气凝胶复合材料及其制备方法、应用和制品技术

本申请涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种气凝胶复合材料及其制备方法、应用和制品。用于解决聚合物基气凝胶阻燃性能较差，对聚合物基气凝胶的应用范围造成极大限制的问题。一种气凝胶复合材料，包括：第一类气凝胶和第二类气凝胶，第二类气凝胶形成在第一类气凝胶的多孔结构内；其中，第一类气凝胶和第二类气凝胶均为聚合物基气凝胶，且第一类气凝胶和/或第二类气凝胶中还分散有无机耐火纳米材料。本申请用于提高气凝胶复合材料的阻燃性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
气凝胶复合材料及其制备方法、应用和制品


[0001]本申请涉及复合材料
，特别是涉及一种气凝胶复合材料及其制备方法、应用和制品。

技术介绍

[0002]聚合物基气凝胶是具有多孔网络结构的有机化合物。
[0003]近年来，聚合物基气凝胶由于其具有低密度、高比表面积以及优异的隔热性能引起了人们的关注。
[0004]然而，对于大多数的聚合物基气凝胶而言，聚合物基气凝胶本身往往具有较高的可燃性，极限氧指数较低，阻燃性能较差，对聚合物基气凝胶的应用范围造成了极大的限制。而随着生产和生活的不断发展和实际需要，对聚合物基气凝胶的阻燃性需求与日剧增，这就使得提高聚合物基气凝胶的阻燃性能，扩大聚合物基气凝胶的应用范围，成为目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]基于此，本申请提供一种气凝胶复合材料及其制备方法、应用和制品，以解决上述聚合物基气凝胶阻燃性能较差，对聚合物基气凝胶的应用范围造成极大限制的问题。
[0006]本申请的第一方面，提供了一种气凝胶复合材料，包括：
[0007]第一类气凝胶；
[0008]第二类气凝胶，第二类气凝胶形成在第一类气凝胶的多孔结构内；
[0009]其中，第一类气凝胶和第二类气凝胶均为聚合物基气凝胶，且第一类气凝胶和/或第二类气凝胶中还分散有无机耐火纳米材料。
[0010]可选的，第一类气凝胶具有多层结构；
[0011]第二类气凝胶还填充在相邻的两层第一类气凝胶之间。
[0012]可选的，第一类气凝胶包括：纤维素气凝胶；
[0013]第二类气凝胶包括：聚乙烯醇气凝胶、聚酰亚胺气凝胶和聚氨酯气凝胶中的至少一种。
[0014]可选的，无机耐火纳米材料的纳米结构为片状，且无机耐火纳米材料的表面形成有与第一类气凝胶和/或第二类气凝胶的聚合物具有静电相斥作用的官能团。
[0015]可选的，纳米结构的片状的最大边长尺寸为1.0微米～1.5微米。
[0016]可选的，无机耐火纳米材料包括氮化硼和氧化铝中的至少一种。
[0017]可选的，无机耐火纳米材料包括：氮化硼纳米片。
[0018]可选的，气凝胶复合材料还包括：分散于第一类气凝胶和/或第二类气凝胶中的阻燃剂。
[0019]可选的，第一类气凝胶中分散有氮化硼纳米片和含磷阻燃剂；和/或，
[0020]第二类气凝胶中分散有氮化硼纳米片和含磷阻燃剂。
[0021]可选的，含磷阻燃剂为聚磷酸铵。
[0022]可选的，第一类气凝胶和第二类气凝胶中仅第二类气凝胶中分散有无机耐火纳米材料。
[0023]本申请的第二方面，提供一种气凝胶复合材料的制备方法，包括：
[0024]S1、制备第一类气凝胶；
[0025]S2、制备第二类气凝胶的第一前置溶液；
[0026]S3、将第一类气凝胶浸入第一前置溶液中第一预设时间，在第一类气凝胶的多孔结构中填充第一前置溶液；
[0027]S4、对在多孔结构中填充有第一前置溶液的第一类气凝胶进行冷冻干燥，在第一类气凝胶的多孔结构内形成所述第二类气凝胶；
[0028]其中，第一类气凝胶和第二类气凝胶均为聚合物基气凝胶，且第一类气凝胶和/或第二类气凝胶中还分散有无机耐火纳米材料。
[0029]可选的，第一类气凝胶包括：纤维素气凝胶，且第一类气凝胶和第二类气凝胶中仅第二类气凝胶中分散有无机耐火纳米材料；
[0030]制备第一类气凝胶，包括：
[0031]制备纤维素气凝胶的第二前置溶液；
[0032]将第二前置溶液置于容器中，采用容器底部周期性蘸取冷冻液的方式，使第二前置溶液冷冻；
[0033]将冷冻后的第二前置溶液在预设温度下冷冻第二预设时间，得到纤维素气凝胶；
[0034]制备第二类气凝胶的第一前置溶液，包括：
[0035]制备第二类气凝胶的第三前置溶液，第二类气凝胶在第三前置溶液中的含量为10wt％；
[0036]制备无机耐火纳米材料的分散液，无机耐火纳米材料在分散液中的含量为0.15wt％；
