專利名稱：一種含納米半導(dǎo)體紅外遮光劑的氣凝膠絕熱復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高效隔熱保溫材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種含納米半導(dǎo)體紅外遮光劑的Si02
氣凝膠絕熱復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
Si02氣凝膠具有高比表面積、超低密度以及納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特征，孔隙率高達(dá)
98.9%，孔洞尺寸一般在介孔范圍內(nèi)，比表面積高達(dá)1000m"g，密度在3 600kg/m3范圍內(nèi) 可調(diào)。氣凝膠的結(jié)構(gòu)特異性使得其折射率、聲阻抗和熱傳導(dǎo)率低，吸附性能優(yōu)良，在光學(xué)、 聲學(xué)、熱學(xué)、吸附與催化以及慣性約束聚變(Inertial Confinement Fusion, ICF)等領(lǐng)域中有
著極廣闊的應(yīng)用前景。
Si02氣凝膠被認(rèn)為是目前絕熱性能最佳的固體材料，但氣凝膠材料固有的強(qiáng)度低、脆 性大成形困難等因素以及成本高制約了其在工程應(yīng)用中的推廣。現(xiàn)有解決該問題的技術(shù)方
法主要有以下幾類①采用有機(jī)或無機(jī)膠粘劑與氣凝膠粉末材料混合，通過壓制成形(參見
中國專利95197068. 2《一種含有氣凝膠的復(fù)合材料、其制備方法和應(yīng)用》，96196879. 6 《含有氣凝膠和黏合劑的復(fù)合材料，其制備方法及其應(yīng)用》)。當(dāng)加入粘合劑后，雖然在一 定程度上可提高復(fù)合材料的強(qiáng)度，但同時(shí)也損失了氣凝膠材料的高效絕熱特性；②通過在 溶膠過程中將無機(jī)增強(qiáng)劑(短纖維)和紅外遮光劑(鈦白粉)加入形成凝膠再通過超臨界流體 干燥形成的材料(參見中國專利97106652. 3《改性納米保溫材料及其生產(chǎn)工藝》)，其紅外 遮光劑難以分散均勻，且機(jī)械強(qiáng)度提高有限，難以滿足苛刻環(huán)境的使用要求；③以纖維作 為增強(qiáng)相，采用溶膠一凝膠工藝、超臨界流體干燥工藝形成氣凝膠復(fù)合材料(參見美國專利 US6068882和中國專利200510031952. 0《一種氣凝膠絕熱復(fù)合材料及其制備方法》)，所 述材料具有很好的絕熱效果和使用性能；但美國專利TJS6068882是通過在纖維表面沉積分 子碳或金屬的途徑來降低紅外透過性，工藝比較復(fù)雜，而中國專利200510031952. 0則是 通過原位復(fù)合法制備SiO/n02復(fù)合凝膠后引入Ti02于氣凝膠來降低紅外透過性，工藝雖然相對(duì)于前者簡單，但由于形成的Ti02多呈非晶態(tài)，其降低紅外透過性作用有限。另外， 美國專利US6068882制成的材料疏水性較差，在實(shí)際使用過程中由于吸水，絕熱效果會(huì)降 低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高絕熱性能、較好的機(jī)械強(qiáng)度、好的疏水性能、可在較寬 溫度范圍內(nèi)使用的Si02氣凝膠柔性和剛性絕熱復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種氣凝膠絕熱復(fù)合材料是由硅醇鹽配制的硅溶膠、紅外遮光劑混合流滲到纖維氈或
預(yù)制體中形成的氣凝膠絕熱復(fù)合材料，所述的紅外遮光劑是以醇為分散劑的ATO納米醇漿
料或者AZO納米醇漿料；所述的纖維氈或纖維預(yù)制件為不與溶膠反應(yīng)，同時(shí)能承受超臨
界流體干燥條件的纖維氈或纖維預(yù)制件。
所述的硅醇鹽與ATO或AZO的重量比為1: 0.005~0.2;所述的硅醇鹽和纖維氈或 纖維預(yù)制件的重量比為0.3-3。
