一种耐久型轻质疏水隔热材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐久型轻质疏水隔热材料及其制备方法，通过有机无机杂化气凝胶基体与纤维毡相复合所制备而来的，其中有机无机杂化气凝胶中含有聚合硅烷，使得气凝胶强度得到了提升，并且减少了气凝胶掉粉掉渣等问题；纤维毡复合使得有机无机杂化气凝胶具有良好的成块性，有利于大尺寸产品生产，所制备的耐久型轻质疏水隔热材料兼具耐久型超疏水及良好的隔热性能，材料的整体密度其密度为

【技术实现步骤摘要】
一种耐久型轻质疏水隔热材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种耐久型轻质疏水隔热材料及其制备方法，具体涉及一种有机无机杂化气凝胶复合材料及其制备方法，属于疏水隔热材料

。

技术介绍

[0002]航天电子信息设备对水较为敏感，因此要确保材料的疏水性能，防止水对信息设备及电路的损坏
。
并且在多数应用场景下，在保证疏水性能的同时，也要求材料具有良好的隔热性能，保护设备不被高温损坏，现有的疏水隔热材料大多耐温不高，或隔热性能有待进一步提高，无法满足使用要求
。
[0003]SiO2气凝胶为例，是一种由纳米粒子相互聚集或高聚物态分子相互交联构成骨架的轻质
、
多孔固体材料，具有高比表面积
(500
‑
1200m2·
g
‑1)、
高孔隙率
(80
‑
99.8
％
)、
低密度
(0.003
‑
0.5g
·
cm
‑3和低热导率
(
～
0.005W
·
m
‑1·
K
‑1)
等优点，使得氧化硅气凝胶在保温隔热领域展现出极高的应用价值，并且硅气凝胶通过引入有机基团，可以实现自身超疏水特性，使得其兼顾隔热与疏水性能
。
但
SiO2气凝胶在实际使用中极易发生开裂破碎，且通常采用超临界干燥技术制备，危险性及成本较高，严重制约了氧化硅气凝胶在保温隔热领域的应用
。
[0004]解决上述问题的办法通常是采用纤维对硅气凝胶进行补强，所制备出的纤维复合气凝胶材料具有较好的力学强度与成块性，使得其具有较好的实际应用场景
。
但由于气凝胶是由纳米粒子构成，纤维增强气凝胶的问题是气凝胶严重的掉粉
、
掉渣，给装配工人带来严重健康安全隐患
。
而聚合物增强的气凝胶，由于长链聚合物的加入，增强了气凝胶中的纳米粒子间结合，有助于缓解掉粉掉渣等问题
。
[0005]中国专利
CN106866093A
通过采用连续纤维增强，制备了比表面积大且导热系数低的纤维增强气凝胶，但所采用的硅烷溶液为小分子溶液，后续会存在掉粉掉渣等问题
。
[0006]中国专利
CN201910369926
通过引入聚乙烯基聚甲基硅氧烷增强体，使得气凝胶成块性与力学性能显著提升，但其凝胶的干燥方法为二氧化碳超临界干燥，具有较大的安全隐患且成本较高
。
[0007]中国专利
CN201822133805
通过在疏水纳米气凝胶表面覆盖一层防火布，解决了气凝胶材料掉粉问题，但防火布与气凝胶表面是通过热熔胶相互粘接，使得材料的耐温性降低，并且所采用的干燥方式为超临界干燥，成本较高
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种耐久型轻质疏水隔热材料及其制备方法，该材料具有低密度
、
低热导率
、
高疏水且长时间稳定的特点，且制备过程采用常压干燥，成本较低
。
[0009]本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
[0010]一种耐久型轻质疏水隔热材料，所述材料通过有机无机杂化气凝胶与纤维毡复合
制备得到，其中有机无机杂化气凝胶通过将聚合硅烷及小分子有机硅烷作为前驱体，采用溶胶凝胶方法制备得到
。
[0011]在上述耐久型轻质疏水隔热材料中，所述小分子硅烷为正硅酸乙酯
、
甲基三甲氧基硅烷
、
甲基三乙氧基硅烷或乙氧基三甲基硅烷中的任意一种
。
[0012]在上述耐久型轻质疏水隔热材料中，所述聚合硅烷由二甲基乙烯基甲氧基硅烷
、
二甲氧基甲基乙烯基硅烷或甲基乙烯基苯基甲氧基硅烷中的一种或多种聚合得到
。
[0013]在上述耐久型轻质疏水隔热材料中，所述聚合方法为：将二甲基乙烯基甲氧基硅烷
、
二甲氧基甲基乙烯基硅烷或甲基乙烯基苯基甲氧基硅烷中的一种或多种与二叔丁基过氧化物混合，在
120
‑
130℃
密闭容器中反应
1.5
‑
2h
，得到聚合硅烷；其中硅烷与二叔丁基过氧化物的质量比为
1:0.05
～
0.2。
[0014]上述耐久型轻质疏水隔热材料的制备方法，包括：
[0015](1)
将聚合硅烷
、
小分子硅烷
、
有机溶剂
、
去离子水
、
醋酸
、N
‑
N
二甲基甲酰胺按比例混合，将混合溶液在
30
‑
60℃
下搅拌2‑
4h
，使得硅烷充分水解；
[0016]其中，聚合硅烷
:
小分子硅烷
:
有机试剂
:
去离子水
:
醋酸
:N
‑
N
二甲基甲酰胺的体积比＝
(1
～
5):(5
～
9):(20
～
30):(6
～
10):(6
～
8):(1
～
2)
，且以体积份计，聚合硅烷与小分子硅烷之和为
10
份；
[0017](2)
将充分水解后的硅烷溶液中加入碱试剂，调节
PH
值为8～
10
，之后倒入盛有纤维毡的模具中，通过真空浸渍使硅烷溶液完全浸渍纤维毡，保持真空状态5～
60min
，之后置于
30
～
60℃
下放置
12
‑
16h
，使其凝胶；
[0018](3)
将凝胶从模具中取出，浸没于
MTMS
与无水乙醇的混合溶液中，在
45
～
60℃
下老化1‑
3d
；
[0019](4)
将老化后的凝胶浸泡在无水乙醇溶液中进行乙醇置换；
[0020](5)
将乙醇置换后的凝胶浸泡在正己烷溶液中进行正己烷置换；
[0021](6)
将正己烷置换后的凝胶置于烘箱中干燥，得到超疏水的有机无机杂化气凝胶
/
纤维毡复合材料；
[0022](7)
将所述有机无机杂化气凝胶
/
纤维毡复合材料，在六甲基二硅胺烷气氛下于
120
‑
130℃
反应2‑
4h
，得到耐久本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耐久型轻质疏水隔热材料，其特征在于，所述材料通过有机无机杂化气凝胶与纤维毡复合制备得到，其中有机无机杂化气凝胶通过将聚合硅烷及小分子有机硅烷作为前驱体，采用溶胶凝胶方法制备得到
。2.
根据权利要求1所述的耐久型轻质疏水隔热材料，其特征在于，所述小分子硅烷为正硅酸乙酯
、
甲基三甲氧基硅烷
、
甲基三乙氧基硅烷或乙氧基三甲基硅烷中的任意一种
。3.
根据权利要求1所述的耐久型轻质疏水隔热材料，其特征在于，所述聚合硅烷由二甲基乙烯基甲氧基硅烷
、
二甲氧基甲基乙烯基硅烷或甲基乙烯基苯基甲氧基硅烷中的一种或多种聚合得到
。4.
根据权利要求3所述的耐久型轻质疏水隔热材料，其特征在于，所述聚合方法为：将二甲基乙烯基甲氧基硅烷
、
二甲氧基甲基乙烯基硅烷或甲基乙烯基苯基甲氧基硅烷中的一种或多种与二叔丁基过氧化物混合，在
120
‑
130℃
密闭容器中反应
1.5
‑
2h
，得到聚合硅烷；其中硅烷与二叔丁基过氧化物的质量比为
1:0.05
～
0.2。5.
权利要求1～4任一项所述耐久型轻质疏水隔热材料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)
将聚合硅烷
、
小分子硅烷
、
有机溶剂
、
去离子水
、
醋酸
、N
‑
N
二甲基甲酰胺按比例混合，将混合溶液在
30
‑
60℃
下搅拌2‑
4h
，使得硅烷充分水解；其中，聚合硅烷
:
小分子硅烷
:
有机试剂
:
去离子水
:
醋酸
:N
‑
N
二甲基甲酰胺的体积比＝
(1
～
5):(5
～
9):(20
～
30):(6
～
10):(6
～
8):(1
～
2)
，且以体积份计，聚合硅烷与小分子硅烷之和为
10
份；
(2)
将充分水解后的硅烷溶液中加入碱试剂，调节
PH
值为8～
10
，之后倒入盛有纤维毡的模具中，通过真空浸渍使硅烷溶液完全浸渍纤维毡，保持真空状态5～
60min
，之后置于
30
～
60℃
下放置
12
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊宁，岳圣，陈治宇，孙陈诚，杨海龙，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，
类型：发明
国别省市：