一种低热导率复合泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低热导率复合泡沫材料，将树脂、空心微珠、热膨胀微球、固化剂、促进剂、偶联剂、增韧剂、阻燃剂按比例混合均匀，混合浆料填充到模具中成型固化得树脂基泡沫基体；取硅源、乙醇、水、催化剂混合均匀得到硅溶胶，将硅溶胶浸渍树脂基泡沫基体，并胶凝处理，老化，干燥，得到低热导率复合泡沫材料。本发明专利技术通过空心微珠的加入，解决了传统气凝胶机械强度低、韧性差的问题，增加了气凝胶作为保温材料在施工应用上的可操作性，大大改善了气凝胶材料的力学性能。本发明专利技术制备得到的低热导率复合泡沫材料具备良好的隔热隔音特性和力学性能，成型过程简单，操作方便，可广泛用于工业、建筑、航空航天对隔热保温构件的需求。

Low thermal conductivity composite foam material and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种低热导率复合泡沫材料及其制备方法
本专利技术属于泡沫材料的制备
，具体涉及一种低热导率复合泡沫材料的制备方法。
技术介绍
随着社会的进步，经济的发展，能源资源的消耗量大幅提升，人们节能环保意识的增加，隔热保温材料作为降低能耗的高效能，已经得到越来越多人的重视，被广泛应用于工业、建筑、航空、航天等领域。目前隔热保温材料主要包括：陶瓷纤维棉板、玻璃纤维棉板、岩棉棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板、发泡水泥、新型膨胀珍珠岩保温系统和聚苯颗粒保温浆料等。随着技术的进一步发展，隔热保温材料技术正向新型、高效、环保的方向发展。二氧化硅气凝胶是一种纳米量级颗粒相互聚合形成的连续三维网络结构，因其具有特殊的纳米级微孔和骨架结构而致使其热导率效率、对流传热效率和辐射传热效率都得到了有效的限制，所以气凝胶具有非常低的导热系数，是目前世界上导热系数最低的固体材料。并且其材料组成为无机物，属于A级不燃材料，这种材料可以代替现有有机类保温材料在工业建筑保温系统中的应用。但是由于纯的气凝胶的机械强度低、韧性差，这导致气凝胶材料尺寸稳定性较差，业限制了其在施工上的可操作性性和应用。因此在保持二氧化硅气凝胶高温隔热性能的基础上，如何改善气凝胶材料的力学性能，实现其在隔热保温领域的广泛应用显得尤为必要。树脂基复合材料是目前轻质高强复合材料开发首选的材料之一，其成型工艺简单，操作方便，由空心微珠复合制备得到的树脂基复合泡沫材料具有低密度、良好的抗压性能。本专利技术利用树脂基复合泡沫与气凝胶相互结合，制备得到的新型复合泡沫材料具有良好的隔热隔音及力学性能，满足其在施工上的可操作性性，有望在工业、建筑等行业实现规模化应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术中存在的不足之处，提供一种低热导率泡沫材料及其制备方法。本专利技术为解决技术问题所采取的技术方案如下：一种低热导率复合泡沫材料，由树脂基泡沫基体和气凝胶组成，其中，树脂基泡沫基体与气凝胶的质量份数之比为1：（0.1～15）。所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。所述的低热导率复合泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：（1）将树脂、空心微珠、热膨胀微球、固化剂、促进剂、偶联剂、增韧剂、阻燃剂按照质量份数为100：（15～60）：（1～5）：（2～10）：（1～3）：（1～2）：（3～5）：（5～25）的比例混合均匀得到混合浆料；（2）将混合浆料填充到模具中进行成型，经过固化得到树脂基泡沫基体；（3）取硅源、乙醇、水、催化剂混合均匀得到硅溶胶，其中，硅源、乙醇、水、催化剂的摩尔比为1：（4～20）：（2～10）：（0.002～0.02）；（4）将步骤（3）制备得到的硅溶胶浸渍步骤（2）所得到的树脂基泡沫基体，并胶凝处理，得到树脂基泡沫复合凝胶；（5）将步骤（4）得到的树脂基泡沫复合凝胶在20～60℃下老化处理6～36h；（6）将经老化的树脂基泡沫复合凝胶通过超临界二氧化碳干燥处理，即得到所制备的低热导率复合泡沫材料。较好地，所述树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、线性酚醛环氧树脂、改性型环氧树脂中的一种或多种；所述空心微珠为空心玻璃微珠、硅酸铝空心微珠、硼酸盐空心微珠、玻璃空心微珠、氧化铝空心微珠、二氧化硅空心微珠、陶瓷空心微珠、氧化锆空心微珠、飞灰漂珠、碳空心微珠、酚醛空心微珠或聚苯乙烯空心微珠中的一种或多种；所述热膨胀微球的外壳为热塑性材料，热膨胀微球的内部填充有发泡剂；所述固化剂为双氰胺及其衍生物、琥珀酸酰肼、己二酸二酰肼、间苯二甲酸二酰肼、对羟基苯甲酸酰肼中的一种或多种；所述促进剂为有机脲类UR300、UR500、DMP-30、吡啶、液体咪唑、2-甲基-4-已基咪唑、乙酰丙酮金属盐、过氧化苯甲酰、苄基二甲胺、三乙胺、聚醚胺型中的一种或多种；所述偶联剂为KH550、KH560中的一种；所述增韧剂为聚硫橡胶、液体丁腈橡胶、液体丙烯酸酯橡胶、液体聚丁二烯橡胶、SBS、EVA、聚醚、聚砜、低分子聚酰胺中的一种或多种；所述阻燃剂为HY-50、AMP-30、DOPO、聚磷酸铵、异丙基化磷酸三苯酯、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种。较好地，所述的热塑性材料为二氯乙烯共聚物、丙烯腈系共聚物或丙烯酸系共聚物，所述的发泡剂为异丁烷或异戊烷等烃类。较好地，在步骤（1）中，所述空心微珠的粒径为50～125μm，所述热膨胀微球的粒径为10～50μm。较好地，在步骤（2）中，所述混合浆料成型的方式为模压成型、注塑成型、压延成型中的任一种；所述固化的温度为100～150℃。较好地，在步骤（3）中，所述硅源为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丁酯、正硅酸异丙酯中的一种或两种以上；所述催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂。较好地，所述催化剂为氨水、氟化铵、氢氧化钠中的一种或两种以上。较好地，在步骤（4）中，所述胶凝的温度为20～60℃，时间为10～24h。本专利技术的积极有益效果如下：本专利技术制备通过将热膨胀微球和空心微珠复合后成型得到泡沫板材，热膨胀微球发泡时会产生一个内部压力，在特定的模具中，使泡沫基体的表面光滑平整，同时发泡作用也使空心微珠与热膨胀微球之间的结合力增强。本专利技术采用硅溶胶浸渍热膨胀微球制备得到的树脂基泡沫基体，热膨胀微球可以起到一部分支撑体的作用，能够防止干燥过程中气凝胶网络的坍塌，使得到的泡沫材料中气凝胶网络孔洞均匀。本专利技术通过在树脂基泡沫基体中加入空心微珠和热膨胀微球，热膨胀微球的外壳为热塑性材料，膨胀微球的内部填充有发泡剂，其与空心微珠配合能够显著降低树脂基泡沫基体的密度。热膨胀微球在发泡后具备的多孔特性可以使得到的泡沫具备一定的隔热隔音特性，在与气凝胶复合后能够保持泡沫材料的隔热保温性能。本专利技术通过空心微珠的加入，解决了传统气凝胶机械强度低、韧性差的问题，制备得到的复合泡沫材料增加了气凝胶作为保温材料在施工应用上的可操作性，大大改善了气凝胶材料的力学性能。本专利技术制备得到的低热导率复合泡沫材料具备良好的隔热隔音特性和力学性能，同时可制备复杂构件的泡沫材料，成型过程简单，操作方便。本专利技术制备得到的低热导率复合泡沫材料可广泛用于工业、建筑、航空航天对隔热保温构件的需求。具体实施方式：下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细、清楚地描述，但本专利技术的保护范围并不局限于此。实施例1：一种低热导率复合泡沫材料，由树脂基泡沫基体和气凝胶组成，其中，树脂基泡沫基体与气凝胶的质量份数之比为1：0.5，气凝胶为二氧化硅气凝胶。上述低热导率复合泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：（1）将树脂、空心微珠、热膨胀微球、固化剂、促进剂、偶联剂、增韧剂、阻燃剂按照质量份数为100：20：2：4：2：1：3：5的比例混合均匀得到混合浆料；（2）将混合浆料填充到模具中进行成型，经过固化得到树脂基泡沫基体；（3）取硅源、乙醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低热导率复合泡沫材料，其特征在于：所述低热导率复合泡沫材料由树脂基泡沫基体和气凝胶组成，其中，树脂基泡沫基体与气凝胶的质量份数之比为1：（0.1～15）。/n

