本技术涉及一种经济型疏水性酚醛气凝胶纤维复合材料的制备技术及其应用领域。该技术采用酚醛树脂作为基础材料,以乙醇为溶剂,利用碱性硅源作为自催化剂,并添加氧化铝、滑石粉、碳纳米管和玻璃空心微球等掺杂材料,与纤维毡结合,制备出硅杂化酚醛气凝胶复合材料。通过真空高能态离子微波技术引入疏水基团,该方法原料和工艺简单,微观结构可控,所制备的气凝胶材料具有高强、高阻燃、耐高温、抗老化和优良的疏水性能,有效解决了传统酚醛气凝胶力学性能不足及传统建筑材料易燃、易潮的问题,推动了气凝胶材料在建筑和航空等多个行业的应用发展。
背景技术
随着我国建筑节能标准的不断提升,对保温材料也有了更高的要求,传统绝热材料在保温性能上已很难满足越来越高的建筑节能标准,增加厚度会导致安全性降低、成本提升,亟待发展“低成本、低导热、耐高温、耐燃烧”的高性能建筑保温材料。
氧化硅气凝胶是目前热导率最低的绝热材料,但存在力学性能差的国际性难题。以间苯二酚和甲醛为单体合成的酚醛RF气凝胶,但酚醛气凝胶制备工艺复杂,周期长,且单纯的聚合物气凝胶耐温和防火阻燃性能差。现阶段,通过将酚醛树脂与硅基材料杂化,能够使酚醛的三维网络结构与硅氧网络紧密交联,成功制备出兼具隔热与阻燃性能的气凝胶材料【徐文杰, et al."有机硅/酚醛杂化气凝胶的制备和性能研究."化工学报 74.08(2023):3572-3583.】。然而,此类材料依然面临制备工艺复杂、易受潮等问题,且复合后的机械性能尚未达到建筑保温材料的实际应用要求。纤维复合技术是提高材料性能的有效方法,通过将气凝胶与纤维材料复合,可以制备出具有较强机械性能和易加工性的轻质复合材料【付宇, et al."气凝胶/纤维复合材料的热学和力学性能研究进展."材料工程 51.11(2023):1-13.】。然而,针对酚醛-硅气凝胶纤维复合材料,仍存在成本高、易吸湿的问题,限制了其在建筑保温材料中的广泛应用。
实现思路