一种气凝胶发泡材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种气凝胶发泡材料，由以下原料制备而成：A组分填料28‑30％、异氰酸酯33‑35％、植物秸秆粉末26‑28％、植物秸秆纤维3‑7％和气凝胶粉末2‑8％，所述百分比为各组分在发泡材料中的重量百分比；所述A组份填料为：环氧丙烷‑环氧乙烷共聚醚三醇70‑90％、甘油‑环氧丙烷‑环氧乙烷共聚醚三醇5‑35％、泡沫稳定剂0.5‑10％、催化剂0.1‑10％、发泡剂0.2‑10％、交联剂0.5‑10％，所述百分比为各原料在A组份填料中的重量百分。本发明专利技术所述发泡材料保温性能好，对比传统的发泡材料，本发明专利技术所述的气凝胶发泡材料能以明显的轻薄优势达到同样的保温性能，同时利用植物秸秆作为填充料，实现秸秆高价值利用，本发明专利技术所述的发泡材料工艺简单，成品应用范围广。

Aerogel foaming material, preparation method and application thereof

The invention discloses an aerogel foam material, and is prepared by the following raw materials: A component filler 30%, 33 28 isocyanate 35%, 28%, 26 plant straw powder plant straw fiber 3 7% and 2 gel powder 8%, weight percentage of the percentage of each component in the foaming material; the A component filler: epoxy propane ethylene oxide copolyether glycol 70, glycerol three 90% epoxy propane ethylene oxide copolyether three alcohol 5 35%, 10%, 0.5 foam stabilizer, foaming agent catalyst 0.1 10% 0.2 10% 0.5, crosslinking agent 10%, the percentage of as the raw materials in the A component in the packing weight%. The invention of the foam insulation performance is good, compared with the traditional gas foaming material, gel foaming material of the invention can achieve obvious advantages with thin insulation performance is the same, at the same time using plant straw as filler, achieve high value utilization of straw foamed material, the process of the invention is simple, the application range of products guangzhou.

