CN115093178A - 一种气凝胶保温粘接剂 - Google Patents

一种气凝胶保温粘接剂 Download PDF

Info

Publication number
CN115093178A
CN115093178A CN202210702526.9A CN202210702526A CN115093178A CN 115093178 A CN115093178 A CN 115093178A CN 202210702526 A CN202210702526 A CN 202210702526A CN 115093178 A CN115093178 A CN 115093178A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aerogel
microcrystalline cellulose
parts
prepared
adhesive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210702526.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115093178B (zh
Inventor
赵拓冰
赵启鲸
徐祥
陈科阳
李树萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jincailuo New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Jincailuo New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jincailuo New Material Technology Co ltd filed Critical Jincailuo New Material Technology Co ltd
Priority to CN202210702526.9A priority Critical patent/CN115093178B/zh
Publication of CN115093178A publication Critical patent/CN115093178A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115093178B publication Critical patent/CN115093178B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06—Quartz; Sand
    • C04B14/064—Silica aerogel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/027—Lightweight materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/08—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding porous substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/10—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the viscosity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/30—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for heat transfer properties such as thermal insulation values, e.g. R-values
    • C04B2201/32—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for heat transfer properties such as thermal insulation values, e.g. R-values for the thermal conductivity, e.g. K-factors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明属于保温隔热材料领域，具体为一种气凝胶保温粘接剂。本发明利用微晶纤维素携带纳米金属氧化物，接着将含有大量纳米金属颗粒的微晶纤维素浸入二氧化硅溶胶中，得到纤维气凝胶；最后，经高温烧灼，去除微晶纤维素，使得微晶纤维素中含有的纳米金属颗粒聚集，形成新的气凝胶网络结构，不仅具有较好的隔热性能，还能够支撑二氧化硅气凝胶，改善其力学性能，防止其塌陷。本发明进一步采用聚丙烯酸酯乳液和硅溶胶混合作为粘结剂，二者互补，大大提升了本发明制得的气凝胶保温粘接剂的粘结性能。本发明制得的气凝胶保温粘接剂具有极佳的隔热保温性能，同时粘结力强，使用寿命长。