[0037]按照体积比为1:0.6～1:1，将第三前置溶液和分散液混合，得到第一前置溶液。
[0038]本申请的第三方面，提供一种如第一方面所述的气凝胶复合材料在制备隔热阻燃材料中的应用。
[0039]可选的，第一类气凝胶和第二类气凝胶均为生物质基气凝胶；
[0040]隔热阻燃材料为生物医药材料、食品包装材料和纺织材料。
[0041]本申请的第四方面，提供一种制品，采用如第一方面所述的气凝胶复合材料制成。
[0042]在本申请实施例提供的气凝胶复合材料中，由于该气凝胶复合材料包括第一类气凝胶和第二类气凝胶，且第二类气凝胶形成在第一类气凝胶的多孔结构中，因此，该气凝胶复合材料仍然能够保持气凝胶优良的隔热性能，而通过在第一类气凝胶和/或第二类气凝胶中分散无机耐火纳米材料，能够赋予该气凝胶复合材料无机纳米材料所具有的阻燃性能，从而可以赋予该气凝胶复合材料的阻燃性能。基于以上，即可使该气凝胶复合材料具有优良的隔热性能和阻燃性能，如此，与相关技术中聚合物基气凝胶的阻燃性能较差相比，能够扩大聚合物基气凝胶的应用范围。
附图说明
[0043]图1为一实施方式的气凝胶复合材料的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0044]为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
[0045]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0046]目前，为了解决相关技术中聚合物基气凝胶的阻燃性能较差的问题，通常采用化学接枝或物理共混的方法在聚合物中引入阻燃剂。
[0047]但是，化学接枝过程复杂，耗时较长，实际应用困难；同时，不适当的阻燃剂的选择也会影响聚合物基气凝胶的其他性能(如加工性能等)。
[0048]基于此，本申请的一些实施例提供一种气凝胶复合材料，该气凝胶复合材料包括：第一类气凝胶和第二类气凝胶。第二类气凝胶形成在第一类气凝胶的多孔结构内。其中，第一类气凝胶和第二类气凝胶均为聚合物基气凝胶，且第一类气凝胶和/或第二类气凝胶中还分散有无机耐火纳米材料。
[0049]其中，第一类气凝胶和第二类气凝胶可以为两类不同种类的气凝胶。
[0050]耐火材料是指不低于1580℃的一类无机非金属材料，在此，无机耐火纳米材料是指粒径在纳米或微米级别的耐火材料。
[0051]由于第一类气凝胶和第二类气凝胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气凝胶复合材料，其特征在于，包括：第一类气凝胶；第二类气凝胶，所述第二类气凝胶形成在所述第一类气凝胶的多孔结构内；其中，所述第一类气凝胶和所述第二类气凝胶均为聚合物基气凝胶，且所述第一类气凝胶和/或所述第二类气凝胶中还分散有无机耐火纳米材料。2.根据权利要求1所述的气凝胶复合材料，其特征在于，所述第一类气凝胶具有多层结构；所述第二类气凝胶还填充在相邻的两层第一类气凝胶之间。3.根据权利要求1或2所述的气凝胶复合材料，其特征在于，所述第一类气凝胶包括：纤维素气凝胶；所述第二类气凝胶包括：聚乙烯醇气凝胶、聚酰亚胺气凝胶和聚氨酯气凝胶中的至少一种。4.根据权利要求1所述的气凝胶复合材料，其特征在于，所述无机耐火纳米材料的纳米结构为片状，且所述无机耐火纳米材料的表面形成有与所述第一类气凝胶和/或所述第二类气凝胶的聚合物具有静电相斥作用的官能团。5.根据权利要求4所述的气凝胶复合材料，其特征在于，所述纳米结构的片状的最大边长尺寸为1.0微米～1.5微米。6.根据权利要求1所述的气凝胶复合材料，其特征在于，所述无机耐火纳米材料包括：氮化硼和氧化铝中的至少一种。7.根据权利要求6所述的气凝胶复合材料，其特征在于，所述无机耐火纳米材料包括：氮化硼纳米片。8.根据权利要求1所述的气凝胶复合材料，其特征在于，所述气凝胶复合材料还包括：分散于所述第一类气凝胶和/或所述第二类气凝胶中的阻燃剂。9.根据权利要求8所述的气凝胶复合材料，其特征在于，所述第一类气凝胶中分散有氮化硼纳米片和含磷阻燃剂；和/或，所述第二类气凝胶中分散有氮化硼纳米片和含磷阻燃剂。10.根据权利要求9所述的气凝胶复合材料，其特征在于，所述含磷阻燃剂为聚磷酸铵。11.根据权利要求1所述的气凝胶复合材料，其特征在于，所述第一类气凝胶和所述第二类气凝胶中仅所述第二类气凝胶中分散有无机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岳，梁佳丰，李炯利，王旭东，
申请(专利权)人：北京石墨烯技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：