一种密胺基气凝胶复合保温板的制作方法

本发明涉及一种密胺基气凝胶复合保温板，属于保温材料。

背景技术：

1、密胺聚氨酯泡沫，又称三聚氰胺泡沫，其内部具有稳定的三维网状体系，呈现出典型的全开孔结构，本征阻燃可达b1级，密度低、吸音性好，在暖通降噪、轨道交通等领域应用广泛。然而，密胺聚氨酯泡沫作为建筑保温材料使用时存在三大短板：一是全开孔结构导致吸水率极高，吸水后保温性能骤降，无法满足外墙耐候要求；二是常温导热系数约0.032～0.035w/(mk)，难以适配超低能耗建筑的保温需求；三是脆性大、力学强度低，易掉粉掉渣，施工适配性差。

2、另一方面，硅基气凝胶的常温导热系数很低，纳米多孔结构可有效阻断气体热传导，防火耐候性优异，但纯气凝胶成本高昂，工业化产品多以玻纤毡为基材，主要面向航天、工业管道等高端隔热场景，无法在建筑保温领域规模化推广。

3、因此，人们将密胺聚氨酯泡沫与气凝胶复合制成复合保温材料以兼顾两者的优点，弥补单一材料的性能缺陷。例如，公开号为cn112876200a的专利申请公开了一种气凝胶/密胺泡沫复合材料，但其技术方案存在以下显著局限：（1）以气凝胶为绝对主体（体积占比95%以上），密胺泡沫仅作为增强骨架，原料成本高，不具备建筑保温规模化应用的经济性；（2）采用超临界co2干燥工艺，高压设备投资大、单批次生产周期长、能耗高，进一步推高量产成本，无法适配建筑材料的低成本量产需求；（3）未针对建筑外墙的耐候性、防火升级、长期紫外老化等场景做功能复配设计，成品无法直接适配薄抹灰外墙外保温系统。

4、因此，开发一种以密胺基泡沫为基体、气凝胶为改性填充相，采用非超临界工艺制备，适配建筑外墙保温的低成本复合保温材料是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术所存在的问题，提供了一种密胺基气凝胶复合保温板，降低了常温导热系数和体积吸水率，防火性能高，降低了生产成本，适配普通住宅与超低能耗建筑的外墙外保温需求，具备广阔的规模化应用前景。

2、本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：

3、一种密胺基气凝胶复合保温板，其以三聚氰胺泡沫板材为承载基体、疏水型硅基气凝胶为填充相制成，疏水型硅基气凝胶原位生成于三聚氰胺泡沫板材的孔隙中；

4、疏水型硅基气凝胶的原位生成方法包括如下步骤：

5、s1.将三聚氰胺泡沫板材置入模腔，模腔抽负压并保持，使三聚氰胺泡沫板材孔隙内的空气全部排出；

6、s2.保持负压状态，向模腔内通入复配型酸性硅溶胶，使三聚氰胺泡沫板材完全浸没于复配型酸性硅溶胶中；

7、s3.模腔缓慢泄压至常压并静置，使复配型酸性硅溶胶充分填充至三聚氰胺泡沫板材的孔隙；

8、s4.向模腔内通入弱碱性气体触发凝胶，然后进行老化处理，使复配型酸性硅溶胶在三聚氰胺泡沫板材的孔隙中原位形成硅湿凝胶三维骨架；

9、s5.采用溶剂置换出三聚氰胺泡沫板材孔隙内的液体并对凝胶进行疏水改性，得到坯体；

10、s6.在常压下，对坯体进行干燥，干燥时的峰值温度≤62℃，制成所述密胺基气凝胶复合保温板。

11、优选地，疏水型硅基气凝胶的填充体积占三聚氰胺泡沫板材孔隙总体积的20%～40%。

12、具体地，三聚氰胺泡沫板材的开孔率≥95%，表观密度为8～12kg/m³，平均孔径为100～300μm；所述密胺基气凝胶复合保温板的表观密度为50～80kg/m³，25℃常温导热系数为0.026～0.032w/(mk)，体积吸水率≤2.0%；疏水型硅基气凝胶的比表面积为600～800m²/g，平均孔径为15～30nm，表面水接触角≥130°。