所述纖維氈或纖維預(yù)制件為玄武巖纖維，石英纖維，高硅氧纖維，硅酸鋁纖維，碳纖 維或玻璃的纖維氈或纖維預(yù)制件。
所述的氣凝膠絕熱復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟(l)硅溶膠配制將硅醇鹽與表 面改性劑、去離子水、醇溶劑混合，再加入酸性和堿性催化劑或其中的一種配制成硅溶膠；
(2)將硅溶膠與ATO或AZO納米醇漿料混合形成的復(fù)合溶膠，通過流滲流入纖維氈或纖維 預(yù)制件中；或者對(duì)纖維氈或纖維預(yù)制件用硅溶膠與ATO或AZO納米醇漿料的復(fù)合溶膠抽 真空流滲；(3)通過超臨界流體干燥含有濕凝膠的纖維增強(qiáng)復(fù)合體。
還可以對(duì)所述的纖維氈或纖維預(yù)制件用硅溶膠與ATO或AZO納米醇漿料的復(fù)合溶膠 預(yù)流滲后裝入模具中，再加入硅溶膠與ATO或AZO納米醇漿料的復(fù)合溶膠流滲。
可在超聲波作用下將硅溶膠與納米ATO或AZO醇漿料混合。
硅溶膠配制方法如下采用一步法將硅醇鹽、表面改性劑、醇溶劑、去離子水、酸 性催化劑按摩爾比為l: 0.1~1: 3~10: 2~9: 0.0008-0.0054配制或者將硅醇鹽、表面改性 劑、醇溶劑、去離子水、堿性催化劑按摩爾比為l: 0.1~1: 3~10: 2~9: 0.0005~0.008配制 即成；或者采用兩步法，首先將硅醇鹽、表面改性劑和醇溶劑混合攪拌均勻后，再將水和
酸性催化劑滴加進(jìn)去攪拌，等其充分水解后，再將堿性催化劑滴加進(jìn)去攪拌得到硅溶膠，其中硅醇鹽表面改性劑醇溶劑去離子水酸性催化劑堿性催化劑摩爾比為1: 0.1~1:
3~io: 2~9: 0.0008~0.0054: 0.0005~0.008。
所述的硅醇鹽為正硅酸乙酯或正硅酸甲酯；所述表面改性劑為含1-8個(gè)C原子的烷氧 基硅烷；所述醇溶劑為甲醇、乙醇、丙醇或異丙醇；所述酸性催化劑為鹽酸、氫氟酸或醋 酸；所述堿性催化劑為氨水或氫氧化鈉。
所述表面改性劑為二甲基二乙氧基硅烷，二甲基二甲氧基硅垸、三甲基甲氧二乙基二 乙氧基硅烷、二乙基二丁氧基硅烷、三甲基氯硅垸。
當(dāng)所述的硅醇鹽為正硅酸乙酯，所述表面改性劑為二甲基二乙氧基硅烷，所述醇溶劑 為乙醇，所述酸性催化劑為鹽酸，所述堿性催化劑為氨水時(shí)效果最佳。
所述的ATO納米醇漿料或AZO納米醇漿料制備如下以乙醇或異丙醇為分散介質(zhì)， 通過機(jī)械球磨方式將ATO納米粉體材料或AZO納米粉體材料分散于乙醇或異丙醇中，形 成質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于30%的懸浮醇溶液。
所述ATO納米粉體材料或AZO的納米粉體材料分散于乙醇中最佳。
所述的超臨界流體干燥過程，其干燥介質(zhì)為乙醇或異丙醇，將流有溶膠的纖維復(fù)合成 型體放入超臨界流體干燥設(shè)備中，預(yù)充2 4MPa的氮?dú)?，再?0 10(TC/小時(shí)的升溫速度 加熱到250~300°C，保溫1 2小時(shí)，再以1 4MPa/小時(shí)的速度緩慢釋放壓力，最后以氮 氣沖掃10~30分鐘。
本發(fā)明的Si02氣凝膠柔性或剛性絕熱復(fù)合材料構(gòu)成包括Si02氣凝膠，具有優(yōu)良紅外反
射特性的氧化錫銻(ATO)、氧化鋁鋅(AZO)納米半導(dǎo)體粉體材料作為紅外遮光劑，纖維氈或 纖維預(yù)制件，其重量比為l: 0.005-0.2: 0.3-3;所述纖維氈或纖維預(yù)制件應(yīng)不與溶膠反應(yīng)， 同時(shí)能承受超臨界流體干燥條件的纖維，可以是玄武巖纖維、石英纖維、高硅氧纖維、硅 酸鋁纖維、碳纖維或玻璃纖維等，所述增強(qiáng)纖維氈或纖維預(yù)制件的體積密度應(yīng)低于150kg / m3，最好低于70kg / m3。 Si02氣凝膠體積密度應(yīng)低于100kg / m3，最好低于70kg / m3。 