一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料及其制备方法，其特征在于，所述具有热致变色功能的气凝胶复合材料由气凝胶和具有热致变色功能的复合涂层构成，所述复合涂层是由过渡层、热致变色功能层以及表面保护层构成。本发明专利技术提供的一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）在气凝胶表面涂覆一层过渡层材料；（2）在过渡层上涂覆热致变色功能材料；（3）在热致变色功能层上涂覆表面保护层。本发明专利技术提供的一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料及其制备方法，具有低成本、高效率、连续化生产等特点，气凝胶在保留其原有优异特性的前提下，赋予气凝胶热致变色功能，即通过环境温度变化智能调节气凝胶的光学性能，而且气凝胶表面的开口型纳米孔被涂层封闭，还提高了气凝胶的力学性能，拓展气凝胶的应用领域，市场前景巨大。

Aerogel composite material with thermochromic function and preparation method thereof

The invention discloses an aerogel composite material with thermochromic function and a preparation method thereof, which is characterized by that the aerogel composite material with thermochromic function is composed of a aerogel and a composite coating with thermochromic function, and the composite coating is composed of a transition layer, a thermochromic functional layer and a surface protection layer. The invention provides a preparation method of aerogel composite material with thermochromic function, which comprises the following steps: (1) coating a layer of transition layer material on the aerogel surface; (2) coating thermochromic functional materials on the transition layer; (3) coating the surface protection layer on the thermochromic functional layer. The invention provides an aerogel composite material with thermochromic function and its preparation method, which has the characteristics of low cost, high efficiency, continuous production, etc., and aerogels are endowed with the original thermochromic function of aerogels under the premise of retaining their original excellent characteristics, that is, the optical properties of aerogels can be adjusted intelligently by changing the ambient temperature, and the open type nanopores on the surface of aerogels. Sealing by coating also improves the mechanical properties of aerogels, expands the application field of aerogels, and has a huge market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种复合材料，尤其涉及一种气凝胶复合材料，属于轻质、保温、防火、隔音、防爆、减震吸能以及热致变色复合材料领域。
技术介绍
气凝胶是一种具有三维网络骨架结构和纳米级孔洞的轻质无机固体材料，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，表现出优异的绝热、防火、隔音、减震吸能以及透明等特性，导热系数可低至0.015W/m·K以下，是所有固体材料中隔热保温性能最好的一种，可广泛应用于国防军工、航空航天、安保反恐等军事领域以及绿色建筑、热量传输、太阳能利用、公共交通、金融设备防护等民用领域。热致变色材料是在温度变化时可见吸收光谱发生变化的热记忆智能材料，它具有颜色随温度改变而变化的特性，可广泛应用于工业、纺织、军事、印刷、医疗保健、诊断、建筑、防伪标记、日用装饰、航空航天等领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料及其制备方法。本专利技术的一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料，所述具有热致变色功能的气凝胶复合材料由气凝胶和具有热致变色功能的复合涂层构成，所述复合涂层是由过渡层、热致变色功能层以及表面保护层构成。在其中一个实施例中，所述气凝胶具有内部疏水、表面亲水的结构特征。在其中一个实施例中，所述过渡层材料为有机胶粘剂、无机胶粘剂中的一种。在其中一个实施例中，所述有机胶粘剂为松香树脂、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-苯乙烯树脂中的一种或多种；所述无机胶粘剂为水泥、石膏、石灰石、水玻璃、氧化铜-磷酸胶中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述热致变色功能层材料为二氧化钒系相变材料或锰酸镧系相变材料。在其中一个实施例中，所述二氧化钒系相变材料为二氧化钒、钨掺杂二氧化钒、钼掺杂二氧化钒、镉掺杂二氧化钒或钛掺杂二氧化钒，所述锰酸镧系相变材料为锰酸镧、锶掺杂锰酸镧或钙掺杂锰酸镧。在其中一个实施例中，所述表面保护层材料为透明胶粘剂，所述透明胶粘剂为水合硅酸钠、硅酸钾水合物、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、环氧树脂、氟碳树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、丙烯酰胺中的一种或多种混合物。一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料的制备方法，所述具有热致变色功能的气凝胶复合材料由气凝胶和具有热致变色功能的复合涂层构成，所述复合涂层是由过渡层、热致变色功能层以及表面保护层构成，其制备方法包括以下步骤：（1）在气凝胶表面涂覆一层过渡层材料，具体为利用喷涂、刷涂或滚涂工艺将过渡层材料涂覆在气凝胶表面，常温固化或加热固化或紫外固化或恒温恒湿养护或蒸汽养护或蒸压养护；（2）在过渡层上涂覆热致变色功能层材料，具体为利用蒸发镀膜、离子镀膜、溅射镀膜或化学镀膜工艺在步骤（1）的过渡层材料上镀一层热致变色功能层；（3）在热致变色功能层上涂覆表面保护层，具体为利用喷涂、刷涂或滚涂工艺将透明胶粘剂涂覆在步骤（2）的热致变色功能层上，常温固化或加热固化或紫外固化。在其中一个实施例中，所述步骤（3）之后还交替重复步骤（2）和步骤（3）。一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料，所述具有热致变色功能的气凝胶复合材料由气凝胶和表面复合涂层构成，所述气凝胶表面由内至外依次涂覆至少一层所述热致变色功能层材料和表面保护层材料。一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料，所述具有热致变色功能的气凝胶复合材料由气凝胶和热致变色功能层材料构成，所述气凝胶表面包覆一层所述热致变色功能材料。一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料，所述具有热致变色功能的气凝胶复合材料由气凝胶和具有热致变色功能的涂层构成，所述具有热致变色功能的涂层主要由胶粘剂和热致变色材料组成，所述热致变色材料在胶粘剂中均匀分布，所述胶粘剂为有机胶粘剂或无机胶粘剂，所述热致变色材料为二氧化钒系相变材料或锰酸镧系相变材料。上述具有热致变色功能的气凝胶复合材料和其制备方法具有低成本、高效率、连续化生产等特点，气凝胶在保留其原有优异特性的前提下，赋予气凝胶热致变色和智能温控性能，而且气凝胶表面的开口型纳米孔被涂层封闭，还提高了气凝胶的力学性能，拓展气凝胶的应用领域，市场前景巨大。附图说明图1为具有热致变色功能的气凝胶复合材料界面剖析图，其中1-气凝胶，2-热致变色功能层；图2为具有热致变色功能的气凝胶复合材料界面剖析图，其中1-气凝胶，2-热致变色功能层，3-表面保护层；图3为具有热致变色功能的气凝胶复合材料界面剖析图，其中1-气凝胶，2-过渡层，3-热致变色功能层，4-表面保护层；图4为具有热致变色功能的气凝胶复合材料界面剖析图，其中1-气凝胶，2-过渡层，3-热致变色功能层，4-热致变色功能层，5-表面保护层；图5为具有热致变色功能的气凝胶复合材料界面剖面图，其中1-气凝胶，2-过渡层，3-热致变色功能层，4-表面保护层，5-热致变色功能层，6-表面保护层。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。本专利技术的具有热致变色功能的气凝胶复合材料的一种实施例，所述具有热致变色功能的气凝胶复合材料由气凝胶和具有热致变色功能的复合涂层构成，所述复合涂层是由过渡层、热致变色功能层以及表面保护层构成，如图3所示。如此，气凝胶表面包覆功能层具有以下优势，（1）气凝胶表面暴露的纳米孔被封闭，避免使用时气凝胶被水或溶剂破坏；（2）提高气凝胶的抗压、抗折强度，避免气凝胶破裂产生热桥；（3）赋予气凝胶热致变色特性，该复合材料可以根据环境温度改变颜色，进而发射率和太阳光吸收率相应变化，特别是用于建筑透明围护结构时，建筑外部温度较低时，智能增加其太阳光吸收率，转化获得更多的热能，当建筑外部温度较高时，智能减少其太阳光吸收率，阻隔热量进入建筑物内部。此外，本专利技术优选透光性能优异的SiO2气凝胶。本实施例中，所述气凝胶具有内部疏水、表面亲水的结构特征。本专利技术的一种制备具有内部疏水、表面亲水结构特征的气凝胶的制备方法如下：采用表面活性剂和/或低表面张力溶剂的水溶液对疏水气凝胶表面改性，低表面张力溶剂、所述表面活性剂、所述水的体积比为1:(0~4):(10~1000)，其中表面活性剂可以为脂肪醇磷酸酯盐、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、脂肪族铵盐、烷基氨基酸、羧酸基甜菜碱、磺基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱等中的一种或多种，低表面张力溶剂可以为丙酮、正己烷、正戊烷、正庚烷、乙醇、异丙醇、叔丁醇、丙二醇、甘油等中的一种或多种。如此，气凝胶具有内部疏水、表面亲水的结构特征一方面有利于提高气凝胶与过渡层的界面结合强度；另一方面有利于过渡层，如胶粘剂在气凝胶表面平铺，提高胶粘剂的平整度，获得更好的力学、光学等性能。本实施例中，所述过渡层材料为有机胶粘剂、无机胶粘剂中的一种。本实施例中，所述有机胶粘剂为松香树脂、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、聚苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料，其特征在于，所述具有热致变色功能的气凝胶复合材料由气凝胶和具有热致变色功能的复合涂层构成，所述复合涂层是由过渡层、热致变色功能层以及表面保护层构成。

