本發(fā)明涉及二氧化硅氣凝膠技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

保溫隔熱材料在建筑材料上的應(yīng)用近年來(lái)已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。二氧化硅氣凝膠因其極低的導(dǎo)熱系數(shù)而成為一種新型高效保溫隔熱材料。氣凝膠在民用保溫材料尤其是外墻保溫方面，相比于傳統(tǒng)的聚苯乙烯、聚氨酯等有機(jī)材料和發(fā)泡水泥、膨脹珍珠巖等傳統(tǒng)無(wú)機(jī)類(lèi)保溫材料，具有不燃、高溫不分解、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，可大大提高保溫性能并降低消防安全隱患。另外，由于二氧化硅氣凝膠極高的孔隙率，使得介電常數(shù)于靜止的空氣非常接近，因此二氧化硅氣凝膠具有優(yōu)秀的透波性能。

然而二氧化硅氣凝膠材料在應(yīng)用過(guò)程中也表現(xiàn)出了一些弊端。因?yàn)槎趸铓饽z制備過(guò)程中的表面疏水改性環(huán)節(jié)，在結(jié)構(gòu)中引入了可燃的烷基有機(jī)基團(tuán)，在材料受熱燃燒過(guò)程中有機(jī)基團(tuán)易分解燃燒，并釋放出大量的熱。這將導(dǎo)致二氧化硅氣凝膠材料的熱值比較大，已成為了制約二氧化硅氣凝膠應(yīng)用的一大難題。因此，開(kāi)發(fā)一種新型低熱值的二氧化硅氣凝膠材料十分有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基本背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明阻燃性好，燃燒熱值低，在保持低燃燒熱值的同時(shí)，還能避免導(dǎo)熱系數(shù)和振實(shí)密度變的很大的問(wèn)題，使本發(fā)明的導(dǎo)熱系數(shù)和振實(shí)密度增加較小，保持在較低水平。

本發(fā)明提出了一種低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料，其原料按重量份包括：二氧化硅氣凝膠50-90份，無(wú)鹵阻燃劑5-40份，無(wú)機(jī)納米阻燃協(xié)效劑1-10份，遮光劑0.1-2份，分散劑0.1-0.5份，潤(rùn)滑劑0.2-0.6份，增強(qiáng)劑1-5份。

優(yōu)選地，無(wú)鹵阻燃劑為磷氮阻燃劑。

優(yōu)選地，無(wú)鹵阻燃劑為聚磷酸銨、磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、焦磷酸銨、三聚氰胺或氰尿酸三聚氰胺中的一種或兩種以上組成的混合物。

優(yōu)選地，無(wú)機(jī)納米阻燃協(xié)效劑為納米氫氧化鎂、納米氫氧化鋁、納米雙氫氧化物、納米二氧化鈦、納米蒙脫土或納米三氧化二銻中的一種或兩種以上組成的混合物。

優(yōu)選地，遮光劑為炭黑、碳化硅、二氧化鈦、氧化鋯中的一種或兩種以上組成的混合物。

優(yōu)選地，分散劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸聚乙二醇酯或低分子聚乙二醇中的一種。

優(yōu)選地，潤(rùn)滑劑為滑石粉、硬脂酸鎂、硬脂酸鎘、硬脂酸銅、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酰胺、三羥基硬脂酸甘油酯、硬脂酸鉛或硬脂酸與多元醇二元酸的低分子聚合物中的一種或兩種以上組成的混合物。

優(yōu)選地，增強(qiáng)劑為玻璃纖維、硼纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維、合金纖維、金屬纖維、莫來(lái)石纖維、水鎂石纖維、高分子纖維、二氧化鋯纖維、陶瓷纖維或環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或兩種以上組成的混合物。

本發(fā)明還提出了上述低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：將各原料混勻得到物料A；將磨球和物料A加入球磨罐中，加入分散溶劑，密封后以100-300r/min的速度，球磨6-10h，取出磨球，升溫至60-120℃，干燥得到低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料。

優(yōu)選地，磨球?yàn)楝旇デ颉⑻沾赡デ颉⒉讳P鋼磨球中的一種。

優(yōu)選地，磨球由粒徑分別為8mm、11mm、14mm、20mm的小球組成。

優(yōu)選地，磨球與物料A的體積比為2-3：1，且物料A的加入量不大于球磨罐體積的三分之一。

優(yōu)選地，分散溶劑為易揮發(fā)極性溶劑。

優(yōu)選地，分散溶劑為乙醇、甲醇、丙酮、四氫呋喃、異丙醇、正丁醇、正己烷中的一種。

優(yōu)選地，低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的振實(shí)密度為0.08-0.5g/mL，導(dǎo)熱系數(shù)為0.022-0.0511W/(m·K)。