本發(fā)明之Si02氣凝膠柔性和剛性絕熱復(fù)合材料用下述方法制備將硅醇鹽、表面改性 劑、醇溶劑、酸性催化劑、堿性催化劑按一定比例配制成硅溶膠，將硅溶膠、ATO納米醇 漿料或AZO納米醇漿料混合形成復(fù)合溶膠，通過流滲工藝流入纖維氈或纖維預(yù)制件中； 或者對(duì)纖維氈或纖維預(yù)制件用硅溶膠和ATO納米醇漿料或AZO納米醇漿料的復(fù)合溶膠預(yù) 流滲后裝入模具中，再加入硅溶膠和ATO納米醇漿料或AZO納米醇槳料的復(fù)合溶膠流滲；或者對(duì)纖維氈或纖維預(yù)制件用硅溶膠和ATO納米醇漿料或AZO納米醇漿料的復(fù)合溶膠抽 真空流滲，然后再進(jìn)行超臨界流體干燥，即得到Si02氣凝膠絕熱復(fù)合材料。上述溶膠在超 聲波作用下混合效果更佳。
正硅酸乙酯與ATO優(yōu)選重量比h 0.01 0.08;正硅酸乙酯與AZO優(yōu)選重量比1: 0.12 0.18。
所述硅醇鹽首選正硅酸乙酯，也可為正硅酸甲酯等；所述表面改性劑首選二甲基二乙 氧基硅烷，也可采用二甲基二甲氧基硅烷、三甲基甲氧二乙基二乙氧基硅烷、二乙基二丁 氧基硅烷、三甲基氯硅烷等垸氧基硅烷；所述醇溶劑首選乙醇，也可采用甲醇、丙醇、異 丙醇等；所述酸性催化劑首選鹽酸，也可采用氫氟酸、醋酸等；所述堿性催化劑首選氨水， 也可采用氫氧化鈉等；所述紅外遮光劑為ATO納米粉體材料或是AZO納米粉體材料的醇 漿料，醇漿料溶劑首選乙醇，也可采用異丙醇等，配制濃度低于30%。
所述的一步法配制硅溶膠將硅醇鹽、表面改性劑、醇溶劑、去離子水、酸性催化劑 按摩爾比為l: 0.1~1: 3~10: 2~9: 0.0008~0.0054配制或者將硅醇鹽、表面改性劑、醇溶 劑、去離子水、堿性催化劑按摩爾比為l: 0.1~1: 3~10: 2~9: 0.0005 0.008配制即成。將
硅溶膠和ATO納米醇漿料或AZO納米醇漿料的復(fù)合溶膠流滲到纖維氈或纖維預(yù)制件中， 待其凝膠后再進(jìn)行超臨界流體干燥即得柔性Si02氣凝膠絕熱復(fù)合材料。
硅醇鹽、表面改性劑、醇溶劑、去離子水、堿性催化劑優(yōu)選摩爾比為1: 0.3 0.5: 10: 3: 0.015 0.02。
所述的兩步法配制硅溶膠，首先將硅醇鹽、表面改性劑和醇溶劑混合攪拌均勻后，再 將水和酸性催化劑滴加進(jìn)去攪拌，等其充分水解后，再將堿性催化劑滴加進(jìn)去攪拌得到硅
溶膠，其中硅醇鹽表面改性劑醇溶劑去離子水酸性催化劑堿性催化劑配比為l-
0.1~1: 3~10: 2~9: 0.0008~0.0054: 0.0005 0.008(摩爾比)。將硅溶膠和ATO納米醇漿料 或AZO納米醇漿料的復(fù)合溶膠流滲到纖維氈或纖維預(yù)制件，待其凝膠后再進(jìn)行超臨界流 體干燥即得剛性Si02氣凝膠絕熱復(fù)合材料。
硅醇鹽表面改性劑醇溶劑去離子水酸性催化劑堿性催化劑的優(yōu)選摩爾配比 為1: 0.5: 10: 3: 0.002: 0.004。
所述的超臨界流體干燥條件優(yōu)選為，其干燥介質(zhì)為乙醇或異丙醇，將含有ATO納米粒 子或AZO納米粒子的纖維復(fù)合濕凝膠成型體放入超臨界流體干燥設(shè)備中，預(yù)充2 4MPa的氮?dú)?，再?0~100°C /h的升溫速度加熱到250~300°C，保溫1~2小時(shí)，再以1 4MPa /小時(shí)的速度緩慢釋放壓力，最后以氮?dú)鉀_掃10-30分鐘。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
(1) 采用溶膠一凝膠、超臨界流體干燥工藝制備氣凝膠材料，孔隙率高，孔徑小，對(duì)固 體傳熱和空氣對(duì)流傳熱有良好的阻隔作用；
(2) 采用納米紅外遮光劑-ATO醇漿料或AZO納米醇漿料在機(jī)械攪拌或超聲波空化效應(yīng) 作用下通過直接與硅溶膠復(fù)合后，再經(jīng)過超臨界流體干燥，達(dá)到了紅外遮光劑與Si02氣凝 膠較好的復(fù)合效果，可以充分發(fā)揮Si02氣凝膠對(duì)固體傳熱和空氣對(duì)流傳熱良好的阻隔作 用，同時(shí)又能有效地阻隔紅外輻射傳熱；