【技术特征摘要】
1.一种低热导率复合泡沫材料，其特征在于：所述低热导率复合泡沫材料由树脂基泡沫基体和气凝胶组成，其中，树脂基泡沫基体与气凝胶的质量份数之比为1：（0.1～15）。


2.根据权利要求1所述的低热导率复合泡沫材料，其特征在于：所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。


3.权利要求2所述的低热导率复合泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
（1）将树脂、空心微珠、热膨胀微球、固化剂、促进剂、偶联剂、增韧剂、阻燃剂按照质量份数为100：（15～60）：（1～5）：（2～10）：（1～3）：（1～2）：（3～5）：（5～25）的比例混合均匀得到混合浆料；
（2）将混合浆料填充到模具中进行成型，经过固化得到树脂基泡沫基体；
（3）取硅源、乙醇、水、催化剂混合均匀得到硅溶胶，其中，硅源、乙醇、水、催化剂的摩尔比为1：（4～20）：（2～10）：（0.002～0.02）；
（4）将步骤（3）制备得到的硅溶胶浸渍步骤（2）所得到的树脂基泡沫基体，并胶凝处理，得到树脂基泡沫复合凝胶；
（5）将步骤（4）得到的树脂基泡沫复合凝胶在20～60℃下老化处理6～36h；
（6）将经老化的树脂基泡沫复合凝胶通过超临界二氧化碳干燥处理，即得到所制备的低热导率复合泡沫材料。


4.根据权利要求3所述的低热导率复合泡沫材料的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、线性酚醛环氧树脂、改性型环氧树脂中的一种或多种；所述空心微珠为空心玻璃微珠、硅酸铝空心微珠、硼酸盐空心微珠、玻璃空心微珠、氧化铝空心微珠、二氧化硅空心微珠、陶瓷空心微珠、氧化锆空心微珠、飞灰漂珠、碳空心微珠、酚醛空心微珠或聚苯乙烯空心微珠中的一种或多种；所述热膨胀微球的外壳为热塑性材料，热膨胀微球的内部填充有发泡剂；所述固化剂为双氰胺及其衍生物、琥珀酸酰肼、己二...

【专利技术属性】
技术研发人员：董会娜，龚祥明，姚栋嘉，吕多军，曹二伟，王红伟，张继承，张东生，
申请(专利权)人：巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41