【技术实现步骤摘要】
一种气凝胶发泡材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及材料
，具体涉及一种气凝胶发泡材料及其制备方法和应用。
技术介绍
传统的发泡材料导热系数在0.030W/(m·K)上下，作为保温性能良好的材料得到广泛应用。但是发泡材料虽然轻便但是作为保温材料时有体积过大的弊端。气凝胶复合材料轻便保温，气凝胶粉末则是复合材料的基本原料；植物秸秆的大面积燃烧容易对大气造成污染，秸秆粉末和秸秆纤维是很好的材料填充料，如何将上述材料的优异性能结合，完美利用，是材料发展的一个方向。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种气凝胶发泡材料及其制备方法和应用，有效提高发泡材料保温性能，降低发泡材料应用体积，同时利用秸秆纤维作为填充料，实现秸秆纤维高价值利用，本专利技术所述的发泡材料工艺简单，成品应用范围广。本专利技术的技术方案如下：一种气凝胶发泡材料，其特征在于，由以下原料制备而成：A组分填料28-30％、异氰酸酯33-35％、植物秸秆粉末26-28％、植物秸秆纤维3-7％和气凝胶粉末2-8％，所述百分比为各组分在发泡材料中的重量百分比；所述A组份填料为：环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇70-90％、甘油-环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇5-35％、泡沫稳定剂0.5-10％、催化剂0.1-10％、发泡剂0.2-10％、交联剂0.5-10％，所述百分比为各原料在A组份填料中的重量百分。所述环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇的相对分子量为1000-1500；所述甘油-环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇的相对分子量为3000-6000。所述异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯(HDI)、脂环族二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)中的一种。所述气凝胶粉末的直径小于或等于3微米。一种制备气凝胶发泡材料的方法，其特征在于，将所述A组分填料28-30％、异氰酸酯33-35％、植物秸秆粉末26-28％、植物秸秆纤维3-7％和气凝胶粉末2-8％混匀得到发泡材料，将所述发泡料注入模具中，在30-120℃下保温10-30分钟，压制成型脱模后形成气凝胶发泡材料。所述混匀方式为手工搅拌、机械搅拌、机械设备喷射混合或气流冲击混合。所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。所述制备方法为模具制备方法。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种气凝胶发泡材料及其制备方法和应用，有效提高发泡材料保温性能，降低发泡材料应用体积，在需保温的单位面积上，对比传统的发泡材料，本专利技术所述的气凝胶发泡材料能以明显的轻薄优势达到同样的保温性能，同时利用植物秸秆作为填充料，实现秸秆高价值利用，本专利技术所述的发泡材料工艺简单，成品应用范围广。具体实施方式本专利技术提供一种气凝胶发泡材料及其制备方法和应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。气凝胶是一种非常多孔材料，在已知的固体中其孔隙率最高。本专利技术所述的气凝胶粉末为具有代表性的二氧化硅气凝胶，所述气凝胶粉末具有多孔结构，气凝胶粉末的内部空间大部分是空的，使气凝胶粉末表现出一些引人注意的特性，例如，超级隔热、轻质、吸声性、介电常数低及类似性能。气凝胶粉末最大的优点是超级隔热，与传统的发泡材料及其类似物相比，气凝胶显示出小于0.300W/m·K的较低导热率。据报道，二氧化硅气凝胶的导热率比许多技术参考资料中的产物的导热率要小，气凝胶的超级隔热起因于极少量(重量百分比为2～5％)的固体(二氧化硅)及具有介观尺寸的孔的多孔结构构造对导热率的影响，介观尺寸的孔可防止空气对流热传递。因为空气中的气体分子的平均自由行程是65nm，但气凝胶的平均孔隙大小是比平均自由行程要小的介观尺寸，因此防止了气体分子的热传递。秸秆作为一种新能源，其纤维已经试验验证具有极强的抗拉伸变形的能力，用于复合材料中能增强材料的柔韧性。泡沫稳定剂能够降低聚氨酯原料混合物的表面张力，在泡沫升起至熟化期间，通过表面张力防止泡沫的热力学非稳态出现，本专利技术的泡沫稳定剂采用硅酮类表面活性剂效果最佳，其能够起到较好的泡沫稳定效果，本专利技术所述泡沫稳定剂为硅酮类表面活性剂，所述催化剂为叔胺类催化剂或烷基金属化合物，所述发泡剂为戊烷类发泡剂、氢氟烃类发泡剂或氢氯氟烃类发泡剂，所述交联剂为乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、分子量200-600的芳香胺醚低聚物和分子量150-400的胺醚齐聚物的一种或多种。本专利技术的泡沫稳定剂优选美思德公司牌号为8539A泡沫稳定剂。催化剂能调节诸多竞争反应历程和平衡，促进设计的主反应的反应速度，减缓或抑制副反应的发生和进行，获得最佳分子结构的设计材料，本专利技术催化剂选取叔胺类催化剂或烷基金属化合物，具体，本专利技术催化剂优选催化效果最好的三亚乙基二胺(A33)。发泡剂是指一类能使处于一定粘度范围内的液体或塑性状态的橡胶、塑料处于微孔结构的物质。分为物理发泡剂和化学发泡剂，物理发泡剂是利用其在一定温度范围内物理状态的变化而产生气体，化学发泡剂是在发泡过程中因化学变化而产生一种或多种气体，从而使聚氧化丙烯多元醇发泡。本专利技术的发泡剂优选为低沸点的氢氯氟烃类物理发泡剂141B交联剂是指能促使分子链延伸、扩展的化合物。包括能使分子链进行扩展的双官能基的低分子化合物，也包括能使链状分子结构产生支化和交联的官能度大于2的低分子化合物。本专利技术使用的交联剂是分子量较小的多元醇、多元胺类的低分子量化合物，为乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、分子量200-600的芳香胺醚低聚物或分子量150-400的胺醚齐聚物的一种或多种。其中优选丙三醇。本专利技术中异氰酸酯的用量按异氰酸酯指数为0.9-1.5使用。异氰酸酯化合物为分子结构中含－N＝C＝O基团结构的化合物，其结构通式为R-(NCO)n，R为烷基、芳基、脂环基等，n＝1、2、3…整数。本专利技术使用的异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯(HDI)、脂环族二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)或上述物质的改性物中的一种。其中优选烟台万华牌号为PM200产品。本专利技术中的植物秸秆粉末经脱水干燥，粒度为40-250目。本专利技术所述的秸秆纤维是指经一定的加工(牵引、拉伸、定型等)后形成长度比直径大数千倍以上且具有一定柔韧性和强力的纤细物质。本专利技术秸秆纤维材料的经度为10μm，短切长度为1-10mm。本专利技术中的粉体材料、纤维类材料可以进行表面处理，具体是指进行热处理、酸碱刻蚀处理、偶联剂处理、等离子体表面处理、稀土元素处理。热处理是利用高温(200-800℃)条件下处理一定的时间(1-3600s)，使材料表面的原有胶质层氧化分解，同时除去纤维表面的吸附水或润滑油。酸碱刻蚀处理是通过酸、碱溶液浸泡，在材料表面进行化学反应形成一些凹陷或微孔。偶联剂处理是指采用偶联剂对材料进行表面处理，使树脂与材料表面形成化学键，从而获得有效的界面粘结，偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气凝胶发泡材料，其特征在于，由以下原料制备而成：A组分填料28‑30％、异氰酸酯33‑35％、植物秸秆粉末26‑28％、植物秸秆纤维3‑7％和气凝胶粉末2‑8％，所述百分比为各组分在发泡材料中的重量百分比；所述A组份填料为：环氧丙烷‑环氧乙烷共聚醚三醇70‑90％、甘油‑环氧丙烷‑环氧乙烷共聚醚三醇5‑35％、泡沫稳定剂0.5‑10％、催化剂0.1‑10％、发泡剂0.2‑10％、交联剂0.5‑10％，所述百分比为各原料在A组份填料中的重量百分。

【技术特征摘要】
1.一种气凝胶发泡材料，其特征在于，由以下原料制备而成：A组分填料28-30％、异氰酸酯33-35％、植物秸秆粉末26-28％、植物秸秆纤维3-7％和气凝胶粉末2-8％，所述百分比为各组分在发泡材料中的重量百分比；所述A组份填料为：环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇70-90％、甘油-环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇5-35％、泡沫稳定剂0.5-10％、催化剂0.1-10％、发泡剂0.2-10％、交联剂0.5-10％，所述百分比为各原料在A组份填料中的重量百分。2.根据权利要求1所述的一种气凝胶发泡材料，其特征在于：所述环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇的相对分子量为1000-1500；所述甘油-环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇的相对分子量为3000-6000。3.根据权利要求2所述的一种气凝胶发泡材料，其特征在于：所述异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯(HDI)、脂环族二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天赋，彭战军，张阳辅龙，
申请(专利权)人：湖北硅金凝节能减排科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42