(3) 通過機(jī)械攪拌或超聲波工藝使纖維和溶膠均勻混合后通過流滲工藝以及超臨界流 體干燥工藝處理，纖維與纖維之間通過Si02氣凝膠隔開，顯著地降低了纖維本身的固體導(dǎo)執(zhí).
(4) 配制溶膠過程中加入二甲基二乙氧基硅垸等表面改性劑，使氣凝膠中Si02納米顆粒 表面形成垸基，在使用溫度低于40(TC時(shí)，產(chǎn)品具有良好的疏水性，且工藝簡單，成本低；
(5) 兩步法制備的Si02氣凝膠隔熱復(fù)合材料，通過選取適當(dāng)?shù)倪B續(xù)纖維成型體(高硅氧 纖維氈、石英連續(xù)纖維氈、硅酸鋁連續(xù)纖維氈、玄武巖連續(xù)纖維氈或高硅氧纖維預(yù)成型體、 石英連續(xù)纖維預(yù)成型體、硅酸鋁連續(xù)纖維預(yù)成型體、玄武巖連續(xù)纖維預(yù)成型體)，除了具備 優(yōu)異的絕熱性能外，力學(xué)性能也相當(dāng)優(yōu)異，機(jī)械強(qiáng)度可以達(dá)到1.2MPa以上；
(6) 所制備Si02氣凝膠絕熱復(fù)合材料，可以滿足航空、航天、軍事以及民用中對(duì)熱防護(hù) 要求比較高的場合中使用。
具體實(shí)施例方式
以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但保護(hù)范圍不受這些實(shí)施例的限制。 實(shí)施例1
將正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅垸、無水乙醇、去離子水、氨水按摩爾比h 0.5: 10: 3: 0.015以一步法配成硅溶膠，將25%的ATO乙醇漿料與硅溶膠混合(正硅酸乙酯 與ATO重量比為l: 0.02)得到復(fù)合硅溶膠；正硅酸乙酯和纖維氈或纖維預(yù)制件的重量比 為0.3-3 (以下實(shí)施例均同于本實(shí)施例)，采用抽真空流滲工藝流入體積密度為70gk/m3的 超細(xì)石英纖維氈中，于室溫下老化l天，放入高壓釜中，預(yù)充N2至3.5MPa.，以6(TC/h的升溫速度加熱至25(TC，恒溫1小時(shí)后，保持溫度不變，以3MPa/h的速度緩慢釋放壓 力，至常壓后以N2沖掃高壓釜30分鐘，關(guān)閉電源，使其自然冷卻，即可制得納米多孔Si02 柔性絕熱復(fù)合材料，其密度約為0.12g/cm3，機(jī)械強(qiáng)度約為O.lOMPa，常溫常壓下熱導(dǎo)率 為0.017W/m.K。 實(shí)施例2
將正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅垸、無水乙醇、去離子水、氨水按摩爾比l: 0.5:
10: 3: 0.015以一步法配成硅溶膠，加入25%的ATO乙醇漿料(ATO與正硅酸乙酯重量 比為0.05: 1)，經(jīng)過30分鐘超聲混合后，采用實(shí)施例1所述抽真空流滲工藝進(jìn)行流滲入 體積密度為70gk/mS的超細(xì)玻璃纖維氈中，待其凝膠后在乙醇溶液中老化3天，放入高壓 釜中，采用實(shí)施例1所述方法進(jìn)行超臨界干燥，即可制得納米多孔Si02柔性絕熱復(fù)合材料， 其密度約為0.14g / cm3，機(jī)械強(qiáng)度約為O.lOMPa，常溫常壓下熱導(dǎo)率為0.016W / m-K。 實(shí)施例3
將正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅垸、無水乙醇、去離子水、鹽酸、氨水按摩爾比l: 0.5: 10: 3: 0.002: 0.004，以兩步法配成硅溶膠，加入25%的ATO乙醇漿料(ATO與正 硅酸乙酯重量比為0.01: 1)，經(jīng)過30分鐘超聲混合后，采用實(shí)施例1所述抽真空流滲工 藝進(jìn)行流滲入體積密度為70gk/i^的超細(xì)玄武巖纖維氈中，待其凝膠后在乙醇溶液中老化 3天，放入高壓釜中，采用實(shí)施例l所述方法進(jìn)行超臨界干燥，即可制得納米多孔Si02氣 凝膠剛性絕熱復(fù)合材料，其密度約為0.18g/cm3，機(jī)械強(qiáng)度約為1.9MPa，，常溫常壓下熱 導(dǎo)率為O. 017W/m-K。