Description

一种气凝胶保温粘接剂
技术领域
本发明属于保温隔热材料领域，具体为一种气凝胶保温粘接剂。
背景技术
建筑物隔热保温是节约能源、改善居住环境和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30-40％，绝大部分是采暖和空调的能耗，故建筑节能意义重大。然而在我国，一直以来，建筑节能用保温装饰板，如EPS、XPS、聚苯颗粒板、岩棉板等施工工艺中粘贴板材一般都采用粘接砂浆，而普通粘接砂浆虽然具备较好粘结强度，但不具备保温隔热功能。且自身比重较大，既不能参与节能计算，同时也严重增加了墙体厚度。另外，就传统保温砂浆而言，均采用聚苯颗粒、玻化微珠等填充料，此类材料本身强度较差，燃烧等级级，且保温隔热性能较差。已经很难满足新的55015强制国标中对建筑节能的要求。而新型泡沫塑料类保温隔热材料(如EPS、XPS、PUF、PET等)在我国的产量仅占总绝热材料的40％，与传统保温材料相比，泡沫塑料(如Airex等)的导热系数低、保温隔热效果好、自重轻、吸水率低、化学稳定性好、施工方便，但由于泡沫塑料价格相对较高，因而限制了在国内的大量使用。我国的新建建筑中，95％以上仍然是高能耗建筑，主要还是因为仍使用传统保温材料的缘故。因而想要提高建筑的节能率，就必须提高新型保温隔热材料的产量及其使用。
热传导的本质是微观粒子无规则不停息的热运动。组成固体的原子、分子位置固定，自由活动体积较小，故而固体热传导主要由微观粒子量子化的晶格振动(声子振动)、自由电子振动组成。纳米多孔隔热保温材料主要是非金属陶瓷基材料，自由电子很少，主要通过声子振动来传递热量，固态热导率可近似声子热导率。声子传热与其平均自由程相关，声子平均自由程越小，声子传热越小。固体的缺陷、杂质以及界面都会使其平均自由程减小，声子热导率减小。
纳米多孔材料孔隙率较高，界面较多，对声子平均自由程具有限制作用。同时，固体热导率与隔热复合材料密度有关，纳米多孔材料密度均较低，因此固态热导率很低。气凝胶是由纳米孔径、纳米骨架组成的轻质多孔陶瓷材料，其隔热能力是传统隔热复合材料的2-5倍，已经在新型航天飞行器中获得了实际的应用。然而，目前气凝胶材料制备工艺复杂、周期较长，限制了气凝胶材料在更广范围内的大规模应用。如何通过较为简单的工艺快速制备出热导率较低、力学性能较好的高性能隔热复合材料，是隔热复合材料领域急需解决的关键问题之一。
以气凝胶粉末为隔热基体、无机矿物质为胶黏剂制备出的隔热胶泥，可浇筑成型、应用方便、常温热导率较低，是目前国内外隔热复合材料研究热点之一。近年来开发的低密度的气凝胶材料，虽然具有良好的保温效果，但是力学模量较低。相比于传统的外墙保温材料，气凝胶易碎，由气凝胶颗粒构成的块材容易产生裂纹，不具有良好的粘接性。
CN 109095883 B公开了一种纤维增强氧化硅-氧化铝二元气凝胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：将纤维采用酸处理得到酸处理后的纤维；将氧化铝与酸混合后得到氧化铝溶胶；将氧化铝溶胶与碱溶液、氧化硅溶胶混合均匀后得到溶液A；然后将酸处理后的纤维与所述溶液A混合均匀后进行分散得到浆料，接着将浆料倒入成型模具中，压制至氧化铝溶胶凝胶化，得到纤维复合氧化铝-氧化硅二元湿凝胶，再经干燥处理，得到所述复合材料。这种方式得到的气凝胶其虽然具有较好的机械性能，但是，其隔热性能受添加的纤维影响较大，且粘结性能依旧不理想。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种气凝胶保温粘接剂及其制备方法。
一种气凝胶保温粘接剂，由改性气凝胶、分散剂、粘接剂、水泥、水组成。
优选地，一种气凝胶保温粘接剂，按质量份计，由10-20份改性气凝胶、1-2份分散剂、5-10份胶粘剂、20-25份水泥、50-70份水组成。
进一步优选的，所述分散剂为油酸三乙醇胺、琥珀酸酯磺酸钠、蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种。
进一步优选的，所述胶粘剂为聚丙烯酸酯乳液、醋酸乙烯酯乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、硅溶胶中的一种或两种以上混合物；优选地，所述胶粘剂由聚丙烯酸酯乳液、硅溶胶按质量比(3-4)：(1-2)混合。
