颗粒状气凝胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种颗粒状气凝胶复合材料及其制备方法，所述颗粒状气凝胶复合材料包括：气凝胶粉体；和包覆在所述气凝胶粉体外部的水溶性高分子，其中，所述气凝胶粉体的质量百分比为20～80％。根据本发明专利技术实施例的颗粒状气凝胶复合材料，具有高强度，且内层疏水、外层亲水的颗粒状气凝胶复合材料，在保留气凝胶优异性能的同时实现其和水性材料更好地兼容。

Granular aerogel composite and preparation method thereof

The invention provides a granular aerogel composite material and a preparation method thereof. The granular aerogel composite material comprises aerogel powder and water soluble polymer coated on the outer surface of the aerogel powder, wherein the mass percentage of the aerogel powder is 20 to 80%. The granular aerogel composite material according to the embodiment of the invention has high strength, and the granular aerogel composite material with hydrophobic inner layer and hydrophilic outer layer can achieve better compatibility with the water-based material while retaining the excellent performance of the aerogel.

【技术实现步骤摘要】
颗粒状气凝胶复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，具体地，本专利技术涉及一种颗粒状气凝胶复合材料及其制备方法。
技术介绍
气凝胶具有纳米级的多孔结构和高孔隙率等特点，是目前所知密度最小的固体材料之一。由于气凝胶具有比表面积大，孔隙率高，密度低，导热系数低等特点，因此，气凝胶在超级绝缘体，高能物理，高效催化剂及催化剂载体，储能材料等方面有巨大的应用潜力。同时，颗粒状的形态作为一种重要的气凝胶存在形式，由于非常适于和其它材料复合形成高性能复合材料而具有更为广阔的应用前景。然而，由于气凝胶颗粒低劣的力学性能导致其极其易碎，限制了其实际应用。同时，为了避免纳米多孔的气凝胶材料在使用过程中水汽对气凝胶骨架的破坏作用，往往都要求其具有良好的疏水性能，而疏水性气凝胶粉体与水性材料的相容性差，大大限制了气凝胶材料的应用领域。因此，迫切需要获得性能优异且和其它材料具有良好相容性的颗粒状气凝胶材料，以及低成本的颗粒状气凝胶材料制备方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种具有高强度，且内层疏水、外层亲水的颗粒状气凝胶复合材料，在保留气凝胶优异性能的同时实现其和水性材料更好地兼容。此外，本专利技术还提出了一种颗粒状气凝胶复合材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用了以下技术方案：根据本专利技术第一方面实施例的颗粒状气凝胶复合材料，所述颗粒状气凝胶复合材料包括：气凝胶粉体；和包覆在所述气凝胶粉体外部的水溶性高分子，其中，所述气凝胶粉体的质量百分比为20～80％。优选地，所述的颗粒状气凝胶复合材料的尺寸为0.1～20mm。优选地，所述水溶性高分子包括：天然水溶性高分子、化学改性天然聚合物、合成聚合物中的一种或多种。优选地，所述天然水溶性高分子包括淀粉、琼脂糖、糊精、木质素中的一种或多种。优选地，所述化学改性天然聚合物包括羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或多种。优选地，所述合成聚合物包括聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚丙烯酸、水溶性环氧树脂中的一种或多种。根据本专利技术第二方面实施例的颗粒状气凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：a)分别提供气凝胶粉体、以及水溶性高分子的水溶液；b)将所述气凝胶粉体与所述水溶性高分子的水溶液进行机械混合，得到气凝胶复合物浆料；c)将所述气凝胶复合物浆料进行造粒，得到气凝胶复合物的预制粒；d)将所述气凝胶复合物的预制粒干燥，得到所述颗粒状气凝胶复合材料。优选地，所述步骤a)中，所述水溶性高分子包括：天然水溶性高分子、化学改性天然聚合物、合成聚合物中的一种或多种，所述水溶性高分子的水溶液的浓度为1～15wt％。优选地，所述天然水溶性高分子包括淀粉、琼脂糖、糊精、木质素中的一种或多种；所述化学改性天然聚合物包括羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或多种；所述合成聚合物包括聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚丙烯酸、水溶性环氧树脂中的一种或多种。优选地，所述步骤b)中所述疏水性气凝胶粉体和水溶性高分子的质量比为1:4～4:1。本专利技术的上述技术方案至少具有如下效果之一：根据本专利技术实施例的颗粒状气凝胶复合材料具有很高的强度，且内层疏水、外层亲水，同时提高了颗粒状气凝胶复合材料与水性材料的相容性，扩大了气凝胶的应用范围。本专利技术的颗粒状气凝胶复合材料的制备方法简单，适合工业化生产。