一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于绿色、节能、环保建筑材料技术领域，具体涉及一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料及其制备方法，该纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料按重量份计，包括以下原料组分：纤维5

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于绿色、节能、环保建筑材料
，具体涉及一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]保温材料是目前用于建筑绝热保温的有效措施，不但可以防止房间内的温度降低，可节约能耗，降低生活成本，同时还可有效阻止夏季外部热量的涌入目前，建筑保温主要采用聚苯乙烯泡沫板、岩棉矿渣棉、玻璃棉、泡沫玻璃等材料作为保温系统，这些材料虽然具有不燃性和价格低等优点，但是其密度比较大，保温隔热性能差，又易吸湿，环保性差，无法满足现在建筑保温要求。虽然，目前用空心玻璃微珠制作隔热涂料用于建筑外墙保温的报道有很多，但是其分散性、附着性较差，且导热性能并不是很理想。因此，寻求一种环保、轻质、导热系数低的建筑保温绝热材料很有必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料及其制备方法，该绝热材料具有纤维增强复合纳米孔超分子结构，能够高效率地隔绝热量的渗透，具有非常好的隔热保温效果，能够作为各种隔热涂料、隔热材料、保温涂料、保温材料广泛应用于建筑、石油化工、运输等领域；该制备方法工艺可靠、操作简单。
[0004]本专利技术提供一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料，按重量份计，包括以下原料组分：
[0005][0006][0007]本技术方案中纤维采用抗裂纤维，经表面活性处理后，抗拉强度、分散性好，能够有效防止保温材料裂缝的产生；硅酸钠是一种水溶性硅酸盐，加入到材料中可提高其粘结性、强度、防水性、抗渗性以及抗风化能力等；硅烷偶联剂选用KH
‑
570可有效提高材料的粘结力、抗水性和耐久性；炭黑具有微晶结构，粒子细小，比表面积大，分散性好，同时具有紫外吸收特性，光稳定性好，可延长材料的抗老化性。
[0008]优选地，上述技术方案中，所述纤维是抗裂短纤维，为聚丙烯纤维、纤维素纤维、聚乙烯醇纤维中的任一种。
[0009]优选地，上述技术方案中，所述表面活性剂是阳离子表面活性剂，为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的任一种；所述高分子单体为苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯中的任一种。
[0010]优选地，上述技术方案中，所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任一种；所述硅烷偶联剂为KH
‑
570。
[0011]优选地，上述技术方案中，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的任一种；所述硅酸钠的模数为2.8
‑
3.4；所述酸式盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵、硫酸氢钠、硫酸氢钾、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠中的一种或几种。本技术方案中硅酸钠的模数为Na2O和SiO2的摩尔比，模数越大，其粘度就越高，但是水中的溶解能力下降，本专利技术使用模数为2.8
‑
3.4的硅酸钠，粘度高，强度好。
[0012]优选地，上述技术方案中，所述疏水改性剂为软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或几种；所述水为蒸馏水或去离子水。
[0013]本专利技术还包括一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料的制备方法，包括以下具体步骤：
[0014]S1.按配比将纤维分散在水中，然后在室温条件下搅拌10
‑
30min；
[0015]S2.将表面活性剂在搅拌条件下缓慢加入S1的分散液中，加完后继续搅拌10
‑
30min；
[0016]S3.将交联剂、硅烷偶联剂溶解在高分子单体中，待完全溶解后将混合单体滴加到S2的分散液中，待混合单体滴加完毕后加入引发剂，在搅拌条件下升温到60
‑
90℃聚合反应2
‑
4h；
[0017]S4.向S3聚合反应后的高分子单体混合液中缓慢加入粉体硅酸钠，并在60
‑
90℃条件下搅拌30
‑
45min；
[0018]S5.将酸式盐和炭黑依次缓慢加入到S4反应体系中，在60
‑
90℃条件下搅拌30
‑
60min，然后加入疏水改性剂，在60
‑
90℃条件下继续搅拌60
‑
90min；
[0019]S6.待S5的混合液反应完全后自然冷却到室温，再进行过滤、洗涤等操作后在80
‑
100℃条件下烘干；
[0020]S7.将烘干后的粉料置于惰性气氛中在100
‑
200℃的条件下处理3
‑
8h，待充分冷却后即得到纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料。
[0021]本技术方案中先将纤维进行表面活性处理，可提高其抗拉强度和分散性能，然后再与高分子单体交联、偶联等反应，并在引发剂的作用下与硅酸钠反应，提高复合物的粘性
和强度，通过加入具有微孔结构的炭黑，可有效形成孔隙粒子，同时由于炭黑的光稳定性，能有效吸收紫外光，可延长绝热材料的抗老化性，最后加入疏水改性剂提高绝热材料的防水性能。
[0022]优选地，上述技术方案中，各步骤是在控温密闭不锈钢容器内进行。
[0023]优选地，上述技术方案S3中，所述交联剂、硅烷偶联剂和高分子单体的滴加使用不锈钢容器上配套的滴液漏斗完成。
[0024]优选地，上述技术方案S6中，所述烘干设备为电热烘干箱；S7中，所述热处理设备为电热烘干箱。
[0025]相对于现有技术的有益效果：
[0026]本专利技术的纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料采用环保安全的原材料，制备成具有纤维增强复合纳米孔超分子结构，仅需使用薄薄的一层就能够高效率地隔绝热量的渗透，具有非常好的隔热保温效果，该材料轻质，分散性好，能够作为各种隔热涂料、隔热材料、保温涂料、保温材料广泛应用于建筑、石油化工、运输等领域；该制备方法工艺可靠、操作简单，较一般的空心玻璃微珠导热系数要低，绝热保温性能好。
附图说明
[0027]图1为本专利技术测试方法实体图，其中a为对照组6mm空心玻璃微珠对照品的测试图，b为实施例2所制备的纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料制成的6mm样品的测试图。
具体实施方式
[0028]本专利技术的上述各项技术特征和在下文(如实施案例)中具体描述的各项技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案，但本专利技术不仅仅局限于这些实施例，同样这些实施例也不以任何方式限制本专利技术。
[0029]下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的制剂若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。
[0030]下面结合实施例对本专利技术作进一步详细描述：
[0031]实施例1
[0032]一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料，按重量份计，包括以下原料组分：
[0033][0034][0035]其制备方法包括以下具体步骤：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料，其特征在于，按重量份计，包括以下原料组分：2.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料，其特征在于，所述纤维是抗裂短纤维，为聚丙烯纤维、纤维素纤维、聚乙烯醇纤维中的任一种。3.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料，其特征在于，所述表面活性剂是阳离子表面活性剂，为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的任一种；所述高分子单体为苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯中的任一种。4.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料，其特征在于，所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任一种；所述硅烷偶联剂为KH
‑
570。5.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的任一种；所述硅酸钠的模数为2.8
‑
3.4；所述酸式盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵、硫酸氢钠、硫酸氢钾、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料，其特征在于，所述疏水改性剂为软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或几种；所述水为蒸馏水或去离子水。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的一种纤维增强复合纳米孔超分子绝热材料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1.按配比将纤维分散在水中，然后在室温条件下搅拌10
‑
30min；S2.将表面活性剂在搅拌条件下缓慢加入S1的分散液中，加完后...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明，卢韫，向枫，
申请(专利权)人：南昌交通学院，
类型：发明
国别省市：