一种增强型气凝胶粉体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种增强型气凝胶粉体及其制备方法，其特征在于，所述增强型气凝胶粉体是由气凝胶粉体和包覆材料构成，所述包覆材料为单层或多层结构。本发明专利技术提供一种增强型气凝胶粉体的制备方法，包括以下步骤：（1）气凝胶粉体改性；（2）在低温等离子体作用下，通过聚合作用将所述胶凝材料包覆于步骤（1）得到的气凝胶粉体表面；（3）硬化。本发明专利技术公开的增强型气凝胶粉体除了具有轻质、绝热、隔音、防火、减震吸能等特性外，还具有较高的力学性能，可作为功能填料用于涂料、胶黏剂、绝缘材料、混凝土等领域。

Enhanced aerogel powder and preparation method thereof

The invention discloses a reinforced aerogel powder and a preparation method thereof, which is characterized in that the aerogel powder is composed of aerogel powder and coating material, the coating material for monolayer or multilayer structure. The invention provides a preparation method of reinforced aerogel powder, which comprises the following steps: (1) aerogel powder modification; (2) in the low temperature plasma, by polymerization of the cementitious material is coated on the step (1) aerogel powder surface; (3) hardening. The invention discloses a reinforced aerogel powder with light, heat and sound insulation, fire prevention, shock absorbing properties, but also has high mechanical properties, can be used as the functional filler used in coatings, adhesives, insulating materials, concrete and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种增强型气凝胶粉体及其制备方法
本专利技术涉及无机纳米多孔材料的表面改性
，尤其涉及一种增强型气凝胶粉体及其制备方法，属于轻质、保温、防火、隔音、防爆、减震吸能材料领域。
技术介绍
气凝胶材料是一种由纳米级颗粒堆积而成的、具有纳米级三维网络结构特征的轻质固体材料，具有极高的孔隙率、比表面积，极低的密度和固含量，化学惰性和不燃性，表现出优异的轻质、保温隔热、防火、隔音、减震吸能特性，导热系数可低至0.015W/m·K以下。气凝胶粉体作为轻质功能填料与混凝土、树脂等材料复合，可制得具有轻质、绝热、隔音等性能的复合材料。然而，气凝胶特殊的结构特征导致其抗折强度、抗压强度等力学性能较低，在与其他材料复合过程中极易破碎；此外，由于气凝胶表面存在着大量纳米级孔洞，与溶剂接触时极易发生虹吸现象，从而破坏气凝胶纳米孔结构，损害甚至丧失气凝胶材料的优异特性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种增强型气凝胶粉体及其制备方法。一种增强型气凝胶粉体，由气凝胶粉体和包覆材料构成，所述包覆材料是由一层或多层胶凝材料构成。在其中一个实施例中，所述胶凝材料为有机胶凝材料、无机胶凝材料中的一种或多种；所述有机高分子胶凝材料为松香树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂等中的一种或多种；所述无机胶凝材料为水泥、石膏、石灰石、水玻璃、氧化铜-磷酸胶等中的一种或多种。一种增强型气凝胶粉体的制备方法，包括以下步骤：（1）气凝胶粉体改性；（2）在低温等离子体作用下，通过聚合作用将胶凝材料包覆于步骤（1）得到的气凝胶粉体表面；（3）硬化。在其中一个实施例中，所述步骤（1）包括疏水改性步骤；所述疏水改性步骤为在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性；所述疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述步骤（1）还包括表面亲水改性步骤；所述表面亲水改性步骤为采用表面亲水改性溶液对疏水气凝胶粉体表面进行改性；所述表面亲水改性溶液是表面活性剂和低表面张力溶剂的水溶液或低表面张力溶剂的水溶液；所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种或多种混合物；所述阴离子型表面活性剂为脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、甘油脂肪酸酯硫酸盐、硫酸化蓖麻酸盐、环烷硫酸盐、脂肪酰胺烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪酸甲酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐中的一种或多种混合物；所述阳离子型表面活性剂为脂肪族铵盐；所述两性表面活性剂为烷基氨基酸、羧酸基甜菜碱、磺基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱、烷基羟基氧化胺中的一种或多种混合物；所述非离子型表面活性剂为脂肪族聚酯、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烯加成物、失水山梨醇酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基酯酰胺中的一种或多种混合物；所述低表面张力溶剂为丙酮、正己烷、正戊烷、正庚烷、乙醇、异丙醇、叔丁醇、丙二醇、甘油中的一种或多种混合物。