實(shí)施例4
將正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、無水乙醇、去離子水、鹽酸、氨水按摩爾比l: 0.5: 10: 3: 0.002: 0.004，以兩步法配成硅溶膠，加入25%的ATO乙醇漿料(ATO與正 硅酸乙酯重量比為0.08: 1)，經(jīng)過30分鐘超聲混合后，采用實(shí)施例1所述抽真空流滲工 藝進(jìn)行流滲入體積密度為70gk/mS的超細(xì)硅酸鋁纖維氈中，待其凝膠后在乙醇溶液中老化 3天，放入高壓釜中，采用實(shí)施例1所述方法進(jìn)行超臨界干燥，即可制得Si02氣凝膠剛性 絕熱復(fù)合材料，其密度約為0.18g/cm3，機(jī)械強(qiáng)度約為1.8MPa，，常溫常壓下熱導(dǎo)率為 0. 016W/m.K。
實(shí)施例5將正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅垸、無水乙醇、去離子水、氨水按摩爾比l: 0.3: 10: 3: 0.02以一步法配成硅溶膠；加入28%AZO (與正硅酸乙酯重量之比為0.12: 1)的
納米醇漿料，按實(shí)施例1所述抽真空流滲工藝進(jìn)行流滲入體積密度為70gk/mS的超細(xì)高硅 氧纖維氈中，待其凝膠后在乙醇溶液中老化2天，再按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行超臨界干燥， 即可制得疏水性極好的Si02氣凝膠柔性絕熱復(fù)合材料。 實(shí)施例6
將正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、無水乙醇、去離子水、鹽酸、氨水按摩爾比l: 0.5: 10: 3: 0.002: 0.004，以兩步法配成硅溶膠；加入25。/。AZO (與正硅酸乙酯重量之 比為0.12: 1)納米醇漿料，經(jīng)過30分鐘超聲混合后，流入體積密度為70gk/m3的超細(xì)玻 璃纖維預(yù)制件中，于室溫下老化l天，待其凝膠后在乙醇溶液中老化2天，再按實(shí)施例1 所述方法進(jìn)行超臨界干燥，即可制得疏水性極好的Si02氣凝膠剛性絕熱復(fù)合材料。
實(shí)施例7
將正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、無水乙醇、去離子水、鹽酸、氨水按摩爾比l: 0.5: 10: 3: 0.002: 0.004，以兩步法配成硅溶膠；加入25% AZO (與正硅酸乙酯重量之
比為0.12: 1)納米醇漿料，經(jīng)過30分鐘超聲混合后，流入體積密度為70gk/ii^的超細(xì)高 硅氧纖維預(yù)制件中，于室溫下老化l天，待其凝膠后在乙醇溶液中老化2天，再按實(shí)施例 1所述方法進(jìn)行超臨界干燥，即可制得疏水性極好的納米多孔Si02氣凝膠剛性絕熱復(fù)合材料。
實(shí)施例8
將正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、無水乙醇、去離子水、鹽酸、氨水按摩爾比l: 0.5: 10: 3: 0.002: 0.004，以兩步法配成硅溶膠；加入25% AZO (與正硅酸乙酯重量之 比為0.15: 1)納米醇漿料，經(jīng)過30分鐘超聲混合后，流入體積密度為70gk/m3的超細(xì)石 英纖維預(yù)制件中，于室溫下老化l天，待其凝膠后在乙醇溶液中老化2天，再按實(shí)施例1 所述方法進(jìn)行超臨界干燥，即可制得疏水性極好的納米多孔Si02氣凝膠剛性絕熱復(fù)合材 料。
實(shí)施例9