进一步优选的，所述改性气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将微晶纤维素按浴比1g：(10-20)mL浸入35-45wt％的硫酸中，在35-45℃下、以100-200r/min转速搅拌反应15-30min，经离心取沉淀、洗涤、干燥，得到酸化微米微晶纤维素；
(2)将步骤(1)制得的酸化微米微晶纤维素按浴比1g：(10-20)mL浸入浓度为20-24wt％的金属离子盐水溶液中，然后超声处理1-2h，经离心后，将沉淀置于80-90℃下氧化24-48h，得到纳米氧化铝填充的微晶纤维素；
(3)按质量份计，将20-30份正硅酸四乙酯、70-80份水溶液混合，然后用2-3mol/L的盐酸调节pH值至3.0-4.0，再置于室温下水解1-2h，得到酸性硅溶胶；
(4)按质量份计，将20-40份步骤(2)制得的纳米氧化铝填充的微晶纤维素与60-80份步骤(3)制得的酸性硅溶胶混合均匀，然后以4000-8000r/min转速分散20-60min，再用0.01-0.06mol/L的氨水调整pH值至8.0-9.0，以100-200r/min转速搅拌反应10-20min，然后置于60-90℃下2-3h进行凝胶化，得到粗凝胶；
(5)在40-60℃下，将步骤(4)制得的粗凝胶按浴比1g：(1-50)mL放入老化改性液中老化改性12-24h，然后取出凝胶，放入干燥设备中，预冲1-2MPa的氮气，再以1-2℃/min速度加热到260-280℃，保温1-3h后，再缓慢释放压力至常压，该放压过程保持温度恒定在260-280℃，最后冲扫氮气，冷却至室温后取出，得到纤维气凝胶；
(6)将步骤(5)制得的纤维气凝胶置于700-800℃下煅烧1-2h，冷却至室温后，得到所述改性气凝胶。
所述金属离子盐为铜离子盐、锌离子盐、铝离子盐中的一种；优选的，所述金属离子盐为铝离子盐；进一步优选的，所述金属离子盐为氯化铝。
所述超声频率为40-60kHz，功率为100-200W。
所述老化改性液为70-80wt％的乙醇水溶液、70-80wt％的丙酮水溶液中的一种；优选地，所述老化改性液为70-80wt％的乙醇水溶液。
本发明还公开一种气凝胶保温粘结剂的制备方法。
一种气凝胶保温粘接剂的制备方法，包括以下步骤：
S1将改性气凝胶粉碎至100-200μm，得到改性气凝胶粉；
S2按质量份计，将10-20份改性气凝胶粉、1-2份分散剂、5-10份胶粘剂、70-90份水混合均匀，得到所述气凝胶保温粘接剂。
本发明首先采用微米级的微晶纤维素作为二氧化硅气凝胶的骨架，利用微晶纤维素优良的柔性来改善二氧化硅气凝胶的机械性能，使其具有压缩回弹性能以及可弯曲性能，从而改变氧化硅气凝胶易碎、机械强度低、柔韧性差的性质，增大了其作为粘接剂的使用寿命。然而，由于微晶纤维素本身隔热性能较差，其对气凝胶的隔热性能影响较大。尤其在高温条件下，其碳化甚至燃烧后形成大量大孔径的通道，不仅大大降低了材料的隔热性能，还易使得气凝胶结构坍塌，进一步降低其隔热效果，严重限制了其使用范围。
因此，本发明进一步对此方案进行优化。本发明优先考虑采用其它纤维替代其中的微晶纤维素，但具有较强柔性能够改善二氧化硅气凝胶的纤维其隔热能力都不如二氧化硅气凝胶，而且成本较高。因此，本发明设法去除其中的微晶纤维素，并保持气凝胶的柔性和机械强度。
本发明首先对所采用的微晶纤维素进行处理，利用硫酸酸化，使得微晶纤维素结构软化，便于金属离子入侵，然后将硫酸处理后的微晶纤维素浸入金属离子盐中，使得大量金属离子入侵并附着在微晶纤维素内部，然后通过氧化，使得金属离子在微晶纤维素内部聚集氧化形成纳米颗粒。接着将含有大量纳米金属颗粒的微晶纤维素浸入二氧化硅溶胶中，经凝胶、老化后，得到纤维气凝胶。最后，经高温烧灼，去除微晶纤维素，使得微晶纤维素中含有的纳米金属颗粒进一步聚集，形成新的气凝胶网络结构，不仅具有较好的隔热性能，还能够支撑二氧化硅气凝胶，改善其力学性能，防止其塌陷。
从现有技术来看，增强二氧化硅气凝胶机械性能的方法，除了采用各种增强体如晶须、短纤维、长纤维、硅酸钙石等对气凝胶进行增强以外，还可以合成多元气凝胶，例如二氧化硅-氧化铝二元气凝胶。氧化铝气凝胶不仅具有一般气凝胶的各种性质，而且还具有一些其它特性，主要体现在氧化铝气凝胶的微观结构由无定形态和多晶形态共同组成，具有耐高温和热稳定性，其最高使用温度可达1000℃以上。但是，氧化铝气凝胶也就有其缺点，如：氧化铝溶胶的粘度较大，其浸渍性能较差；另外，氧化铝气凝胶的高温稳定性也有待提高。二氧化硅-氧化铝二元气凝胶既能克服纯二氧化硅气凝胶有效使用温度低的缺点，又提高了氧化铝气凝胶的高温稳定性，而且在一定程度上改善了溶胶的浸渍性。