在其中一个实施例中，所述表面亲水改性步骤中，还包括外加物理场作用步骤；所述外加物理场作用步骤为远红外辐射、搅拌、超声波处理、球磨中的一种。在其中一个实施例中，所述步骤（1）还包括干燥处理步骤；所述干燥处理步骤为远红外干燥、喷雾干燥、微波干燥、常压干燥、超临界干燥、亚临界干燥、冷冻干燥中的一种。在其中一个实施例中，所述硬化为高温热处理、紫外线辐射、自然养护、蒸汽养护、蒸压养护中的一种或多种。上述增强型气凝胶粉体呈现内部疏水、表面亲水的结构特征，气凝胶粉体表面包覆一层或多层胶凝材料，提高气凝胶粉体的抗折强度、抗压强度等力学性能，使得气凝胶粉体与其他材料复合时纳米多孔结构不被破坏，可作为功能填料用于涂料、胶黏剂、绝缘材料、混凝土等领域。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。本专利技术的增强型气凝胶粉体的一种实施例，由气凝胶粉体和包覆材料构成，所述包覆材料是由一层或多层胶凝材料构成。如此，气凝胶粉体在与其他材料复合时纳米多孔结构不会被水等溶剂破坏，并且其他材料可以在气凝胶粉体表面平铺，为气凝胶粉体与其他材料复合提供前提条件，在气凝胶粉体表面包覆一层或多层胶凝材料有利于进一步提高气凝胶粉体的力学性能，拓展气凝胶粉体的工程应用。本实施例中，所述胶凝材料为有机胶凝材料、无机胶凝材料中的一种或多种；所述有机高分子胶凝材料为松香树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂等中的一种或多种；所述无机胶凝材料为水泥、石膏、石灰石、水玻璃、氧化铜-磷酸胶等中的一种或多种。如此，不同的胶凝材料具有不同的力学性能以及不同的养护、固化工艺，通常与有机胶凝材料相比，无机胶凝材料的力学性能较高，但养护、固化工艺复杂、周期长，本专利技术根据气凝胶粉体所需力学性能以及后续与其他材料复合时气凝胶粉体表面所需的物理化学性能，选择合适的胶凝材料或多种胶凝材料复配包覆气凝胶粉体。一种增强型气凝胶粉体的制备方法，包括以下步骤：（1）气凝胶粉体改性；（2）在低温等离子体作用下，通过聚合作用将胶凝材料包覆于步骤（1）得到的气凝胶粉体表面；（3）硬化。如此，首先对气凝胶粉体进行表面改性，使得气凝胶粉体呈现表面亲水、内部疏水的结构特征，使得气相自由基易吸附在气凝胶粉体表面；然后利用低温等离子体技术，将胶凝材料激励活化成自由基等活性粒子，形成气相自由基，气相自由基吸附在气凝胶粉体表面形成表面自由基，表面自由基与气相原始单体或等离子体中衍生单体在气凝胶粉体表面发生聚合反应，生成薄膜。本专利技术通过上述步骤制得具有内部疏水、表面亲水且表面包覆一层或多层胶凝材料结构特征的增强型气凝胶粉体，可以在纳米多孔结构不被破坏的前提下，作为功能填料与混凝土、胶粘剂等材料复合。本实施例中，所述步骤（1）包括疏水改性步骤；所述疏水改性步骤为在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性；所述疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种混合物。如此，由于现有气凝胶制备方法中，前躯体、置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强型气凝胶粉体，其特征在于，由气凝胶粉体和包覆材料构成，所述包覆材料是由一层或多层胶凝材料构成。

【技术特征摘要】
1.一种增强型气凝胶粉体，其特征在于，由气凝胶粉体和包覆材料构成，所述包覆材料是由一层或多层胶凝材料构成。2.根据权利要求1所述一种增强型气凝胶粉体，其特征在于，所述胶凝材料为有机胶凝材料、无机胶凝材料中的一种或多种；所述有机高分子胶凝材料为松香树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂等中的一种或多种；所述无机胶凝材料为水泥、石膏、石灰石、水玻璃、氧化铜-磷酸胶等中的一种或多种。3.一种增强型气凝胶粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）气凝胶粉体改性；（2）在低温等离子体作用下，通过聚合作用将所述胶凝材料包覆于步骤（1）得到的气凝胶粉体表面；（3）硬化。4.根据权利要求3所述一种增强型气凝胶粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）包括疏水改性步骤；所述疏水改性步骤为在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性；所述疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。5.根据权利要求3所述一种增强型气凝胶粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）还包括表面亲水改性步骤；所述表面亲水改性步骤为采用表面亲水改性溶液对疏水气凝胶粉体表层进行改性；所述表面亲水改性溶液是表面活性剂和低表面张力溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢锋，
申请(专利权)人：南京唯才新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32