一种气凝胶隔热纸的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种气凝胶隔热纸的制备方法及其应用，选择植物纤维为基体，添加胶粘剂、硅烷偶联剂、气凝胶和分散溶剂调节其柔韧性与隔热系数，通过化学偶联法将气凝胶材料与植物纤维紧密结合，同时在分散剂与胶粘剂的作用下，使气凝胶在纤维中均匀分散并提高隔热纸的柔韧性，制备的气凝胶隔热纸可很好的固定气凝胶粉末，具有较低的隔热系数，较高的柔韧性，较薄的厚度且具有平整性，可以做成各种形状和保护套，还可以用于特种隔热纸产品，如打印票据、热饮纸杯、建筑装饰纸等，在日化、建筑、交通等领域均适用。领域均适用。领域均适用。

【技术实现步骤摘要】
一种气凝胶隔热纸的制备方法及其应用

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[0001]本专利技术涉及一种气凝胶隔热纸的制备方法及其应用。

技术介绍
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[0002]气凝胶，又被称为“蓝烟”，是一类纳米多孔材料，其具有优异的物理形貌结构及较低的导热系数(0.012W/(m K))，是制备超级隔热材料的理想原料，目前已成功制备并报道的气凝胶包括无机气凝胶(如SiO2,、Al2O3、TiO2等)、有机气凝胶(碳纳米管，石墨烯等)以及复合气凝胶(如纤维增强硅气凝胶)。但气凝胶材料的最大缺点为脆性大，限制了其应用范围。
[0003]专利CN107201687A提供了一种气凝胶隔热纸的制备方法，得到的气凝胶隔热纸柔韧性好、隔热性能优异，但采用纯物理共混的方法制备，气凝胶用量不超过20％，将大大的限制其应用范围；所制备的气凝胶隔热纸的隔热系数在0.02～0.03W
·
K
‑1·
m
‑1之间。
[0004]专利CN108373316A提供的隔热纸制备方法采用一步溶胶凝胶法制备气凝胶隔热纸，虽然操作步骤简化，但对使用的气凝胶种类的范围有限制，同时以上两项专利技术选用无机纤维为隔热纸原料，隔热性能有待改进。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的是提供一种气凝胶隔热纸的制备方法及其应用，选择植物纤维为基体，添加胶粘剂、硅烷偶联剂、不同种类的气凝胶和分散溶剂调节其柔韧性与隔热系数，通过化学偶联法将气凝胶材料与植物纤维紧密结合，可最大程度的增大气凝胶的添加量，同时在分散剂与胶粘剂的作用下，使气凝胶在纤维中均匀分散并提高隔热纸的柔韧性，制备的气凝胶隔热纸可很好的固定气凝胶粉末，具有较低的隔热系数，较高的柔韧性，较薄的厚度且具有平整性，可以做成各种形状和保护套，还可以用于特种隔热纸产品，如打印票据、热饮纸杯、建筑装饰纸等，在日化、建筑、交通等领域均适用，解决了气凝胶复合材料气凝胶粉末分散不均匀且容易掉粉的缺陷，克服了气凝胶材料脆性大的缺点，也解决了无机矿物纤维作为基体隔热效果不好的问题。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：
[0007]一种气凝胶隔热纸的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1.将植物纤维置于容器中，加入过量去离子水，用疏解机疏解得到基体浆液备用；植物纤维为草纤维、木纤维或再生纤维；
[0009]S2.将胶粘剂用70～100℃热水溶解成透明溶液得到胶粘剂溶液备用；所述胶粘剂为纤维素醚、淀粉及变性淀粉、聚乙烯醇中的任一种，优选为聚乙烯醇，纤维素醚选自羧甲基纤维素或羟丙基纤维素；
[0010]S3.将气凝胶粉过40～120目筛，向步骤S1得到的浆液中加入气凝胶粉、胶粘剂溶液、硅烷偶联剂及分散溶剂，混匀后在纸浆疏解机中充分分散开；植物纤维、胶粘剂、硅烷偶联剂、气凝胶粉和分散溶剂的质量比为100：5～20：1～5：10～30：5～20；优选为100：10～
20：2～5：10～20：10～20；更优选为100：15：3：15：15；所述分散溶剂为乙醇、甲醇、乙二醇或丙酮中的一种或几种；硅烷偶联剂结构为Y
‑
R
‑
Si(OR)3；其中Y为有机官能团，优选为
‑
NH2或环氧基；所述气凝胶粉为SiO2、Al2O3无机气凝胶中的任一种；
[0011]S4.将步骤S3得到的分散均匀的混合浆料倒入抄纸设备抄纸，热压干燥后得到气凝胶隔热纸。
[0012]优选地，步骤S1所述疏解优选为6000
‑
15000rpm纾解5
‑
25min，更优选为10000rpm纾解15min。
[0013]优选地，步骤S2热水温度为90℃。
[0014]所述胶粘剂相对分子质量为1000
‑
1000000。
