一种泡沫陶瓷增强纤维SiO₂/Al₂O₃/TiO₂多孔气凝胶隔热材料及其制备方法

摘要

一种泡沫陶瓷增强纤维SiO2／Al2O3／TiO2多孔气凝胶隔热材料及其制备方法。其特征在于首先是含纤维硅溶胶的泡沫陶瓷复合材料的制备，通过溶胶凝胶工艺，不断搅拌，使得短纤维均匀分散在SiO2／Al2O3／TiO2多孔气凝胶里，然后通过真空浸渗技术将纤维与溶胶的复合材料填充在多孔陶瓷的孔内，通过制备气凝胶的老化、改性、干燥等工艺，制备出隔热材料。该隔热材料强度高，导热系数低，其中泡沫陶瓷作为复合材料的骨架，起着增强支撑作用，复合材料的主要强度由此来承担；短纤维一方面具有一定的增强作用，另一方面可防止SiO2／Al2O3／TiO2多孔气凝胶干燥后收缩太大，从泡沫陶瓷中脱落；SiO2／Al2O3／TiO2多孔气凝胶在复合材料中凭借其优越的隔热性能，主要起着隔热作用。

主权项

一种泡沫陶瓷增强纤维SiO2／Al2O3／TiO2多孔气凝胶隔热材料及其制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)含纤维硅溶胶的泡沫陶瓷复合材料的制备：将1：5～7：3～6的聚苯二甲酸乙醇酯、乙醇和水混合，按照纤维的质量与根据聚苯二甲酸乙二醇酯用量换算为SiO2／Al2O3／TiO2多孔气凝胶的质量之比1：5～22加入纤维混合搅拌，然后加入酸调pH值为1～5；待其充分水解后再加入碱调节pH为6～9，在体系即将形成凝胶之时，将泡沫陶瓷放入还未凝胶的含有纤维的醇溶胶中并置于真空装置中，通过真空浸渗技术，使含有纤维的溶胶充分填充泡沫陶瓷内部的空隙，并在内部凝胶化，待凝胶化结束后，即制得所述复合材料；(2)复合材料的老化：取出上述复合材料，放入母液中老化50h以上，所述母液的组成为聚苯二甲酸乙二醇酯：乙醇：水的摩尔比为1：3～6：3～10；(3)复合材料的改性：取出老化后的复合材料，在三甲基氯硅烷和正丁醇体积比为1：3～9的改性液中，在45～60℃下恒温改性15～25小时；(4)溶液置换：改性结束后，将复合材料先在正丁醇和正己烷组成的置换液中置换，第一阶段用体积比4：1的置换液置换1～2次，8～16h／次，第二阶段用1：1的置换液置换2～3次；最后用纯正己烷置换1～3次，18～35h／次，使得内部液体充分置换；(5)干燥：置换结束后进行干燥，干燥过程采用常温常压干燥法与真空干燥技术相结合的方法干燥，即先进行常温常压干燥，再进行真空干燥，所述常温干燥的条件为：温度50～80℃、时间为5～12h；真空干燥的条件为：真空度50～85MPa，温度60℃～140℃，时间5～12h；即得到泡沫陶瓷增强纤维SiO2／Al2O3／TiO2多孔气凝胶隔热材料。