本发明属于保温材料领域，尤其涉及一种气凝胶复合材料及其制备方法。
背景技术：
气凝胶材料是一种由纳米级颗粒堆积而成的、具有纳米级孔洞的轻质固体材料，具有极高的孔隙率、比表面积，极低的密度和固含量，化学惰性和不燃性，表现出优异的轻质、保温隔热、防火、隔音、减震吸能特性，可广泛应用于国防军工、安保反恐等军事领域以及绿色建筑、热量传输、公共交通、金融设备防护等民用领域。
然而，正因为气凝胶材料固有的缺陷，如强度低、脆性大等，在工程应用中，由于气凝胶材料的纳米多孔结构易受水、有机溶剂的破坏，将会丧失气凝胶材料的优异特性，因此需对气凝胶材料进行表面改性处理，在不破坏气凝胶材料纳米多孔结构的前提下，增加气凝胶材料与其他材料的界面结合强度。
通常，气凝胶毡的制备方法为将硅溶胶浸润纤维毡，加碱凝胶，老化，通过常压干燥或超临界干燥工艺制得气凝胶毡，然而该气凝胶毡表面易掉粉，与其他材料复合时表面结合强度低，工程应用受限。
技术实现要素：
本发明针对上述技术问题，提供了一种气凝胶复合材料及其制备方法。
本发明所采用的技术方案为：一种气凝胶复合材料，包括以下重量份的原料：高级脂肪烃20-45份，多元醇10-30份，多羟基羧酸10-15份，成炭剂5-10份，发泡剂8-10份，改性氢氧化铝5-20份，改性氢氧化镁10-40份，聚脲5-35份，水性树脂2-15份，改性氢氧化铝2-25份，三聚氰胺4-6份，高级脂肪烃2-6份，硬脂酸镁1-6份，催化剂3-4份。
优选地，包括以下重量份的原料：高级脂肪烃25-35份，多元醇15-25份，多羟基羧酸11-13份，成炭剂6-8份，发泡剂9-10份，改性氢氧化铝10-15份，改性氢氧化镁20-30份，聚脲15-20份，水性树脂7-9份，改性氢氧化铝15-18份，三聚氰胺5-6份，高级脂肪烃3-5份，硬脂酸镁2-4份，催化剂3-5份。
优选地，包括以下重量份的原料：高级脂肪烃27份，多元醇20份，多羟基羧酸12份，成炭剂8份，发泡剂9份，改性氢氧化铝13份，改性氢氧化镁25份，聚脲18份，水性树脂8份，改性氢氧化铝17份，三聚氰胺5份，高级脂肪烃4份，硬脂酸镁3份，催化剂4份。
优选地，所述催化剂由磷酸氢二铵和硫酸铵组成。
优选地，所述催化剂中的磷酸氢二铵含量为18%。
本发明还提出了一种气凝胶复合材料制备方法，包括以下步骤：
s1、粉碎：按重量份，选取高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，分别用粉碎机粉碎，粉碎后过30目筛，备用；
s2、混合：按重量份，选取粉碎过筛后的高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，置于搅拌器内搅拌15-20分钟，搅拌均匀，物料混合均匀后，边搅拌边用小喷壶将润湿剂缓慢喷洒到物料中增加物料湿度，制成软材，润湿剂加入量以物料能用手捏成团，用手指一压即散为宜；
s3、预处理s2原料：将s2得到的原料加入适量水，使用乳化机打碎，通过高压均质机，压力为15-30mpa将其研磨成膏状，备用；
s4、预热；将膏状的s3原料加入预热罐中，将预热温度调至至45~50℃，然后开启抽真空操作，将预热罐内的压力设为-0.04mpa；
s5、干燥：将浓缩后的料液通过管道输送至喷雾塔进行干燥；
s6、热压成型，贴好标签，即可完成。
本发明的有益效果为：
1、向气凝胶复合材料中添加成炭剂、发泡剂和催化剂，在气凝胶复合材料遇火膨胀，生成泡沫炭层，阻隔热量向基材传递，使得气凝胶复合材料具有防火性能；
2、由于改性氢氧化铝受热时会发生脱水吸热反应，在气凝胶复合材料中添加改性氢氧化铝等可以延长热量向基材传递的时间，提高耐火极限；
3、添加合适的助剂和分散介质，可以改善气凝胶粉体与水性树脂之间的物理化学性能，如流动性、和易性、防霉性、耐候性、硬度等，提高气凝胶复合材料的力学性能及使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种气凝胶复合材料的制作工艺；
s1、粉碎：按重量份，选取高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，分别用粉碎机粉碎，粉碎后过30目筛，备用；
s2、混合：按重量份，选取粉碎过筛后的高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，置于搅拌器内搅拌15分钟，搅拌均匀，物料混合均匀后，边搅拌边用小喷壶将润湿剂缓慢喷洒到物料中增加物料湿度，制成软材，润湿剂加入量以物料能用手捏成团，用手指一压即散为宜；
s3、预处理s2原料：将s2得到的原料加入适量水，使用乳化机打碎，通过高压均质机，压力为15mpa将其研磨成膏状，备用；
s4、预热；将膏状的s3原料加入预热罐中，将预热温度调至至45℃，然后开启抽真空操作，将预热罐内的压力设为-0.04mpa；
s5、干燥：将浓缩后的料液通过管道输送至喷雾塔进行干燥；
s6、热压成型，贴好标签，即可完成。
实施例2
一种气凝胶复合材料的制作工艺；
s1、粉碎：按重量份，选取高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，分别用粉碎机粉碎，粉碎后过30目筛，备用；