因此，本发明进一步优选，所用的金属离子盐为氯化铝，采用微晶纤维素锚定纳米氧化铝，然后填充进二氧化硅气凝胶中的方式，制得了新型的二氧化硅-氧化铝二元气凝胶。相较于传统的，将氧化铝溶胶和二氧化硅溶胶混合制得的二氧化硅-氧化铝二元气凝胶，其结构更均匀，性能更优异。
最后，本发明采用聚丙烯酸酯乳液和硅溶胶混合作为粘结剂，硅溶胶对本发明制得的改性气凝胶具有良好的粘结效果，其能够通过硅氧键将本发明制得的改性气凝胶牢牢的固定住，并形成极强的粘结力；聚丙烯酸酯乳液具有极强的胶粘性质，对大部分建筑材料都具有极强的粘结性，并且聚丙烯酸酯能够和二氧化硅形成牢固的共价键，二者互补，大大提升了本发明制得的气凝胶保温粘接剂的粘结性能。
本发明有益效果：
1.本发明利用微晶纤维素携带纳米金属氧化物，接着将含有大量纳米金属颗粒的微晶纤维素浸入二氧化硅溶胶中，得到纤维气凝胶；最后，经高温烧灼，去除微晶纤维素，使得微晶纤维素中含有的纳米金属颗粒聚集，形成新的气凝胶网络结构，不仅具有较好的隔热性能，还能够支撑二氧化硅气凝胶，改善其力学性能，防止其塌陷。
2.本发明采用聚丙烯酸酯乳液和硅溶胶混合作为粘结剂，硅溶胶对本发明制得的改性气凝胶具有良好的粘结效果，其能够通过硅氧键将本发明制得的改性气凝胶牢牢的固定住，并形成极强的粘结力；聚丙烯酸酯乳液具有极强的胶粘性质，对大部分建筑材料都具有极强的粘结性，并且聚丙烯酸酯能够和二氧化硅形成牢固的共价键，二者互补，大大提升了本发明制得的气凝胶保温粘接剂的粘结性能。
3.本发明制得的气凝胶保温粘接剂具有极佳的隔热保温性能，同时粘结力强，使用寿命长。
具体实施方式
油酸三乙醇胺，CAS号：2717-15-9。
水泥，采用的是425水泥，普通42.5P型。
聚丙烯酸酯乳液，型号：LA6588，山东力昂新材料科技有限公司。
微晶纤维素，货号：yuanyou223，陕西源优生物科技有限公司。
硅溶胶，货号：NS20-40/1，浙江德立信微纳科技有限公司。
实施例1
一种气凝胶保温粘接剂的制备方法，包括以下步骤：
S1将改性气凝胶粉碎至150μm，得到改性气凝胶粉；
S2按质量份计，将15份改性气凝胶粉、1.5份分散剂、7份胶粘剂、24份水泥、52.5份水混合均匀，得到所述气凝胶保温粘接剂。
所述分散剂为油酸三乙醇胺。
所述胶粘剂由聚丙烯酸酯乳液、硅溶胶按质量比3：1混合。
所述改性气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份计，将25份正硅酸四乙酯、75份水溶液混合，然后用2.5mol/L的盐酸调节pH值至3.5，再置于室温下水解1.5h，得到酸性硅溶胶；
(2)按质量份计，将30份微晶纤维素与70份步骤(1)制得的酸性硅溶胶混合均匀，然后以6000r/min转速分散40min，再用0.04mol/L的氨水调整pH值至8.5，以180r/min转速搅拌反应15min，然后置于75℃下2h进行凝胶化，得到粗凝胶；
(3)在50℃下，将步骤(2)制得的粗凝胶按浴比1g：20mL放入老化改性液中老化改性18h，然后取出凝胶，放入干燥设备中，预冲2MPa的氮气，再以2℃/min速度加热到270℃，保温2h后，再缓慢释放压力至常压，该放压过程保持温度恒定在270℃，最后冲扫氮气，冷却至室温后取出，得到纤维气凝胶；
(4)将步骤(3)制得的纤维气凝胶置于750℃下煅烧1.5h，冷却至室温后，得到所述改性气凝胶。
所述老化改性液为75wt％的乙醇水溶液。
实施例2
一种气凝胶保温粘接剂的制备方法，包括以下步骤：
S1将改性气凝胶粉碎至150μm，得到改性气凝胶粉；
S2按质量份计，将15份改性气凝胶粉、1.5份分散剂、7份胶粘剂、24份水泥、52.5份水混合均匀，得到所述气凝胶保温粘接剂。
所述分散剂为油酸三乙醇胺。
所述胶粘剂由聚丙烯酸酯乳液、硅溶胶按质量比3：1混合。
所述改性气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将微晶纤维素按浴比1g：15mL浸入浓度为24wt％的金属离子盐水溶液中，然后超声处理2h，经离心后，将沉淀置于85℃下氧化24h，得到纳米氧化铝填充的微晶纤维素；
(2)按质量份计，将25份正硅酸四乙酯、75份水溶液混合，然后用2.5mol/L的盐酸调节pH值至3.5，再置于室温下水解1.5h，得到酸性硅溶胶；
(3)按质量份计，将30份步骤(1)制得的纳米氧化铝填充的微晶纤维素与70份步骤(2)制得的酸性硅溶胶混合均匀，然后以6000r/min转速分散40min，再用0.04mol/L的氨水调整pH值至8.5，以180r/min转速搅拌反应15min，然后置于75℃下2h进行凝胶化，得到粗凝胶；
