甲苯磺酸和水的体积比为1:(1-3):(1-3)(比如1:1:1、1:1:2、1:1:3、1:2:1、1:2:2、1:2:3、1:3:1、1:3:2、1:3:3以及任意两端点值之间的区间值)。
优选地，表面活性剂的加入量为酚醛树脂质量的3-8％(比如3％、4％、5％、6％、7％、8％以及任意两端点值之间的区间值)，发泡剂的加入量为酚醛树脂质量的8-12％(比如8％、9％、10％、11％、12％以及任意两端点值之间的区间值)，固化剂的加入量为酚醛树脂质量的8-12％(比如8％、9％、10％、11％、12％以及任意两端点值之间的区间值)。
本发明具体实施例中，步骤三中，超声振荡的时间为10-15min(比如10min、11min、12min、13min、14min、15min以及任意两端点值之间的区间值)；采用上述时间便可将纳米颗粒与酚醛树脂分散均匀，从而得到分散均匀的纳米二氧化硅酚醛树脂流体。固化发泡成型的温度为60-80℃(比如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃以及任意两端点值之间的区间值)。
步骤三中，制备得到的液氮吸附材料的表观密度为0.01-0.04g/cm3(比如0.01g/cm3、0.02g/cm3、0.03g/cm3、0.04g/cm3以及任意两端点值之间的区间值)，孔径为50-300μm(比如50μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm、200μm、220μm、240μm、260μm、280μm、300μm以及任意两端点值之间的区间值)。
本发明还提出了一种液氮吸附材料，所述液氮吸附材料采用如上所述的液氮吸附材料的制备方法制备得到。
本发明还提出了一种液氮吸附材料的应用，所述液氮吸附材料应用于干式低温运输容器，价格低廉可以一次性使用，防止交叉污染。采用本发明液氮吸附材料的干式低温运输容器可一次性使用。
下面通过具体实施例对本发明液氮吸附材料及其制备方法和应用进行详细说明。
实施例1
本实施例的液氮吸附材料的制备原料包括：
酚醛树脂，CAS号为9003-35-4，工业品，用量为100份；气相二氧化硅纳米颗粒，厂家型号为赢创R805，比表面积约为150m2/g，用量为5份；表面活性剂Tween-80，工业品，用量为5份，发泡剂正戊烷，分析纯，用量为10份；固化剂为对甲苯磺酸、磷酸和水的混合物，用量为10份。本实施例的液氮吸附材料采用以下步骤制备得到：
(1)将5份气相二氧化硅纳米颗粒置于烘箱内，在110℃下干燥1h，以除去颗粒表面吸附的水，得到干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒。
(2)向干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒中加入100份酚醛树脂，在氮气保护下，以1500r/min的转速下搅拌分散30min，将其混合均匀，制备得到纳米二氧化硅酚醛树脂流体；
(3)将纳米二氧化硅酚醛树脂流体超声振荡15min后，加入5份表面活性剂吐温、10份发泡剂正戊烷和10份固化剂，其中固化剂为体积比为1:2:2的磷酸、对甲苯磺酸和水的混合物，继续振荡，待白色气泡产生后立即将其倒入涂有脱模剂的5.0L预热模具中，并在60℃的烘箱内固化发泡成型，得到液氮吸附材料。经测试，本实施例液氮吸附材料的表观密度为0.02g/cm3，孔径为50-300μm。
实施例2
本实施例的液氮吸附材料的制备原料包括：
酚醛树脂，CAS号为9003-35-4，工业品，用量为100份；气相二氧化硅纳米颗粒，厂家型号为赢创R805，比表面积约为150m2/g，用量为2份；表面活性剂Tween-80，工业品，用量为5份，发泡剂正戊烷，分析纯，用量为10份；固化剂为对甲苯磺酸、磷酸和水的混合物，用量为10份。
本实施例的液氮吸附材料采用以下步骤制备得到：
(1)将2份气相二氧化硅纳米颗粒置于烘箱内，在110℃下干燥1h，以除去颗粒表面吸附的水，得到干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒。
(2)向干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒中加入100份酚醛树脂，在氮气保护下，以1500r/min的转速下搅拌分散30min，将其混合均匀，制备得到纳米二氧化硅酚醛树脂流体；