13、优选地，步骤s2中，复配型酸性硅溶胶的制备方法包括如下步骤：

14、取水玻璃，调节ph为3～5，加入硅烷偶联剂分散均匀，制得复配型酸性硅溶胶；

15、复配型酸性硅溶胶的溶胶黏度为5～25mpas，所含二氧化硅的质量分数为8%～15%；

16、硅烷偶联剂的用量为二氧化硅质量的1%～3%。

17、优选地，所述复配型酸性硅溶胶中还加入功能助剂，功能助剂包括红外遮光剂、磷系阻燃剂中的一种或两种；

18、红外遮光剂为二氧化钛、碳化硅、六钛酸钾晶须中的一种或多种，添加量为二氧化硅质量的3%～8%；

19、磷系阻燃剂为聚磷酸铵、次磷酸铝中的一种或多种，添加量为二氧化硅质量的5%～12%。

20、优选地，步骤s1中，模腔抽真空为-0.08mpa至-0.1mpa并保持5～15min；

21、步骤s3中，泄压至常压后静置10～30min。

22、优选地，步骤s4中，弱碱性气体采用体积分数8%的氨水挥发气；

23、老化温度为40～50℃恒温，老化时间为12～24h。

24、优选地，步骤s5中，置换时，依次采用无水乙醇、无水乙醇混合六甲基二硅氮烷、正己烷为溶剂进行三级置换，最终孔隙内正己烷纯度≥98%；

25、置换全程温度控制在40℃，第一级和第二级置换每级静态置换2次，单次置换时长6～10h；

26、无水乙醇中加入六甲基二硅氮烷对硅湿凝胶进行原位疏水改性，六甲基二硅氮烷添加量为二氧化硅质量的25%～35%，改性反应时间为8～12h。

27、优选地，步骤s6中，干燥时采用三阶段梯度低温干燥法，包括如下步骤：

28、s6.1恒速干燥期：起始温度30℃，以≤1.5℃/h速率升温至42℃恒温，系统维持微负压为-0.01至-0.015mpa，循环风速为0.3～0.5m/s，干燥至坯体质量损失率达55%±5%；

29、s6.2降速干燥期：以≤2℃/h的速率升温至58～62℃恒温，系统维持微负压为-0.02至-0.03mpa，循环风速为0.9～1.2m/s，干燥至连续2h坯体质量变化≤0.2%；

30、s6.3平衡稳定期：以≤2℃/h的速率降温至40～45℃恒温，逐步恢复至常压，保持6～8h，完成干燥。

31、优选地，步骤s1中，三聚氰胺泡沫板材预先进行表面亲水改性处理；表面亲水改性处理的方法包括如下步骤：采用质量分数2%的稀氢氧化钠溶液浸润三聚氰胺泡沫板材8min，冲洗至中性后晾干；

32、步骤s4中，水玻璃预先经离子交换脱除钠离子。

33、本发明的有益效果包括但不限于：

34、本发明提供的密胺基气凝胶复合保温板，具有以下优势：

35、（1）以密胺基泡沫为基体，以气凝胶为填充相，气凝胶填充量控制在密胺基泡沫孔隙体积的20%～40%，实现低成本建筑保温，不同于现有技术中的高气凝胶占比、高端隔热的产品定位。

36、（2）气凝胶原位填充后，材料体积吸水率下降，解决了吸水失效问题；气凝胶骨架对密胺基泡沫形成补强，抗压强度提升，改善了脆性掉粉缺陷，可直接适配薄抹灰外墙外保温施工体系。

37、（3）采用梯度溶剂置换与原位疏水改性工艺对凝胶进行改性，降低了吸水率、导热系数，提高了抗压强度；

38、（4）采用真空负压渗透结合梯度低温干燥工艺，配套专属升温曲线与溶剂体系，实现气凝胶纳米孔结构的完整保留，而且无需超临界干燥工艺，量产性显著提升，还可直接复用现有建筑保温产线改造，大幅降低设备投资与生产成本。

39、（5）在硅溶胶体系中复配红外遮光剂与磷系协效阻燃剂，红外遮光剂削弱高温辐射传热，提升材料长期紫外老化后的性能稳定性，适配外墙露天使用场景；磷系阻燃剂与密胺本征阻燃协同作用，可将防火等级从b1级提升至a2级，满足高层建筑外墙的防火规范要求，产品适用场景大幅拓宽，适配建筑外墙的长期使用场景。

40、（6）成品表观密度50～80kg/m³，常温导热系数0.026～0.032w/(mk)，体积吸水率≤2.0%，燃烧性能达到gb8624-2012标准b1级，添加阻燃剂后可达a2级；10%形变下的抗压强度为0.07～0.11mpa，长期使用温度范围为-180～180℃。