(4)在50℃下，将步骤(3)制得的粗凝胶按浴比1g：20mL放入老化改性液中老化改性18h，然后取出凝胶，放入干燥设备中，预冲2MPa的氮气，再以2℃/min速度加热到270℃，保温2h后，再缓慢释放压力至常压，该放压过程保持温度恒定在270℃，最后冲扫氮气，冷却至室温后取出，得到纤维气凝胶；
(5)将步骤(4)制得的纤维气凝胶置于750℃下煅烧1.5h，冷却至室温后，得到所述改性气凝胶。
所述金属离子盐为氯化铝。
所述超声频率为50kHz，功率为160W。
所述老化改性液为75wt％的乙醇水溶液。
实施例3
一种气凝胶保温粘接剂的制备方法，包括以下步骤：
S1将改性气凝胶粉碎至150μm，得到改性气凝胶粉；
S2按质量份计，将15份改性气凝胶粉、1.5份分散剂、7份胶粘剂、24份水泥、52.5份水混合均匀，得到所述气凝胶保温粘接剂。
所述分散剂为油酸三乙醇胺。
所述胶粘剂由聚丙烯酸酯乳液、硅溶胶按质量比3：1混合。
所述改性气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将微晶纤维素按浴比1g：15mL浸入40wt％的硫酸中，在40℃下、以180r/min转速搅拌反应20min，经离心取沉淀、洗涤、干燥，得到酸化微米微晶纤维素；
(2)将步骤(1)制得的酸化微米微晶纤维素按浴比1g：15mL浸入浓度为24wt％的金属离子盐水溶液中，然后超声处理2h，经离心后，将沉淀置于85℃下氧化24h，得到纳米氧化铝填充的微晶纤维素；
(3)按质量份计，将25份正硅酸四乙酯、75份水溶液混合，然后用2.5mol/L的盐酸调节pH值至3.5，再置于室温下水解1.5h，得到酸性硅溶胶；
(4)按质量份计，将30份步骤(2)制得的纳米氧化铝填充的微晶纤维素与70份步骤(3)制得的酸性硅溶胶混合均匀，然后以6000r/min转速分散40min，再用0.04mol/L的氨水调整pH值至8.5，以180r/min转速搅拌反应15min，然后置于75℃下2h进行凝胶化，得到粗凝胶；
(5)在50℃下，将步骤(4)制得的粗凝胶按浴比1g：20mL放入老化改性液中老化改性18h，然后取出凝胶，放入干燥设备中，预冲2MPa的氮气，再以2℃/min速度加热到270℃，保温2h后，再缓慢释放压力至常压，该放压过程保持温度恒定在270℃，最后冲扫氮气，冷却至室温后取出，得到纤维气凝胶；
(6)将步骤(5)制得的纤维气凝胶置于750℃下煅烧1.5h，冷却至室温后，得到所述改性气凝胶。
所述金属离子盐为氯化铝。
所述超声频率为50kHz，功率为160W。
所述老化改性液为75wt％的乙醇水溶液。
实施例4
一种气凝胶保温粘接剂的制备方法，包括以下步骤：
S1将改性气凝胶粉碎至150μm，得到改性气凝胶粉；
S2按质量份计，将15份改性气凝胶粉、1.5份分散剂、7份胶粘剂、24份水泥、52.5份水混合均匀，得到所述气凝胶保温粘接剂。
所述分散剂为油酸三乙醇胺。
所述胶粘剂为聚丙烯酸酯乳液。
所述改性气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将微晶纤维素按浴比1g：15mL浸入40wt％的硫酸中，在40℃下、以180r/min转速搅拌反应20min，经离心取沉淀、洗涤、干燥，得到酸化微米微晶纤维素；
(2)将步骤(1)制得的酸化微米微晶纤维素按浴比1g：15mL浸入浓度为24wt％的金属离子盐水溶液中，然后超声处理2h，经离心后，将沉淀置于85℃下氧化24h，得到纳米氧化铝填充的微晶纤维素；
(3)按质量份计，将25份正硅酸四乙酯、75份水溶液混合，然后用2.5mol/L的盐酸调节pH值至3.5，再置于室温下水解1.5h，得到酸性硅溶胶；
(4)按质量份计，将30份步骤(2)制得的纳米氧化铝填充的微晶纤维素与70份步骤(3)制得的酸性硅溶胶混合均匀，然后以6000r/min转速分散40min，再用0.04mol/L的氨水调整pH值至8.5，以180r/min转速搅拌反应15min，然后置于75℃下2h进行凝胶化，得到粗凝胶；
(5)在50℃下，将步骤(4)制得的粗凝胶按浴比1g：20mL放入老化改性液中老化改性18h，然后取出凝胶，放入干燥设备中，预冲2MPa的氮气，再以2℃/min速度加热到270℃，保温2h后，再缓慢释放压力至常压，该放压过程保持温度恒定在270℃，最后冲扫氮气，冷却至室温后取出，得到纤维气凝胶；
(6)将步骤(5)制得的纤维气凝胶置于750℃下煅烧1.5h，冷却至室温后，得到所述改性气凝胶。
所述金属离子盐为氯化铝。
所述超声频率为50kHz，功率为160W。
所述老化改性液为75wt％的乙醇水溶液。
实施例5
一种气凝胶保温粘接剂的制备方法，包括以下步骤：
S1将改性气凝胶粉碎至150μm，得到改性气凝胶粉；
S2按质量份计，将15份改性气凝胶粉、1.5份分散剂、7份胶粘剂、24份水泥、52.5份水混合均匀，得到所述气凝胶保温粘接剂。