附图说明图1是根据本专利技术实施例的颗粒状气凝胶复合材料的制备方法流程图；图2是根据本专利技术实施例的颗粒状气凝胶复合材料的结构示意图。附图标记1为水溶性高分子，2为气凝胶粉体。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面具体描述根据本专利技术实施例的颗粒状气凝胶复合材料。根据本专利技术实施例的颗粒状气凝胶复合材料包括气凝胶粉体和包覆在所述气凝胶粉体外部的水溶性高分子，其中，所述气凝胶粉体的质量百分比为20～80％。其中，气凝胶粉体可以是市售的任意的气凝胶粉体，本专利技术对于疏水性气凝胶粉体，尤其是疏水性二氧化硅气凝胶粉体特别适用，有利于改善其表面特性，拓宽其应用领域。本专利技术的实施例中，气凝胶复合材料的内层可以是疏水气凝胶粉体，而外层可以是水溶性高分子，可以得到内层疏水、外层亲水的颗粒状气凝胶复合材料，且与该材料与水性材料更好地兼容。气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体，略低于空气密度，所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”，其凝胶骨架和内部的孔道非常小可达纳米量级。其中，以二氧化硅气凝胶为代表，其为了避免水汽对气凝胶骨架的破坏作用往往要求制得的气凝胶材料具有良好的疏水性能，而疏水性气凝胶粉体与水性材料的相容性差。此外，二氧化硅气凝胶材料独特的微观结构也使其力学性能低劣，强度极差。这两种因素大大限制了气凝胶材料的应用领域。有鉴于此，本专利技术通过在气凝胶粉体的集聚体颗粒(换言之，也就是气凝胶造粒体)的外部包覆一层水溶性高分子，来改善该气凝胶颗粒的力学强度和浸润性。本专利技术的水溶性高分子没有特殊的限制，本专利技术的水溶性高分子溶液可以是商购或者本领域的技术人员通过现有的技术合成制备得到。水溶性高分子是一种强亲水性的高分子材料，能溶解或溶胀于水中形成水溶液或分散体系。在水溶性聚合物的分子结构中含有大量的亲水基团。其中，所述的亲水基团通常可分为三类：阳离子基团，如叔胺基、季胺基等；阴离子基团，如羧酸基、磺酸基、磷酸基、硫酸基等；极性非离子基团，如羟基、醚基、胺基、酰胺基等。基于此，水溶性高分子分为阳离子型，阴离子型及非离子型水溶性高分子三类。。本专利技术的水溶性高分子可以为包括天然水溶性高分子、化学改性天然聚合物、合成聚合物中等的一种或多种。其中，本专利技术的天然水溶性高分子可以为常规的选择，如天然水溶性高分子可以为淀粉、阿拉伯胶、藻蛋白酸钠、骨粉、明胶、干酪素、琼脂糖、糊精、木质素等，优选地，天然水溶性高分子可以选用淀粉、琼脂糖、糊精、木质素中的一种或多种。本专利技术的化学改性天然聚合物可以为常规的选择，如淀粉衍生物、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素等，优选地，可以选用羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或多种。本专利技术的合成聚合物可以为常规的选择，如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚马来酸酐、聚季胺盐、聚乙二醇、水解聚丙烯酰胺、聚乙烯醇缩甲醛、水溶性环氧树脂等，优选地，可以选用水解聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚丙烯酸、水溶性环氧树脂中的一种或多种。本专利技术的另一个优选的实施例，水溶性高分子可以选用聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛和水溶性环氧树脂。通过该水溶性高分子能够提高颗粒状气凝胶复合材料的内层疏水、外层亲水的性能。根据本专利技术实施例的颗粒状气凝胶复合材料不仅具备气凝胶本身的优异特性，且具有高强度、内层疏水外层亲水的特点，同时，能够与水性材料更好的兼容。根据本专利技术实施例的颗粒状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒状气凝胶复合材料，其特征在于，所述颗粒状气凝胶复合材料包括：气凝胶粉体；和包覆在所述气凝胶粉体外部的水溶性高分子，其中，所述气凝胶粉体的质量百分比为20～80％。

【技术特征摘要】
1.一种颗粒状气凝胶复合材料，其特征在于，所述颗粒状气凝胶复合材料包括：气凝胶粉体；和包覆在所述气凝胶粉体外部的水溶性高分子，其中，所述气凝胶粉体的质量百分比为20～80％。2.根据权利要求1所述的颗粒状气凝胶复合材料，其特征在于，所述的颗粒状气凝胶复合材料的尺寸为0.1～20mm。3.根据权利要求1所述的颗粒状气凝胶复合材料，其特征在于，所述水溶性高分子包括：天然水溶性高分子、化学改性天然聚合物、合成聚合物中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的颗粒状气凝胶复合材料，其特征在于，所述天然水溶性高分子包括淀粉、琼脂糖、糊精、木质素中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的颗粒状气凝胶复合材料，其特征在于，所述化学改性天然聚合物包括羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或多种。6.根据权利要求3所述的颗粒状气凝胶复合材料，其特征在于，所述合成聚合物包括聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚丙烯酸、水溶性环氧树脂中的一种或多种。7.一种颗粒状气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：向军辉，赛华征，关运龙，陈俊勇，
申请(专利权)人：优澎嘉兴新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33