(3)将纳米二氧化硅酚醛树脂流体超声振荡12min后，加入5份表面活性剂吐温、10份发泡剂正戊烷和10份固化剂，其中固化剂为体积比为1:2:2的磷酸、对甲苯磺酸和水的混合物，继续振荡，待白色气泡产生后立即将其倒入涂有脱模剂的5.0L预热模具中，并在70℃的烘箱内固化发泡成型，得到液氮吸附材料。经测试，本实施例液氮吸附材料的表观密度为0.02g/cm3，孔径为50-300μm。
实施例3
本实施例的液氮吸附材料的制备原料包括：
酚醛树脂，CAS号为9003-35-4，工业品，用量为100份；气相二氧化硅纳米颗粒，厂家型号德山DM205，比表面积约为180m2/g，用量为3份；表面活性剂Tween-80，工业品，用量为5份，发泡剂正戊烷，分析纯，用量为10份；固化剂为对甲苯磺酸、磷酸和水的混合物，用量为10份。
本实施例的液氮吸附材料采用以下步骤制备得到：
(1)将3份气相二氧化硅纳米颗粒置于烘箱内，在110℃下干燥1h，以除去颗粒表面吸附的水，得到干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒。
(2)向干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒中加入100份酚醛树脂，在氮气保护下，以2000r/min的转速下搅拌分散25min，将其混合均匀，制备得到纳米二氧化硅酚醛树脂流体；
(3)将纳米二氧化硅酚醛树脂流体超声振荡15min后，加入5份表面活性剂吐温、10份发泡剂正戊烷和10份固化剂，其中固化剂为体积比为1:2:2的磷酸、对甲苯磺酸和水的混合物，继续振荡，待白色气泡产生后立即将其倒入涂有脱模剂的5.0L预热模具中，并在80℃的烘箱内固化发泡成型，得到液氮吸附材料。经测试，本实施例液氮吸附材料的表观密度为0.02g/cm3，孔径为50-300μm。
实施例4
本实施例的液氮吸附材料的制备原料包括：
酚醛树脂，CAS号为9003-35-4，工业品，用量为100份；气相二氧化硅纳米颗粒，厂家型号为赢创R805，比表面积约为150m2/g，用量为4份；表面活性剂Tween-80，工业品，用量为3份，发泡剂正戊烷，分析纯，用量为8份；固化剂为对甲苯磺酸、磷酸和水的混合物，用量为8份。
本实施例的液氮吸附材料采用以下步骤制备得到：
(1)将4份气相二氧化硅纳米颗粒置于烘箱内，在100℃下干燥1.5h，以除去颗粒表面吸附的水，得到干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒。
(2)向干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒中加入100份酚醛树脂，在氮气保护下，以2500r/min的转速下搅拌分散20min，将其混合均匀，制备得到纳米二氧化硅酚醛树脂流体；
(3)将纳米二氧化硅酚醛树脂流体超声振荡10min后，加入3份表面活性剂吐温、8份发泡剂正戊烷和8份固化剂，其中固化剂为体积比为1:3:3的磷酸、对甲苯磺酸和水的混合物，继续振荡，待白色气泡产生后立即将其倒入涂有脱模剂的5.0L预热模具中，并在60℃的烘箱内固化发泡成型，得到液氮吸附材料。经测试，本实施例液氮吸附材料的表观密度为0.02g/cm3，孔径为50-300μm。
实施例5
本实施例的液氮吸附材料的制备原料包括：
酚醛树脂，CAS号为9003-35-4，工业品，用量为100份；气相二氧化硅纳米颗粒，厂家型号为卡博特CAB-O-SIL TS-622，比表面积为195m2/g，用量为1份；表面活性剂Tween-80，工业品，用量为8份，发泡剂正戊烷，分析纯，用量为12份；固化剂为对甲苯磺酸、磷酸和水的混合物，用量为12份。
本实施例的液氮吸附材料采用以下步骤制备得到：
(1)将5份气相二氧化硅纳米颗粒置于烘箱内，在120℃下干燥0.5h，以除去颗粒表面吸附的水，得到干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒。
(2)向干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒中加入100份酚醛树脂，在氮气保护下，以3000r/min的转速下搅拌分散15min，将其混合均匀，制备得到纳米二氧化硅酚醛树脂流体；