所述分散剂为油酸三乙醇胺。
所述胶粘剂为硅溶胶。
所述改性气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将微晶纤维素按浴比1g：15mL浸入40wt％的硫酸中，在40℃下、以180r/min转速搅拌反应20min，经离心取沉淀、洗涤、干燥，得到酸化微米微晶纤维素；
(2)将步骤(1)制得的酸化微米微晶纤维素按浴比1g：15mL浸入浓度为24wt％的金属离子盐水溶液中，然后超声处理2h，经离心后，将沉淀置于85℃下氧化24h，得到纳米氧化铝填充的微晶纤维素；
(3)按质量份计，将25份正硅酸四乙酯、75份水溶液混合，然后用2.5mol/L的盐酸调节pH值至3.5，再置于室温下水解1.5h，得到酸性硅溶胶；
(4)按质量份计，将30份步骤(2)制得的纳米氧化铝填充的微晶纤维素与70份步骤(3)制得的酸性硅溶胶混合均匀，然后以6000r/min转速分散40min，再用0.04mol/L的氨水调整pH值至8.5，以180r/min转速搅拌反应15min，然后置于75℃下2h进行凝胶化，得到粗凝胶；
(5)在50℃下，将步骤(4)制得的粗凝胶按浴比1g：20mL放入老化改性液中老化改性18h，然后取出凝胶，放入干燥设备中，预冲2MPa的氮气，再以2℃/min速度加热到270℃，保温2h后，再缓慢释放压力至常压，该放压过程保持温度恒定在270℃，最后冲扫氮气，冷却至室温后取出，得到纤维气凝胶；
(6)将步骤(5)制得的纤维气凝胶置于750℃下煅烧1.5h，冷却至室温后，得到所述改性气凝胶。
所述金属离子盐为氯化铝。
所述超声频率为50kHz，功率为160W。
所述老化改性液为75wt％的乙醇水溶液。
对比例1
一种气凝胶保温粘接剂的制备方法，包括以下步骤：
S1将改性气凝胶粉碎至150μm，得到改性气凝胶粉；
S2按质量份计，将15份改性气凝胶粉、1.5份分散剂、7份胶粘剂、24份水泥、52.5份水混合均匀，得到所述气凝胶保温粘接剂。
所述分散剂为油酸三乙醇胺。
所述胶粘剂由聚丙烯酸酯乳液、硅溶胶按质量比3：1混合。
所述改性气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份计，将25份正硅酸四乙酯、75份水溶液混合，然后用2.5mol/L的盐酸调节pH值至3.5，再置于室温下水解1.5h，得到酸性硅溶胶；
(2)按质量份计，将30份微晶纤维素与70份步骤(1)制得的酸性硅溶胶混合均匀，然后以6000r/min转速分散40min，再用0.04mol/L的氨水调整pH值至8.5，以180r/min转速搅拌反应15min，然后置于75℃下2h进行凝胶化，得到粗凝胶；
(3)在50℃下，将步骤(2)制得的粗凝胶按浴比1g：20mL放入老化改性液中老化改性18h，然后取出凝胶，放入干燥设备中，预冲2MPa的氮气，再以2℃/min速度加热到270℃，保温2h后，再缓慢释放压力至常压，该放压过程保持温度恒定在270℃，最后冲扫氮气，冷却至室温后取出，得到所述改性气凝胶。
所述老化改性液为75wt％的乙醇水溶液。
对比例2
一种气凝胶保温粘接剂的制备方法，包括以下步骤：
S1将气凝胶粉碎至150μm，得到气凝胶粉；
S2按质量份计，将15份气凝胶粉、1.5份分散剂、7份胶粘剂、24份水泥、52.5份水混合均匀，得到所述气凝胶保温粘接剂。
所述分散剂为油酸三乙醇胺。
所述胶粘剂由聚丙烯酸酯乳液、硅溶胶按质量比3：1混合。
所述气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份计，将25份正硅酸四乙酯、75份水溶液混合，然后用2.5mol/L的盐酸调节pH值至3.5，再置于室温下水解1.5h，得到酸性硅溶胶；
(2)按质量份计，将步骤(1)制得的酸性硅溶胶用0.04mol/L的氨水调整pH值至8.5，以180r/min转速搅拌反应15min，然后置于75℃下2h进行凝胶化，得到粗凝胶；
(3)在50℃下，将步骤(2)制得的粗凝胶按浴比1g：20mL放入老化改性液中老化改性18h，然后取出凝胶，放入干燥设备中，预冲2MPa的氮气，再以2℃/min速度加热到270℃，保温2h后，再缓慢释放压力至常压，该放压过程保持温度恒定在270℃，最后冲扫氮气，冷却至室温后取出，得到所述气凝胶。
所述老化改性液为75wt％的乙醇水溶液。
测试例1
参考GB/T 39704-2020《真空绝热板有效导热系数的测定》中的方法A，采用导热系数仪测定各实施例及对比例制得的气凝胶保温粘接剂的隔热性能。
试样制备：将各实施例及对比例制得的气凝胶保温粘接剂倒入60cm*60cm的模具中，制成厚度为0.5cm的板材。然后采用规定的聚氨酯板填充，测试并计算导热系数。结果见表1.
