本發(fā)明屬于復(fù)合材料，具體涉及一種泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、二氧化硅氣凝膠作為一種納米尺度的多孔材料，因其具有高比表面積、豐富的孔隙結(jié)構(gòu)、極低的密度、良好的隔熱性能以及較低的折射率和介電常數(shù)等特點(diǎn)而成為眾多領(lǐng)域的寵兒，包括在隔音降噪、建筑節(jié)能領(lǐng)域，以及嚴(yán)苛要求的航空航天領(lǐng)域。二氧化硅氣凝膠的輕盈質(zhì)地、高度多孔特性和卓越的熱絕緣能力，不僅使之成為隔熱與吸聲的理想選擇，還在管道絕熱和推動(dòng)綠色建筑的發(fā)展中凸顯出巨大的應(yīng)用潛力。但是在實(shí)際應(yīng)用中二氧化硅氣凝膠仍受限于隔熱和吸聲隔音性能有限、力學(xué)性能不佳以及成本高昂等問(wèn)題，特別是對(duì)于需要高強(qiáng)度和耐久性的航空航天應(yīng)用而言。
2、玻璃纖維、碳纖維、碳化硅纖維增強(qiáng)氣凝膠是一種通過(guò)將玻璃纖維引入氣凝膠基體中，以改善其機(jī)械性能并保持其他優(yōu)異性能(如低密度、高孔隙率、優(yōu)良的隔熱性能等)的復(fù)合材料，這種增強(qiáng)方法旨在克服氣凝膠本身易碎、機(jī)械強(qiáng)度低的缺點(diǎn)。然而由于纖維較粗，纖維間隙較大，氣凝膠懸浮期間，顆粒間僅依靠范德華力支撐，在機(jī)械振動(dòng)和熱疲勞過(guò)程中，很容易掉粉、塌縮，導(dǎo)致產(chǎn)生更大的孔隙，提高導(dǎo)熱系數(shù)，降低絕熱效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明提供的泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料具有優(yōu)異的隔熱性能、吸聲隔音性能、機(jī)械強(qiáng)度和耐久性。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明提供了一種泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料，由泡沫、氣相二氧化硅、氣凝膠、遮光劑組成，所述氣相二氧化硅和遮光劑的總質(zhì)量為所述泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料質(zhì)量的50～98％，所述泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的密度為10～200kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.021～0.029w/mk，燃燒等級(jí)為v-0～v-1。
4、優(yōu)選的，所述泡沫為三聚氰胺泡沫、聚氨酯海綿、聚苯乙烯泡沫、酚醛泡沫和聚酰亞胺泡沫中的一種或幾種；所述泡沫的密度為5～20kg/m3，孔隙率為90.4～99.7％。
5、優(yōu)選的，所述遮光劑包括炭黑、石墨烯、碳納米管、氧化釩、氧化鋯和碳化物中的一種或幾種；所述碳化物包括碳化硅納米粉、碳化硅納米線、碳化硼粉和碳化硼納米線中的一種或幾種。
6、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下順序的步驟：
7、(1)將氣相二氧化硅、遮光劑、硅烷偶聯(lián)劑、有機(jī)酸和水混合，得到氣相二氧化硅漿料；
8、(2)將泡沫置于所述氣相二氧化硅漿料中，進(jìn)行浸漬，得到浸漬后的泡沫；
9、(3)使用氨水溶液調(diào)節(jié)所述浸漬后的泡沫中二氧化硅漿料的ph值為中性，靜置進(jìn)行溶膠-凝膠反應(yīng)，干燥后，得到所述泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料。
10、本發(fā)明提供了一種泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料，由泡沫、氣相二氧化硅、氣凝膠、遮光劑組成，所述氣相二氧化硅和遮光劑的總質(zhì)量為所述泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料質(zhì)量的50～98％，所述泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的密度為10～200kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.021～0.029w/mk，燃燒等級(jí)為v-0～v-1。本發(fā)明提供泡沫的引入不僅增強(qiáng)了二氧化硅氣凝膠的撕裂強(qiáng)度，提高其耐久性，還改善了其可壓縮性和防火阻燃性能，使得泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料在保持輕質(zhì)化、隔熱性能和吸聲隔音性能的同時(shí)，還具有平展度好，硬挺度好、裁切邊平整、可裁切雕刻加工成復(fù)雜的仿形結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，有效降低傳統(tǒng)玻璃纖維氈氣凝膠材料的拼接熱橋、粗糙的糙邊熱橋效應(yīng)，提高隔熱節(jié)能效率。
1.一種泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料，其特征在于，由泡沫、氣相二氧化硅、氣凝膠、遮光劑組成，所述氣相二氧化硅和遮光劑的總質(zhì)量為所述泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料質(zhì)量的50～98％，所述泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的密度為10～200kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.021～0.029w/mk，燃燒等級(jí)為v-0～v-1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料，其特征在于，所述泡沫為三聚氰胺泡沫、聚氨酯海綿、聚苯乙烯泡沫、酚醛泡沫和聚酰亞胺泡沫中的一種或幾種；所述泡沫的密度為5～20kg/m3，孔隙率為90.4～99.7％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料，其特征在于，所述遮光劑包括炭黑、石墨烯、碳納米管、氧化釩、氧化鋯和碳化物中的一種或幾種；所述碳化物包括碳化硅納米粉、碳化硅納米線、碳化硼粉和碳化硼納米線中的一種或幾種。
4.權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述泡沫增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下順序的步驟：