【技术特征摘要】
1.一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料，其特征在于，所述具有热致变色功能的气凝胶复合材料由气凝胶和具有热致变色功能的复合涂层构成，所述复合涂层是由过渡层、热致变色功能层以及表面保护层构成。2.根据权利要求1所述一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料，其特征在于，所述气凝胶具有内部疏水、表面亲水的结构特征。3.根据权利要求1所述一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料，其特征在于，所述过渡层材料为有机胶粘剂、无机胶粘剂中的一种，所述有机胶粘剂为松香树脂、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-苯乙烯树脂中的一种或多种；所述无机胶粘剂为水泥、石膏、石灰石、水玻璃、氧化铜-磷酸胶中的一种或多种。4.根据权利要求1所述一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料，其特征在于，所述热致变色功能层材料为二氧化钒系相变材料或锰酸镧系相变材料，所述二氧化钒系相变材料为二氧化钒、钨掺杂二氧化钒、钼掺杂二氧化钒、镉掺杂二氧化钒或钛掺杂二氧化钒，所述锰酸镧系相变材料为锰酸镧、锶掺杂锰酸镧或钙掺杂锰酸镧。5.根据权利要求1所述一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料，其特征在于，所述表面保护层材料为透明胶粘剂，所述透明胶粘剂为水合硅酸钠、硅酸钾水合物、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、环氧树脂、氟碳树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、丙烯酰胺中的一种或多种混合物。6.一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述具有热致变色功能的气凝胶复合材料由气凝胶和具有热致变色功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢军，卢孟磊，张丁日，卢梦言，左小荣，卢珊，卢斌，
申请(专利权)人：湖南尚成新材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43