(3)将纳米二氧化硅酚醛树脂流体超声振荡12min后，加入8份表面活性剂吐温、12份发泡剂正戊烷和12份固化剂，其中固化剂为体积比为1:1:1的磷酸、对甲苯磺酸和水的混合物，继续振荡，待白色气泡产生后立即将其倒入涂有脱模剂的5.0L预热模具中，并在70℃的烘箱内固化发泡成型，得到液氮吸附材料。经测试，本实施例液氮吸附材料的表观密度为0.02g/cm3，孔径为50-300μm。
实施例6
本实施例的液氮吸附材料的制备原料包括：
酚醛树脂，CAS号为9003-35-4，工业品，用量为100份；气相二氧化硅纳米颗粒，厂家型号为瓦克化学
Figure BDA0003563362250000091
比表面积为110m2/g，用量为0.5份，表面活性剂Tween-80，工业品，用量为6份，发泡剂正戊烷，分析纯，用量为12份；固化剂为对甲苯磺酸、磷酸和水的混合物，用量为12份。
本实施例的液氮吸附材料采用以下步骤制备得到：
(1)将0.5份气相二氧化硅纳米颗粒置于烘箱内，在120℃下干燥0.5h，以除去颗粒表面吸附的水，得到干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒。
(2)向干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒中加入100份酚醛树脂，在氮气保护下，以3000r/min的转速下搅拌分散15min，将其混合均匀，制备得到纳米二氧化硅酚醛树脂流体；
(3)将纳米二氧化硅酚醛树脂流体超声振荡11min后，加入6份表面活性剂吐温、12份发泡剂正戊烷和12份固化剂，其中固化剂为体积比为1:2:3的磷酸、对甲苯磺酸和水的混合物，继续振荡，待白色气泡产生后立即将其倒入涂有脱模剂的5.0L预热模具中，并在70℃的烘箱内固化发泡成型，得到液氮吸附材料。经测试，本实施例液氮吸附材料的表观密度为0.02g/cm3，孔径为50-300μm。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，去掉了原料气相二氧化硅纳米颗粒，也即是，气相二氧化硅纳米颗粒的用量为0，其他原料及其用量与实施例1相同。
本对比例的液氮吸附材料采用以下步骤制备得到：
(1)将100份酚醛树脂，加入5份表面活性剂吐温、10份发泡剂正戊烷和10份固化剂，其中固化剂为体积比为1:2:2的磷酸、对甲苯磺酸和水的混合物，继续振荡，待白色气泡产生后迅速将其倒入涂有脱模剂的1.0L预热模具中，并在80℃的烘箱内固化发泡成型，得到液氮吸附材料。经检测，本对比例制备得到的液氮吸附材料为闭孔，且材料易掉粉，液氮耐低温强度低，材料易开裂，难以使用。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，气相二氧化硅纳米颗粒的用量为6份，其他原料及其用量、液氮吸附材料的制备方法均与实施例1相同。操作时，气相二氧化硅和酚醛树脂搅拌比较难，无法得到分散均匀的二氧化硅纳米酚醛树脂流体，难以继续进行后续操作。
将上述实施例1-6和对比例1-2制备得到的液氮吸附材料进行性能测试，将液氮吸附材料切去表皮，得到泡沫材料，泡沫材料的开孔率性能通过浓度为90％的酒精的吸附能力验证。酒精吸附力(即酒精的吸收率)与泡沫材料开孔率相关，酒精吸收率越大表明泡沫材料的开孔率越大，采用酒精吸附测试操作简单方便，便于质量控制，并且，90％酒精的吸收率与液氮吸收率相关性较强。进一步地，液氮润湿性是通过测试液氮吸附能力(即液氮吸收率)验证，液氮吸附能力与泡沫材料的开孔率、孔径和材料表面积相关。其酒精或液氮吸收率通过以下公式计算得到：酒精或液氮吸收率＝(吸附酒精或液氮后的材料重-吸附酒精或液氮前的材料重)/吸附酒精或液氮前的材料重×100％。具体操作如下：首先称液氮吸附材料的净重，即为吸附酒精或液氮前的材料重，然后将液氮吸附材料浸泡在酒精或液氮中，浸泡5min后取出，称其重量，即为吸附酒精或液氮后的材料重，之后采用上述公式便可计算得到酒精或液氮吸收率。
对本发明实施例1-6制备得到的液氮吸附材料的耐低温强度进行了测试，通过在将块状材料快速压入装有液氮的真空容器底部，静置一日后，从容器中底部捞出。待恢复至室温时，观察材料无开裂，以直尺测量尺寸，确认尺寸无明显变化，可视为耐低温强度合格。同时对对比例1-2制备得到液氮吸附材料的耐低温强度进行了测试，并将上述测得的性能数据记录于表1中。