本發(fā)明選用二氧化硅氣凝膠與無(wú)鹵阻燃劑、無(wú)機(jī)納米阻燃協(xié)效劑、遮光劑、分散劑、潤(rùn)滑劑、增強(qiáng)劑以合適比例相互配合，在增加二氧化硅氣凝膠阻燃性的同時(shí)，降低二氧化硅氣凝膠的燃燒熱值；通過(guò)在球磨過(guò)程中的摩擦、沖擊、擠壓等物理作用力以及摩擦過(guò)程中的靜電吸附，使得無(wú)鹵阻燃劑、無(wú)機(jī)納米阻燃協(xié)效劑與二氧化硅氣凝膠相互滲入和擴(kuò)散，與分散劑、潤(rùn)滑劑相互配合，均勻分散，并且能促進(jìn)遮光劑、增強(qiáng)劑與無(wú)鹵阻燃劑、無(wú)機(jī)納米阻燃協(xié)效劑、二氧化硅氣凝膠相互擴(kuò)散、滲入、吸附，形成橋連，進(jìn)一步形成內(nèi)部結(jié)構(gòu)均一的二氧化硅氣凝膠復(fù)合物材料，從而增加本發(fā)明的阻燃性，降低本發(fā)明的燃燒熱值；無(wú)鹵阻燃劑和無(wú)機(jī)納米阻燃協(xié)效劑具有阻燃效率高，環(huán)保，不污染環(huán)境，毒性小等優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)一步增加本發(fā)明的阻燃性，并保護(hù)環(huán)境；且本發(fā)明使用設(shè)備少，生產(chǎn)周期短，操作靈活方便，設(shè)備運(yùn)行成本低；各物質(zhì)相互配合在保持低燃燒熱值的同時(shí)，還能避免導(dǎo)熱系數(shù)和振實(shí)密度變的很大的問(wèn)題，使本發(fā)明的導(dǎo)熱系數(shù)和振實(shí)密度增加較小，保持在較低水平。

具體實(shí)施方式

下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料，其原料按重量份包括：二氧化硅氣凝膠70份，無(wú)鹵阻燃劑20份，無(wú)機(jī)納米阻燃協(xié)效劑5份，遮光劑1份，分散劑0.3份，潤(rùn)滑劑0.4份，增強(qiáng)劑3份。

上述低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：將各原料混勻得到物料A；將磨球和物料A加入球磨罐中，加入易揮發(fā)極性溶劑，密封后以200r/min的速度，球磨8h，取出磨球，升溫至90℃，干燥得到低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料。

實(shí)施例2

按照以下表1指定的原料，按重量份稱(chēng)取各原料，將各原料混勻得到物料A；將瑪瑙磨球和物料A加入球磨罐中，加入乙醇，密封后以100r/min的速度，球磨10h，取出磨球，升溫至60℃，干燥得到低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料，其中，瑪瑙磨球由粒徑分別為8mm、11mm、14mm、20mm的小球組成，磨球與物料A的體積比為2：1。然后檢測(cè)低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的燃燒熱值、振實(shí)密度、導(dǎo)熱系數(shù)，并與二氧化硅氣凝膠純樣比較。

表1

實(shí)施例3

按照以下表2指定的原料，按重量份稱(chēng)取各原料，將各原料混勻得到物料A；將陶瓷磨球和物料A加入球磨罐中，加入丙酮，密封后以300r/min的速度，球磨6h，取出磨球，升溫至120℃，干燥得到低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料，其中，陶瓷磨球由粒徑分別為8mm、11mm、14mm、20mm的小球組成，磨球與物料A的體積比為3：1。然后檢測(cè)低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的燃燒熱值、振實(shí)密度、導(dǎo)熱系數(shù)，并與二氧化硅氣凝膠純樣比較。

表2

實(shí)施例4

按照以下表3指定的原料，按重量份稱(chēng)取各原料，將各原料混勻得到物料A；將不銹鋼磨球和物料A加入球磨罐中，加入正己烷，密封后以200r/min的速度，球磨8h，取出磨球，升溫至80℃，干燥得到低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料，其中，不銹鋼磨球由粒徑分別為8mm、11mm、14mm、20mm的小球組成，磨球與物料A的體積比為2.5：1。然后檢測(cè)低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的燃燒熱值、振實(shí)密度、導(dǎo)熱系數(shù)，并與二氧化硅氣凝膠純樣比較。

表3

實(shí)施例5

按照以下表4指定的原料，按重量份稱(chēng)取各原料，將各原料混勻得到物料A；將瑪瑙磨球和物料A加入球磨罐中，加入異丙醇密封后以200r/min的速度，球磨8h，取出磨球，升溫至100℃，干燥得到低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料，其中，瑪瑙磨球由粒徑分別為8mm、11mm、14mm、20mm的小球組成，磨球與物料A的體積比為3：1。然后檢測(cè)低熱值二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的燃燒熱值、振實(shí)密度、導(dǎo)熱系數(shù)，并與二氧化硅氣凝膠純樣比較。

表4

由實(shí)施例2-5，可以看出本發(fā)明的燃燒熱值低，且本發(fā)明的導(dǎo)熱系數(shù)和振實(shí)密度與二氧化硅氣凝膠純樣相比增加較小，保持在較低水平。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。