一种具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包及其制备方法技术

技术编号：40357213 阅读：5 留言：0更新日期：2024-02-09 14:43

一种具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，以水凝胶或水凝胶为密封外壳，内部为真空；所述水凝胶由单体、引发剂、交联剂、饱和盐溶液以及无机添加剂混合制成，其中无机添加剂占水凝胶重量的0～20％。本发明专利技术还提供了该高盐水凝胶真空包的制备方法以及其应用。本发明专利技术高盐水凝胶真空包可有效地隔离内外温度，减少热量地传递，具有阻燃、隔热、保温等诸多特点。本发明专利技术专利提供的水凝胶真空包及制备方法可应用于建筑保温材料、消防防火服、个体防护、军需装备、武器装备、海陆空天装备/航空发动机、军用舱、油罐、集装箱、保温箱、船艇等阻燃隔热材料领域。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子阻燃隔热材料，特别涉及一种具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包及其制备方法。

技术介绍

1、应用行业的发展对阻燃隔热新材料产品提出了结构轻型化、多功能复合化、性能稳定化等更高要求。真空隔热层的导热系数较低，空气的导热系数大约是0.023wm-1k-1，真空的导热系数为0.008wm-1k-1，因此真空隔热性能更强。传统的真空隔热层是由无机纤维芯材填充，通过高阻气复合薄膜外壳保护真空。但其真空度难以保持，一旦外壳发生破损，材料的隔热性能即会骤降。目前尚缺乏隔热效果优异、达到防火阻燃、产品稳定性好、寿命长等性能的真空隔热材料。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包及其制备方法，以得到一种具有阻燃、热稳定性高、隔热等功能的真空隔热材料。

2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：

3、一种具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，以水凝胶或水凝胶为密封外壳，内部为真空；所述水凝胶由单体、引发剂、交联剂、饱和盐溶液以及无机添加剂混合制成，其中无机添加剂占水凝胶重量的0～20％。

4、在一个实施例中，本专利技术所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，还包括：

5、支撑物，所述支撑物采用具有隔热性的多孔材料，填充于所述密封外壳中。

6、在一个实施例中，所述多孔材料可以为泡沫金属或泡沫合金，或为难熔金属的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物。

<p>7、在一个实施例中，所述单体可以为如下之中的一项或多项：丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸二甲氨乙酯甲基氯化铵、丙烯酸二甲氨乙酯甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵、二甲氨丙基丙烯酰胺甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基-n-羰丁氧甲基氯化铵、二烯丙基甲基苄基氯化铵、二烯丙基乙基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、n，n-二甲基-n-苄基-丙烯酰氧基氯化铵、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、超支化聚缩水甘油醚。

8、在一个实施例中，所述饱和盐溶液，阳离子可以为如下之中的一项或多项：钠离子(na+)、钾离子(k+)、锂离子(li+)，二价盐：镁离子(mg2+)、钙离子(ca2+)、铁离子(fe3+)、铝盐(al3+)；阴离子可以为如下之中的一项或多项：碳酸根(co32-)、硫酸根(so42-)、硫代硫酸根(s2o32-)、磷酸二氢根(h2po4-)、硝酸根(no3-)、氟离子(f-)、氯离子(cl-)、溴离子(br-)、碘离子(i-)、高氯酸根(clo4-)、硫氰根(scn-)。

9、在一个实施例中，所述无机添加剂为二氧化硅和/或纳米黏土。

10、在一个实施例中，其特征在于，所述的高盐水凝胶中由单体、引发剂、交联剂聚合反应得到聚合物，该聚合物与饱和盐溶液中盐含量的质量之比为1:1～1:20，聚合物重量占水凝胶总重量的1％-50％。

11、本专利技术还提供了所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包的制备方法，包括如下步骤：

12、步骤1，搭建用于制备开口外壳的模具；

13、步骤2，将单体、引发剂、交联剂以及饱和盐溶液混合均匀得到的预聚液倒入所述模具，经聚合反应得到带有开口的水凝胶外壳；

14、步骤3，从开口处对水凝胶外壳抽真空；

15、步骤4，达到真空度后，对水凝胶外壳开口处进行密封处理。

16、在一个实施例中，所述模具包括槽体和插板，所述预聚液倒入所述槽体，所述插板插入槽体中的预聚液，反应后得到的水凝胶包裹所述插板；所述插板抽出后，得到中空外壳，将支撑物叠在一起填充于所述中空外壳，固化密封所述中空外壳，仅留出一个用于抽真空的所述开口。