將正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅垸、無水乙醇、去離子水、鹽酸、氨水按摩爾比l: 0.5: 10: 3: 0.002: 0.004，以兩步法配成硅溶膠；加入25。/。AZO (與正硅酸乙酯重量之比為0.18: 1)納米醇槳料，經(jīng)過30分鐘超聲混合后，流入體積密度為70gk/m3的超細(xì)硅 酸鋁纖維氈中，于室溫下老化l天，待其凝膠后在乙醇溶液中老化2天，再按實(shí)施例l所
述方法進(jìn)行超臨界干燥，即可制得疏水性極好的納米多孔Si02氣凝膠剛性絕熱復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1、一種含納米半導(dǎo)體紅外遮光劑的氣凝膠絕熱復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料是由硅醇鹽配制的硅溶膠、紅外遮光劑混合流滲到纖維氈或預(yù)制體中形成的氣凝膠絕熱復(fù)合材料，所述的紅外遮光劑是以醇為分散劑的ATO納米醇漿料或者AZO納米醇漿料；所述的纖維氈或纖維預(yù)制件為不與溶膠反應(yīng)，同時(shí)能承受超臨界流體干燥條件的纖維氈或纖維預(yù)制件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣凝膠絕熱復(fù)合材料，其特征在于，所述的硅醇鹽與ATO 或AZO的重量比為1: 0.005~0.2;所述的硅醇鹽和纖維氈或纖維預(yù)制件的重量比為0.3~3。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣凝膠絕熱復(fù)合材料，其特征在于所述纖維氈或纖維預(yù)制件 為玄武巖纖維，石英纖維，高硅氧纖維，硅酸鋁纖維，碳纖維或玻璃的纖維氈或纖維預(yù)制 件。
4、 權(quán)利要求1所述的氣凝膠絕熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (l)硅溶膠配制將硅醇鹽與表面改性劑、去離子水、醇溶劑混合，再加入酸性和堿性催化 劑或其中的一種配制成硅溶膠；(2)將硅溶膠與ATO或AZO納米醇漿料混合形成的復(fù)合溶 膠，通過流滲流入纖維氈或纖維預(yù)制件中；或者對(duì)纖維氈或纖維預(yù)制件用硅溶膠與ATO或 AZO納米醇漿料的復(fù)合溶膠抽真空流滲；(3)通過超臨界流體干燥含有濕凝膠的纖維增強(qiáng) 復(fù)合體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣凝膠絕熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，對(duì)所述的 纖維氈或纖維預(yù)制件用硅溶膠與ATO或AZO納米醇漿料的復(fù)合溶膠預(yù)流滲后裝入模具 中，再加入硅溶膠與ATO或AZO納米醇漿料的復(fù)合溶膠流滲。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的氣凝膠絕熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，超聲波 作用下將硅溶膠與納米ATO或AZO醇漿料混合。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣凝膠絕熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，硅溶膠配制 方法如下采用一步法將硅醇鹽、表面改性劑、醇溶劑、去離子水、酸性催化劑按摩爾 比為1: 0.1~1: 3~10: 2~9: 0.0008-0.0054配制或者將硅醇鹽、表面改性劑、醇溶劑、去 離子水、堿性催化劑按摩爾比為l: 0.1~1: 3~10: 2~9: 0.0005~0.008配制即成;或者采用兩步法，首先將硅醇鹽、表面改性劑和醇溶劑混合攪拌均勻后，再將水和酸性催化劑滴加進(jìn)去攪拌，等其充分水解后，再將堿性催化劑滴加進(jìn)去攪拌得到硅溶膠，其中硅醇鹽表 面改性劑醇溶劑去離子水酸性催化劑堿性催化劑摩爾比為l: 0.1~1: 3~10: 2~9: 0.0008~0.0054: 0.0005-0.008。