表1：导热系数测试结果
导热系数W/(m·K)
实施例1 0.169
实施例2 0.127
实施例3 0.063
实施例4 0.064
实施例5 0.061
对比例1 0.084
对比例2 0.155
由表1可以看出，本发明实施例3-5制得的气凝胶保温粘接剂具有极佳的隔热性能，其热导系数最小。这是由于本发明首先对所采用的微晶纤维素进行处理，利用硫酸酸化，使得微晶纤维素结构软化，便于金属离子入侵，然后将硫酸处理后的微晶纤维素浸入金属离子盐中，使得大量金属离子入侵并附着在微晶纤维素内部，然后通过氧化，使得金属离子在微晶纤维素内部聚集氧化形成纳米颗粒。接着将含有大量纳米金属颗粒的微晶纤维素浸入二氧化硅溶胶中，经凝胶、老化后，得到纤维气凝胶。最后，经高温烧灼，去除微晶纤维素，使得微晶纤维素中含有的纳米金属颗粒进一步聚集，形成新的气凝胶网络结构，不仅具有较好的隔热性能，还能够支撑二氧化硅气凝胶，改善其力学性能，防止其塌陷。实施例2制得的气凝胶保温粘接剂其导热系数明显高于实施例3，这是由于没有先对微晶纤维素进行硫酸处理，铝离子无法进入微晶纤维素内部，其经氧化后，形成的纳米氧化铝附着在微晶纤维素表面，经高温去除微晶纤维素后，纳米氧化铝直接附着在孔道内壁，无法聚集形成气凝胶网络结构，隔热效果明显下降。实施例1制得的气凝胶保温粘接剂其导热系数明显高于实施例2，这是由于实施例1的气凝胶完全由二氧化硅组成，经高温烧灼后，孔道大量塌陷，隔热性能下降。对比例1没有经高温烧灼，虽然微晶纤维素具有较高的导热系数，但是，气凝胶的孔道没有塌陷，其依旧表现出了比实施例1优异的隔热效果。
测试例2
参照GB 14907-2018《钢结构防火涂料》测试实施例3-5制得的气凝胶保温粘接剂的粘结强度。在制作的试件涂层中央约40mm*40mm面积内，均匀涂刷实施例3-5制得的气凝胶保温粘接剂各4g，然后将钢制联结件轻轻粘上并压上约1kg重的砝码，小心去除联结件周围溢出的粘结剂，继续放置3天后去掉砝码，然后将粘接好的试件安装在试验机上；在沿试件底板垂直方向施加拉力，以约2000N/min的速度加载，测得最大的拉伸载荷，计算粘结强度。
表2：粘结强度
粘结强度/MPa
实施例3 0.297
实施例4 0.124
实施例5 0.094
由表2可以看出，实施例3制得的气凝胶保温粘接剂的粘结强度明显优于实施例4和实施例5。这表面聚丙烯酸酯乳液和硅溶胶混合作为粘结剂，二者互补，大大提升了本发明制得的气凝胶保温粘接剂的粘结性能。硅溶胶对本发明制得的改性气凝胶具有良好的粘结效果，其能够通过硅氧键将本发明制得的改性气凝胶牢牢的固定住，并形成极强的粘结力；聚丙烯酸酯乳液具有极强的胶粘性质，对大部分建筑材料都具有极强的粘结性，并且聚丙烯酸酯能够和二氧化硅形成牢固的共价键。

Claims (9)

1.一种气凝胶保温粘接剂，其特征在于，由改性气凝胶、分散剂、粘接剂、水组成。
2.如权利要求1所述气凝胶保温粘接剂，其特征在于，按质量份计，由10-20份改性气凝胶、1-2份分散剂、5-10份胶粘剂、70-90份水组成。
3.如权利要求1或2所述气凝胶保温粘接剂，其特征在于，所述分散剂为油酸三乙醇胺、琥珀酸酯磺酸钠、蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种。
4.如权利要求1或2所述气凝胶保温粘接剂，其特征在于，所述胶粘剂为聚丙烯酸酯乳液、醋酸乙烯酯乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、硅溶胶中的一种或两种以上混合物。
5.如权利要求1或2所述气凝胶保温粘接剂，其特征在于，所述改性气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将微晶纤维素浸入硫酸中反应，经离心取沉淀、洗涤、干燥，得到酸化微米微晶纤维素；
(2)将步骤(1)制得的酸化微米微晶纤维素浸入金属离子盐水溶液中，然后超声处理，经离心后，将沉淀氧化，得到纳米氧化铝填充的微晶纤维素；
(3)按质量份计，将正硅酸四乙酯、水混合，然后用盐酸调节pH，再置于室温下水解，得到酸性硅溶胶；
(4)按质量份计，将步骤(2)制得的纳米氧化铝填充的微晶纤维素与步骤(3)制得的酸性硅溶胶混合均匀，然后分散均匀，再用氨水调整pH，然后进行凝胶化，得到粗凝胶；
(5)将步骤(4)制得的粗凝胶放入老化改性液中老化改性，然后取出凝胶，放入干燥设备中，超临界干燥后取出，得到纤维气凝胶；
(6)将步骤(5)制得的纤维气凝胶煅烧，冷却至室温后，得到所述改性气凝胶。
6.如权利要求5所述气凝胶保温粘接剂，其特征在于，所述金属离子盐为铜离子盐、锌离子盐、铝离子盐中的一种。
7.如权利要求5所述气凝胶保温粘接剂，其特征在于，所述老化改性液为70-80wt％的乙醇水溶液、70-80wt％的丙酮水溶液中的一种。
8.如权利要求5所述气凝胶保温粘接剂，其特征在于，所述超临界干燥条件为：预冲1-2MPa的氮气，再以1-2℃/min速度加热到260-280℃，保温1-3h后，再缓慢释放压力至常压，该放压过程保持温度恒定在260-280℃，最后冲扫氮气，冷却至室温。
9.如权利要求1-8中任一项所述的气凝胶保温粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1将改性气凝胶粉碎，得到改性气凝胶粉；
S2将改性气凝胶粉、分散剂、胶粘剂、水混合均匀，得到所述气凝胶保温粘接剂。
CN202210702526.9A 2022-06-20 2022-06-20 一种气凝胶保温粘接剂 Active CN115093178B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210702526.9A CN115093178B (zh) 2022-06-20 2022-06-20 一种气凝胶保温粘接剂

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210702526.9A CN115093178B (zh) 2022-06-20 2022-06-20 一种气凝胶保温粘接剂