17、与现有技术相比，本专利技术将含有高浓度饱和盐溶液的水凝胶材料或其与复合材料设计制备得到凝胶真空包，在含氧环境中明火灼烧后产生无机金属氧化物，表现出阻燃性能；在惰性环境中高温加热，表现出热稳定性。通过最大限度提高包内真空度，基于真空绝热原理可减少对流和辐射换热，实现隔热功能。

18、本专利技术所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，可用作建筑保温层、消防防火服夹层、个体防护服夹层、军需装备阻燃隔热夹层、武器装备阻燃隔热防护层、海陆空天装备/航空发动机外壳保护层、军用舱舱体夹层、油罐箱体夹层、集装箱箱体夹层、保温箱箱体夹层等阻燃隔热材料。

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【技术保护点】

1.一种具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，其特征在于，以水凝胶或水凝胶为密封外壳，内部为真空；所述水凝胶由单体、引发剂、交联剂、饱和盐溶液以及无机添加剂混合制成，其中无机添加剂占水凝胶重量的0～20％。

2.根据权利要求1所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，其特征在于，所述多孔材料为泡沫金属或泡沫合金，或为难熔金属的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物。

4.根据权利要求1所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，其特征在于，所述单体为如下之中的一项或多项：丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸二甲氨乙酯甲基氯化铵、丙烯酸二甲氨乙酯甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵、二甲氨丙基丙烯酰胺甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基-N-羰丁氧甲基氯化铵、二烯丙基甲基苄基氯化铵、二烯丙基乙基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N，N-二甲基-N-苄基-丙烯酰氧基氯化铵、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、超支化聚缩水甘油醚。

5.根据权利要求1所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，其特征在于，所述饱和盐溶液，阳离子为如下之中的一项或多项：钠离子(Na+)、钾离子(K+)、锂离子(Li+)，二价盐：镁离子(Mg2+)、钙离子(Ca2+)、铁离子(Fe3+)、铝盐(Al3+)；阴离子为如下之中的一项或多项：碳酸根(CO32-)、硫酸根(SO42-)、硫代硫酸根(S2O32-)、磷酸二氢根(H2PO4-)、硝酸根(NO3-)、氟离子(F-)、氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、碘离子(I-)、高氯酸根(ClO4-)、硫氰根(SCN-)。

6.根据权利要求1所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，其特征在于，所述无机添加剂为二氧化硅和/或纳米黏土。

7.根据权利要求1至6任一权利要求所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，其特征在于，所述的高盐水凝胶中由单体、引发剂、交联剂聚合反应得到聚合物，该聚合物与饱和盐溶液中盐含量的质量之比为1:1～1:20，聚合物重量占水凝胶总重量的1％-50％。

8.权利要求1至7任一权利要求所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述模具，包括槽体和插板，所述预聚液倒入所述槽体，所述插板插入槽体中的预聚液，反应后得到的水凝胶包裹所述插板；所述插板抽出后，得到中空外壳，将支撑物叠在一起填充于所述中空外壳，固化密封所述中空外壳，仅留出一个用于抽真空的所述开口。

10.权利要求1至7任一权利要求所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包用作建筑保温层、消防防火服夹层、个体防护服夹层、军需装备阻燃隔热夹层、武器装备阻燃隔热防护层、海陆空天装备/航空发动机外壳保护层、军用舱舱体夹层、油罐箱体夹层、集装箱箱体夹层、保温箱箱体夹层的应用。

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【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，其特征在于，所述单体为如下之中的一项或多项：丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸二甲氨乙酯甲基氯化铵、丙烯酸二甲氨乙酯甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵、二甲氨丙基丙烯酰胺甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基-n-羰丁氧甲基氯化铵、二烯丙基甲基苄基氯化铵、二烯丙基乙基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、n，n-二甲基-n-苄基-丙烯酰氧基氯化铵、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、超支化聚缩水甘油醚。

5.根据权利要求1所述具有阻燃隔热功能的高盐水凝胶真空包，其特征在于，所述饱和盐溶液，阳离子为如下之中的一项或多项：钠离子(na+)、钾离子(k+)、锂离子(li+)，二价盐：镁离子(mg2+)、钙离子(ca2+)、铁离子(fe3+)、铝盐(al3+)；阴离子为如下之中的一项或多项：...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵雪琦，汪刘应，周战荣，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：

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