一种高抗拉拔气凝胶复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及气凝胶技术领域，具体为一种高抗拉拔气凝胶复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.建筑墙体保温是气凝胶材料潜在应用市场，墙体保温材料施工的时候保温材料外层往往还有饰面层等，需要保温材料自身有较高抗拉拔强度。当前气凝胶材料一般是由玻纤针刺毡做基材复合二氧化硅气凝胶，有一定抗拉和抗压强度，但是抗拉拔强度较低(一般小于0.1mpa)，尚不能满足建筑保温领域技术规范要求。
3.目前使用主要保温材料抗拉拔强度都较低，主要通过施工过程增加玻纤网格布和保温钉，再外抹砂浆来增强保温系统的整体抗拉拔强度。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种高抗拉拔气凝胶复合材料及其制备方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高抗拉拔气凝胶复合材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.步骤一：以纤维组合物作为芯材，在芯材上下面铺设纤维布或纤维网格布，上下铺设的纤维布或纤维网格布与中间的芯材通过纤维线上下缝制为三维编织纤维；
9.步骤二：将步骤一得到的三维编织纤维作为增强基材，将三维编织纤维浸泡在溶胶中，经凝胶、老化、改性、干燥得到气凝胶复合材料；
10.或者以纤维组合物作为增强基材经凝胶、老化、改性、干燥得到气凝胶复合材料，气凝胶复合材料上下面铺设纤维布或纤维网格布，上下铺设的纤维布或纤维网格布与中间的气凝胶复合材料通过纤维线上下缝制，得到高抗拉拔气凝胶复合材料。
11.优选的，所述的纤维组合物包括纤维针刺毡、纤维水刺毡、纤维喷胶棉、纤维散棉、纤维板中的一种几种。
12.优选的，所述的纤维组合物所采用的纤维为无机纤维和有机纤维的一种或几种。
13.优选的，所述的有机纤维包括涤纶、锦纶、氨纶、腈纶、芳纶、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈预氧化纤维、纤维素纤维、碳纤维中一种或几种。
14.优选的，所述的无机纤维包括石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维、莫来石纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维、玄武岩纤维、水镁石纤维、凹凸棒石纤维中一种或几种。
15.优选的，所述的气凝胶为有纤维增强的二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化钛气凝胶、氧化铁气凝胶中的一种或几种。
16.优选的，所述气凝胶包括亲水型气凝胶和疏水型气凝胶中一种或两种。
17.(三)有益效果
18.本发明提供了一种高抗拉拔气凝胶复合材料及其制备方法。具备以下有益效果：
19.1、该高抗拉拔气凝胶复合材料及其制备方法，本技术方法所得高抗拉拔气凝胶复合材料显著提高了气凝胶材料抗拉拔强度，气凝胶复合材料的抗拉拔强度从0.08mpa提升到0.5mpa，解决了原来气凝胶复合材料抗拉拨力小的问题，并且还优于目前大多数保温材料。
具体实施方式
20.本发明实施例提供一种高抗拉拔气凝胶复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
21.步骤一：以纤维组合物作为芯材，在芯材上下面铺设纤维布或纤维网格布，上下铺设的纤维布或纤维网格布与中间的芯材通过纤维线上下缝制为三维编织纤维；
22.步骤二：将步骤一得到的三维编织纤维作为增强基材，将三维编织纤维浸泡在溶胶(优选为硅溶胶)中，经凝胶、老化、改性、干燥得到气凝胶复合材料；
23.或者以纤维组合物作为增强基材经凝胶、老化、改性、干燥得到气凝胶复合材料，气凝胶复合材料上下面铺设纤维布或纤维网格布，上下铺设的纤维布或纤维网格布与中间的气凝胶复合材料通过纤维线上下缝制，得到高抗拉拔气凝胶复合材料。
24.所述的纤维组合物包括纤维针刺毡、纤维水刺毡、纤维喷胶棉、纤维散棉、纤维板中的一种几种。
25.所述的纤维组合物所采用的纤维为无机纤维和有机纤维的一种或几种。
26.所述的有机纤维包括涤纶、锦纶、氨纶、腈纶、芳纶、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈预氧化纤维、纤维素纤维、碳纤维中一种或几种。
27.所述的无机纤维包括石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维、莫来石纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维、玄武岩纤维、水镁石纤维、凹凸棒石纤维中一种或几种。
28.所述的气凝胶为有纤维增强的二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化钛气凝胶、氧化铁气凝胶中的一种或几种。
29.所述气凝胶包括亲水型气凝胶和疏水型气凝胶中一种或两种。
30.实施例1：
31.取10mm厚度玻璃纤维针刺毡，上下面铺一层玄武岩纤维布，采用聚丙烯纤维进行缝制，将上下面的玄武岩纤维布与中间的玻璃纤维针刺毡缝制为三维编织纤维。称取模数3.3的钠水玻璃80g，加入纯水60g搅拌均匀，得到稀释水玻璃。称取浓度为40％wt的硫酸20g，然后边搅拌边将稀释水玻璃加入到硫酸中，直到ph值为3。继续边搅拌边加入95％wt的乙醇300g。用离心过滤机除去溶胶中的沉淀，得到透明澄清的硅溶胶。往硅溶胶中滴加浓度为1％wt的氨水，调节ph到4.1，然后将该硅溶胶浸泡于前述三维编织纤维，约50min后凝胶，室温静置老化5h。将老化好的凝胶置入体积为500ml，质量比为2:8的40％wt硫酸与95％乙醇混合液中室温浸泡3h，进行酸化。将完成酸化的凝胶置入500ml的六甲基二硅氮烷中，室温下进行疏水化改性。6h后改性完成，将凝胶进行超临界干燥10h，干燥介质为乙醇，温度为260℃，压力为8mpa。所得即为高抗拉拔气凝胶复合材料，其导热系数为0.018w/(m
·
k)，抗
拉拔强度0.36mpa。
32.实施例2：
33.平铺一层厚度8mm的硅酸铝纤维散棉，采用石英纤维线，三维纤维编织机对所述硅酸铝纤维散棉进行三维编织缝制得到三维编织纤维。称取ph值为3浓度为25％的硅溶胶200g，ph值为2.5浓度为20％的铝溶胶100g，加水600g进行稀释，得混合硅
‑
铝溶胶。往硅
‑
铝溶胶中滴加浓度为2％wt的氨水，调节ph到4.5，倒入铺有三维编织纤维的盒子中25min后凝胶，静置老化15h。往老化好的凝胶上倒入500ml的三甲基氯硅烷中，进行疏水化改性。6h后改性完成，将凝胶在120℃下常压干燥2h，得到高抗拉拔气凝胶复合材料，其导热系数为0.021w/(m
·
k)，抗拉拔强度0.43mpa。
34.实施例3：
35.取一块涤纶纤维喷胶棉增强的二氧化钛气凝胶毡，在其上下面铺设芳纶纤维布，采用碳纤维进行上下缝制，说得三维编织纤维气凝胶复合材料，其导热系数为0.023w/(m
·
k)，抗拉拔强度0.54mpa。
36.实施例4：
37.取一块玻璃纤维针刺毡增强的二氧化硅气凝胶毡，采用玻璃纤维线，通过三维纤维编织机对所述气凝胶毡进行三维编织，所得高抗拉拔气凝胶复合材料，其导热系数为0.024w/(m
·
k)，抗拉拔强度0.38mpa。
38.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。