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的氣凝膠絕熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述 的硅醇鹽為正硅酸乙酯或正硅酸甲酯；所述表面改性劑為含1-8個(gè)C原子的烷氧基硅烷； 所述醇溶劑為甲醇、乙醇、丙醇或異丙醇；所述酸性催化劑為鹽酸、氫氟酸或醋酸；所述 堿性催化劑為氨水或氫氧化鈉。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣凝膠絕熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述表面改 性劑為二甲基二乙氧基硅垸，二甲基二甲氧基硅垸、三甲基甲氧二乙基二乙氧基硅烷、二 乙基二丁氧基硅垸、三甲基氯硅垸。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣凝膠絕熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的硅 醇鹽為正硅酸乙酯，所述表面改性劑為二甲基二乙氧基硅烷，所述醇溶劑為乙醇，所述酸 性催化劑為鹽酸，所述堿性催化劑為氨水。
11、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的氣凝膠絕熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述 的ATO納米醇漿料或AZO納米醇漿料制備如下以乙醇或異丙醇為分散介質(zhì)，通過機(jī)械 球磨方式將ATO納米粉體材料或AZO納米粉體材料分散于乙醇或異丙醇中，形成質(zhì)量分 數(shù)不高于30%的懸浮醇溶液。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的氣凝膠絕熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述ATO 納米粉體材料或AZO的納米粉體材料分散于乙醇中。
13、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米孔氣凝膠絕熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所 述的超臨界流體干燥過程，其干燥介質(zhì)為乙醇或異丙醇，將流有溶膠的纖維復(fù)合成型體放 入超臨界流體干燥設(shè)備中，預(yù)充2 4MPa的氮?dú)?，再?0 10(TC/小時(shí)的升溫速度加熱到 250~300°C，保溫1~2小時(shí)，再以1 4MPa/小時(shí)的速度緩慢釋放壓力，最后以氮?dú)鉀_掃 10~30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含納米半導(dǎo)體氧化錫銻(ATO)或氧化鋁鋅(AZO)紅外遮光劑的氣凝膠絕熱復(fù)合材料及其制備方法，該氣凝膠絕熱復(fù)合材料構(gòu)成包括SiO₂氣凝膠，紅外遮光劑-納米ATO或AZO粒子，增強(qiáng)纖維，可通過機(jī)械攪拌或超聲波作用，將硅溶膠與ATO或AZO納米醇漿料混合后通過滲流工藝流入纖維氈或纖維預(yù)制件中，形成濕凝膠復(fù)合體，再進(jìn)行超臨界流體干燥。本發(fā)明材料對(duì)固體熱傳導(dǎo)、空氣熱對(duì)流以及紅外輻射熱傳導(dǎo)均具有良好傳熱有良好的阻隔作用，同時(shí)具有良好的疏水性，且工藝簡單，成本低；其機(jī)械強(qiáng)度可以達(dá)到0.10～2MPa；適用范圍廣，可滿足航空、航天、軍事以及民用中對(duì)熱防護(hù)要求比較高的場合中使用。
文檔編號(hào)C04B30/02GK101439957SQ20081010751
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者勇 盧, 峰 盧, 斌 盧 申請人:長沙星納氣凝膠有限公司