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115093178A true CN115093178A (zh) 2022-09-23
CN115093178B CN115093178B (zh) 2023-03-24

Family

ID=83293038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210702526.9A Active CN115093178B (zh) 2022-06-20 2022-06-20 一种气凝胶保温粘接剂

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115093178B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115537184A (zh) * 2022-10-19 2022-12-30 福建傲农生物科技集团股份有限公司 一种用于猪精液冷藏、运输的相变材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101698592A (zh) * 2009-11-13 2010-04-28 航天特种材料及工艺技术研究所 一种硅铝气凝胶复合材料及其制备方法
CN101792299A (zh) * 2010-01-08 2010-08-04 中国人民解放军国防科学技术大学 耐高温氧化铝-氧化硅气凝胶隔热复合材料的制备方法
CN104745102A (zh) * 2015-01-19 2015-07-01 北京鑫元永立集成房屋有限公司 一种纳米绝热胶粘剂及其制备方法
CN107267103A (zh) * 2016-04-08 2017-10-20 卢斌 一种含气凝胶的透明隔热防火胶及其制备方法和隔热防火玻璃
JP2020142969A (ja) * 2019-03-08 2020-09-10 株式会社トクヤマ 球状シリカエアロゲル粉体の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101698592A (zh) * 2009-11-13 2010-04-28 航天特种材料及工艺技术研究所 一种硅铝气凝胶复合材料及其制备方法
CN101792299A (zh) * 2010-01-08 2010-08-04 中国人民解放军国防科学技术大学 耐高温氧化铝-氧化硅气凝胶隔热复合材料的制备方法
CN104745102A (zh) * 2015-01-19 2015-07-01 北京鑫元永立集成房屋有限公司 一种纳米绝热胶粘剂及其制备方法
CN107267103A (zh) * 2016-04-08 2017-10-20 卢斌 一种含气凝胶的透明隔热防火胶及其制备方法和隔热防火玻璃
JP2020142969A (ja) * 2019-03-08 2020-09-10 株式会社トクヤマ 球状シリカエアロゲル粉体の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115537184A (zh) * 2022-10-19 2022-12-30 福建傲农生物科技集团股份有限公司 一种用于猪精液冷藏、运输的相变材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115093178B (zh) 2023-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101264891B (zh) 一种高强度、低密度二氧化硅气凝胶的制备方法
CN110526609B (zh) 一种核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料及其制备方法
CN102795826B (zh) 一种气凝胶/无机轻集料复合保温隔热材料及其制备方法
CN106830990B (zh) 一种多孔地质聚合物/气凝胶复合隔热材料及制备方法
CN108658572B (zh) 一种防脱粉气凝胶复合保温毡的制备方法
CN109251005B (zh) 一种增强二氧化硅气凝胶材料的制备方法
CN101357828B (zh) 轻集料的制备方法及以其产品为主保温源的无机保温材料
CN102584162A (zh) 一种一元或多元气凝胶隔热材料及其制备方法
WO2014110892A1 (zh) 一种无机保温材料及其制备方法
CN115093178B (zh) 一种气凝胶保温粘接剂
CN112661477B (zh) 改性聚苯乙烯-碱式硫酸镁水泥复合保温材料的制备方法
CN112062515B (zh) 一种利用碳化硅制备的高强地聚合物闭孔发泡材料及其制备方法
CN104446305A (zh) 一种硫酸钙晶须气凝胶隔热复合材料及其制备方法
CN111747691A (zh) 一种高抗裂泡沫混凝土及其制备方法
CN111825423A (zh) 一种高效隔热片及其制备方法
CN112390570A (zh) 一种相变微胶囊复合三氧化铝—二氧化硅气凝胶及其制备方法
CN114133203A (zh) 石膏膨胀珍珠岩混合自保温材料及其生产工艺
CN109020469A (zh) 一种SiO2气凝胶/SiC泡沫复合绝热材料及其制备方法
CN113754376B (zh) 一种建筑保温透湿性抹面胶浆及其制备方法
CN106866180A (zh) 泡沫陶瓷复合SiO2气凝胶隔热材料的制备方法
CN106830957A (zh) 一种纳米级微孔隔热胶泥
CN108439964B (zh) 一种纳米孔陶瓷绝热卷材及其制备方法
CN112390571A (zh) 一种相变复合气凝胶及其制备方法
CN114014631A (zh) 一种闭孔珍珠岩复合保温材料及其制备方法
CN102701668B (zh) 一种高强无机保温砂浆

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant