【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及阻燃隔热材料领域，具体涉及一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法及应用。
技术介绍
1、随着人类对节能、安全领域的不断重视，隔热材料在建筑保温、航空航天、消防救援等领域得到了广泛的应用。目前保温材料主要分为无机保温材料和有机保温材料两类。其中，有机保温材料(如聚苯乙烯、发泡聚苯乙烯板、聚氨酯泡沫等)因其密度小、导热系数低、易施工等优点，被大量应用于建筑保温领域。然而，传统的有机保温材料，大多来源于石化基材料，且存在易燃、环境污染、难以回收再利用等缺点，给人类的生命财产安全和环境带来了巨大的威胁。随着全球能源危机和环境问题的日益突出，开发符合当前可持续发展战略的可生物降解、火安全的生物基有机保温材料成为当今的重中之重。
2、有机保温材料中的生物基气凝胶，由于独特的三维网状多孔结构决定了其具有低密度、高孔隙率、低导热率等特性，在隔热材料领域具有极佳的应用前景。但传统的生物基气凝胶原料都以纤维素、木质素、壳聚糖、海藻酸盐等生物基原料及其衍生物为主，该类元素主要由c、h、o元素构成，所以极易燃烧，且燃烧速率较快，因此，在大部分的应用领域都需要对其阻燃处理。
3、海藻酸钠(sa)是一种从海藻中提取的不可燃多糖，其通过β-d-甘露糖醛酸(m)和α-l-古罗糖醛酸(g)链接而成的嵌段线性共聚物。sa由于其独特的结构单元中均聚的g嵌段可与金属离子(cu2+、ca2+、al3+等)实现离子交联，形成“蛋盒结构”，在不改变凝胶结构的情况下，能更好的强化凝胶网络，提高其力学和阻燃性能。由于sa作为一种盐类聚合物，相比
技术实现思路
1、本专利技术是要解决现有生物基气凝胶存在力学性能与阻燃性能不兼顾、轻质性和孔隙率降低的问题，提供一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法及应用。
2、本专利技术阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
3、一、将海藻酸钠溶液预冻3～6h，然后冷冻干燥72～90h，冻干后取出，得到海藻酸钠气凝胶(sa)；
4、二、用钙源溶液浸没海藻酸钠气凝胶，预交联，随后将多余的钙源溶液去除；
5、三、室温条件下，向钙源溶液中加入磷源溶液，待磷源溶液完全倒入后继续搅拌，停止搅拌后即得到羟基磷灰石预混合溶液；
6、四、将羟基磷灰石预混合溶液加入预交联后的海藻酸钠气凝胶，使海藻酸钠气凝胶完全浸没，密封后于35℃水浴条件下反应24h，待反应时间结束后，将样品预冻3～6h，再进行冷冻干燥72～90h，冻干后取出置于80℃烘箱老化18～30h，即得到sa@hap-24气凝胶。
7、进一步的，步骤一中海藻酸钠溶液的配制方法为：将海藻酸钠溶解在去离子水中配制质量分数为2％的海藻酸钠溶液。
8、进一步的，步骤二中预交联的时间为15～20min。
9、进一步的，步骤二中钙源溶液为cacl2水溶液，浓度为0.3mol/l，ph为10.50±0.2。
10、进一步的，步骤三中磷源溶液为(nh4)2hpo4水溶液，浓度为0.3mol/l，ph为10.50±0.2。
11、进一步的，步骤三中钙源溶液和磷源溶液的体积比为5:3。
12、进一步的，步骤三中继续搅拌的时间为10～15min。
13、本专利技术提供一种防火材料，其含有上述任一项所述的生物基气凝胶。
14、本专利技术阻燃隔热生物基气凝胶在防火、阻燃中的应用。
15、本专利技术的有益效果：
16、本专利技术以生物质海藻酸钠(sa)气凝胶作为基体，通过表面钙化和表面原位生长羟基磷灰石(hap)，并不破坏内部海藻酸钠气凝胶的结构，成功制备了集保温、高强、耐水、防火为一体的多功能型生物基气凝胶。具有良好的生物相容性和可降解性，在保持原有sa气凝胶内部结构及隔热性能的同时，制备方法简单、易于实现。解决了传统生物基气凝胶易燃、力学强度低、不耐水、隔热性能及轻质性显著降低等问题。
17、本专利技术制备的sa@hap-24气凝胶为白色轻质材料，具有孔状结构，密度仅为0.038g·cm-1，且相比于纯sa气凝胶，由于sa气凝胶表面穿着了一层类骨骼结构的防护铠甲，因此在保证sa气凝胶内部结构的同时，使其具有优异的耐水性能。
18、通过热重分析测试表明，相比于纯sa气凝胶，sa@hap气凝胶的初始热分解温度明显提高，且在800℃时的残碳质量为43.5wt％，展现了优异的自身成炭性能，对于可燃性挥发物和气体的交换具有一定的抑制作用。sa@hap气凝胶由于其表面hap结构的引入，其在分解过程中产生的焦磷酸和ca2+，有效地促进了sa@hap气凝胶材料的降解炭化，从而在凝聚相中产生致密且坚硬的炭层，发挥了优异的屏蔽作用。
19、由于sa气凝胶表面hap的生长，赋予了sa@hap气凝胶优异的阻燃性能，仅需要生长一层hap，其极限氧指数可达50.1％，垂直燃烧测试通过了ul-94v-0级，实现了离火即熄的效果。此外，hap通过ca2+生长在材料表面，克服了传统添加型阻燃剂耐水性差、易析出等问题，且由于气凝胶表面的微交联，给sa气凝胶穿上了一层防护铠甲，从而制备了高性能阻燃生物基sa@hap复合材料。
20、本专利技术制备的sa@hap气凝胶在建筑保温、消防服和航天器保温层方面具有广阔的应用前景。
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1.一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法，其特征在于步骤一中海藻酸钠溶液的配制方法为：将海藻酸钠溶解在去离子水中配制质量分数为2％的海藻酸钠溶液。
3.根据权利要求2所述的一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法，其特征在于步骤二中预交联的时间为15～20min。
4.根据权利要求3所述的一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法，其特征在于步骤二中钙源溶液为CaCl2水溶液，浓度为0.3mol/L，pH为10.50±0.2。
5.根据权利要求4所述的一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法，其特征在于步骤三中磷源溶液为(NH4)2HPO4水溶液，浓度为0.3mol/L，pH为10.50±0.2。
6.根据权利要求5所述的一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法，其特征在于步骤三中钙源溶液和磷源溶液的体积比为5:3。
7.根据权利要求6所述的一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法，其特征在于步骤三中继续搅拌的时间为10～15min。
8.
9.如权利要求1～7任一项所述的阻燃隔热生物基气凝胶在防火、阻燃中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法，其特征在于步骤一中海藻酸钠溶液的配制方法为：将海藻酸钠溶解在去离子水中配制质量分数为2％的海藻酸钠溶液。
3.根据权利要求2所述的一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法，其特征在于步骤二中预交联的时间为15～20min。
4.根据权利要求3所述的一种阻燃隔热生物基气凝胶的制备方法，其特征在于步骤二中钙源溶液为cacl2水溶液，浓度为0.3mol/l，ph为10.50±0.2。
5.根据权利要求4所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘鲁斌，徐悦，石杨天，王春敏，李斌，许苗军，
申请(专利权)人：嘉兴领科材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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