[0015]优选地，所述胶粘剂中，PVA的醇解度为99％，分子量重复单元为17。胶粘剂溶解后所形成的溶液粘度适中，可做为抄纸步骤的施胶剂。
[0016]优选地，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560，更优选为KH560，其分子链Y部分含大量环氧基团，可在干燥时在复合体系中形成化学键，使材料之间连接更稳定。
[0017]优选地，所述分散溶剂为乙醇，乙醇相对毒性小，可使气凝胶粉末分散均匀。
[0018]优选地，气凝胶粉优选为SiO2。硅气凝胶隔热性能优异，制备成本更具优势。
[0019]本专利技术得到的气凝胶隔热纸具有较低的隔热系数，具有优异的隔热性能，具有较高的柔韧性，较薄的厚度，且质地更平整，可以做成各种形状的隔热保护套，还可以用于特种隔热纸产品，如打印票据、热饮纸杯、建筑装饰纸等，在日化、建筑、交通等领域均适用。
[0020]本专利技术的有益效果如下：
[0021]1)采用的原料及制备工艺简单，绿色安全，气凝胶粉的引入可增强隔热纸的隔热性能，胶粘剂的引入可有效解决气凝胶脱落掉粉等问题，同时硅烷偶联剂及分散剂的存在可使气凝胶隔热纸气凝胶分散更均匀，质地更平整。解决了气凝胶复合材料气凝胶粉末分散不均匀的缺陷。
[0022]2)本专利技术选择植物纤维为基体，添加胶粘剂、硅烷偶联剂、不同种类的气凝胶和分散溶剂调节其柔韧性与隔热系数，通过化学偶联法将气凝胶材料与植物纤维紧密结合，可最大程度的增大气凝胶的添加量，同时在分散剂与胶粘剂的作用下，使气凝胶在纤维中均匀分散并提高隔热纸的柔韧性，制备的气凝胶隔热纸可很好的固定气凝胶粉末，具有较低的隔热系数，较高的柔韧性，较薄的厚度且具有平整性，可以做成各种形状和保护套，还可以用于特种隔热纸产品，如打印票据、热饮纸杯、建筑装饰纸等，在日化、建筑、交通等领域均适用，克服了气凝胶材料脆性大的缺点，也解决了无机矿物纤维作为基体隔热效果不好的问题。
附图说明：
[0023]图1是实施例1得到的气凝胶隔热纸的正面图；
[0024]图2是对比例1得到的气凝胶隔热纸的正面图；
[0025]图3是对比例2得到的气凝胶隔热纸的正面图。
具体实施方式：
[0026]以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。
[0027]实施例1：一种气凝胶隔热纸的制备方法
[0028]包括以下步骤：
[0029]S1.将100克草纤维置于容器中，加入2
‑
3L去离子水，用疏解机在8000rpm条件下疏解5min得到基体浆液备用；
[0030]S2.将10克胶粘剂1799型的PVA用90℃热水溶解成透明溶液得到胶粘剂溶液备用；
[0031]S3.将SiO2气凝胶粉过40～120目筛，向步骤S1得到的浆液中加入5克SiO2气凝胶粉、步骤S2得到的胶粘剂溶液、1克KH550硅烷偶联剂及10克分散溶剂乙醇，混匀后在纸浆疏解机中10000rpm纾解15min充分分散开；
[0032]S4.将步骤S3得到的分散均匀的混合浆料倒入抄纸设备抄纸，热压干燥后得到气凝胶隔热纸，厚度为500um。
[0033]对比例1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气凝胶隔热纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将植物纤维置于容器中，加入过量去离子水，用疏解机疏解得到基体浆液备用；植物纤维为草纤维、木纤维或再生纤维；S2.将胶粘剂用70～100℃热水溶解成透明溶液得到胶粘剂溶液备用；所述胶粘剂为纤维素醚、淀粉及变性淀粉、聚乙烯醇中的任一种，纤维素醚选自羧甲基纤维素或羟丙基纤维素；S3.将气凝胶粉过40～120目筛，向步骤S1得到的浆液中加入气凝胶粉、胶粘剂溶液、硅烷偶联剂及分散溶剂，混匀后在纸浆疏解机中充分分散开；植物纤维、胶粘剂、硅烷偶联剂、气凝胶粉和分散溶剂的质量比为100：5～20：1～5：10～30：5～20；所述分散溶剂为乙醇、甲醇、乙二醇或丙酮中的一种或几种；硅烷偶联剂结构为Y
‑
R
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Si(OR)3，其中Y为
‑
NH2或环氧基；所述气凝胶粉为SiO2、Al2O3无机气凝胶中的任一种；S4.将步骤S3得到的分散均匀的混合浆料倒入抄纸设备抄纸，热压干燥后得到气凝胶隔热纸。2.根据权利要求1所述的气凝胶隔热纸的制备方法，其特征在于，步骤S3中植物纤维、胶粘剂、硅烷偶联剂、气凝胶粉和分散溶剂的质量比为100：10～20：2～5：10～20...

【专利技术属性】
技术研发人员：张露，谢东，李发勇，李圆，
申请(专利权)人：广东省科学院生物与医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：