表1实施例1-6和对比例1-2制备得到的液氮吸附材料的性能数据表
Figure BDA0003563362250000111
注：表中“-”表示气相二氧化硅和酚醛树脂搅拌比较难，无法得到分散均匀的二氧化硅纳米酚醛树脂流体，难以继续进行后续操作，没有进行相关测试。
从表1中可以看出，相较于对比例1-2，本发明实施例1-6制备得到的液氮吸附材料均具有较高的酒精吸收率和液氮吸收率，发泡树脂开孔率高，液氮润湿性好。因此，本发明的液氮吸附材料可以又快又多地吸附液氮，为市场提供了一种可用于一次性使用的液氮吸附材料，采用本发明液氮吸附材料的干式低温运输容器可一次性使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，例如使用纳米氧化铝纳米粒子、纳米二氧化钛粒子，玻璃纤维等获得强度可靠的酚醛泡沫。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液氮吸附材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一，对气相二氧化硅纳米颗粒进行干燥，得到干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒；
步骤二，将干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒和酚醛树脂进行混合，搅拌均匀，得到分散均匀的纳米二氧化硅酚醛树脂流体；
步骤三，将所述纳米二氧化硅酚醛树脂流体进行超声振荡，向其中依次加入表面活性剂、发泡剂和固化剂，继续搅拌，待白色气泡产生后立即将其倒入涂有脱模剂的预热模具中，固化发泡成型，得到液氮吸附材料。
2.如权利要求1所述的液氮吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，干燥温度为100-120℃，干燥时间为0.5-1.5h。
3.如权利要求1所述的液氮吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述气相二氧化硅纳米颗粒为疏水性气相二氧化硅纳米颗粒；
优选地，所述气相二氧化硅纳米颗粒的比表面积为110-300m2/g。
4.如权利要求3所述的液氮吸附材料的制备方法，其特征在于，所述气相二氧化硅纳米颗粒为疏水性气相二氧化硅颗粒，步骤二具体为，向干燥后的气相二氧化硅纳米颗粒中加入酚醛树脂，在惰性气体氛围下，采用超声分散法或高速剪切法将其混合均匀，制备得到纳米二氧化硅酚醛树脂流体；其中，高速剪切法的转速为1500-3000r/min。
5.如权利要求1所述的液氮吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，气相二氧化硅纳米颗粒和酚醛树脂的质量比为(0.5-5):100。
6.如权利要求1所述的液氮吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述表面活性剂为吐温-80，所述发泡剂为正戊烷，所述固化剂为磷酸、对甲苯磺酸和水的混合物，其中，磷酸、对甲苯磺酸和水的体积比为1:(1-3):(1-3)；
优选地，所述表面活性剂的加入量为所述酚醛树脂质量的3-8％，所述发泡剂的加入量为所述酚醛树脂质量的8-12％，所述固化剂的加入量为所述酚醛树脂质量的8-12％。
7.如权利要求1所述的液氮吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，超声振荡的时间为10-15min；固化发泡成型的温度为60-80℃。
8.如权利要求1-7中任一项所述的液氮吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，制备得到的液氮吸附材料的表观密度为0.01-0.04g/cm3，孔径为50-300μm。
9.一种液氮吸附材料，其特征在于，所述液氮吸附材料采用如权利要求1-8中任一项所述的液氮吸附材料的制备方法制备得到。
10.一种如权利要求9所述的液氮吸附材料的应用，其特征在于，所述液氮吸附材料应用于干式低温运输容器。
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