s2、混合：按重量份，选取粉碎过筛后的高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，置于搅拌器内搅拌16分钟，搅拌均匀，物料混合均匀后，边搅拌边用小喷壶将润湿剂缓慢喷洒到物料中增加物料湿度，制成软材，润湿剂加入量以物料能用手捏成团，用手指一压即散为宜；
s3、预处理s2原料：将s2得到的原料加入适量水，使用乳化机打碎，通过高压均质机，压力为16mpa将其研磨成膏状，备用；
s4、预热；将膏状的s3原料加入预热罐中，将预热温度调至至46℃，然后开启抽真空操作，将预热罐内的压力设为-0.04mpa；
s5、干燥：将浓缩后的料液通过管道输送至喷雾塔进行干燥；
s6、热压成型，贴好标签，即可完成。
实施例3
一种气凝胶复合材料的制作工艺；
s1、粉碎：按重量份，选取高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，分别用粉碎机粉碎，粉碎后过30目筛，备用；
s2、混合：按重量份，选取粉碎过筛后的高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，置于搅拌器内搅拌17分钟，搅拌均匀，物料混合均匀后，边搅拌边用小喷壶将润湿剂缓慢喷洒到物料中增加物料湿度，制成软材，润湿剂加入量以物料能用手捏成团，用手指一压即散为宜；
s3、预处理s2原料：将s2得到的原料加入适量水，使用乳化机打碎，通过高压均质机，压力为20mpa将其研磨成膏状，备用；
s4、预热；将膏状的s3原料加入预热罐中，将预热温度调至至48℃，然后开启抽真空操作，将预热罐内的压力设为-0.04mpa；
s5、干燥：将浓缩后的料液通过管道输送至喷雾塔进行干燥；
s6、热压成型，贴好标签，即可完成。
实施例4
一种气凝胶复合材料的制作工艺；
s1、粉碎：按重量份，选取高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，分别用粉碎机粉碎，粉碎后过30目筛，备用；
s2、混合：按重量份，选取粉碎过筛后的高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，置于搅拌器内搅拌18分钟，搅拌均匀，物料混合均匀后，边搅拌边用小喷壶将润湿剂缓慢喷洒到物料中增加物料湿度，制成软材，润湿剂加入量以物料能用手捏成团，用手指一压即散为宜；
s3、预处理s2原料：将s2得到的原料加入适量水，使用乳化机打碎，通过高压均质机，压力为22mpa将其研磨成膏状，备用；
s4、预热；将膏状的s3原料加入预热罐中，将预热温度调至至47℃，然后开启抽真空操作，将预热罐内的压力设为-0.04mpa；
s5、干燥：将浓缩后的料液通过管道输送至喷雾塔进行干燥；
s6、热压成型，贴好标签，即可完成；
实施例5
一种气凝胶复合材料的制作工艺；
s1、粉碎：按重量份，选取高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，分别用粉碎机粉碎，粉碎后过30目筛，备用；
s2、混合：按重量份，选取粉碎过筛后的高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，置于搅拌器内搅拌18分钟，搅拌均匀，物料混合均匀后，边搅拌边用小喷壶将润湿剂缓慢喷洒到物料中增加物料湿度，制成软材，润湿剂加入量以物料能用手捏成团，用手指一压即散为宜；
s3、预处理s2原料：将s2得到的原料加入适量水，使用乳化机打碎，通过高压均质机，压力为19mpa将其研磨成膏状，备用；
s4、预热；将膏状的s3原料加入预热罐中，将预热温度调至至50℃，然后开启抽真空操作，将预热罐内的压力设为-0.04mpa；
s5、干燥：将浓缩后的料液通过管道输送至喷雾塔进行干燥；
s6、热压成型，贴好标签，即可完成。
实施例6
一种气凝胶复合材料的制作工艺；
s1、粉碎：按重量份，选取高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，分别用粉碎机粉碎，粉碎后过30目筛，备用；
s2、混合：按重量份，选取粉碎过筛后的高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸、成炭剂、发泡剂、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、聚脲、水性树脂、改性氢氧化铝、三聚氰胺、高级脂肪烃、硬脂酸镁、磷酸氢二铵和硫酸铵，置于搅拌器内搅拌19分钟，搅拌均匀，物料混合均匀后，边搅拌边用小喷壶将润湿剂缓慢喷洒到物料中增加物料湿度，制成软材，润湿剂加入量以物料能用手捏成团，用手指一压即散为宜；
s3、预处理s2原料：将s2得到的原料加入适量水，使用乳化机打碎，通过高压均质机，压力为29mpa将其研磨成膏状，备用；
s4、预热；将膏状的s3原料加入预热罐中，将预热温度调至至47℃，然后开启抽真空操作，将预热罐内的压力设为-0.04mpa；
s5、干燥：将浓缩后的料液通过管道输送至喷雾塔进行干燥；
s6、热压成型，贴好标签，即可完成。
本发明中的向气凝胶复合材料中添加成炭剂、发泡剂和催化剂，在气凝胶复合材料遇火膨胀，生成泡沫炭层，阻隔热量向基材传递，使得气凝胶复合材料具有防火性能；由于改性氢氧化铝受热时会发生脱水吸热反应，在气凝胶复合材料中添加改性氢氧化铝等可以延长热量向基材传递的时间，提高耐火极限；添加合适的助剂和分散介质，可以改善气凝胶粉体与水性树脂之间的物理化学性能，如流动性、和易性、防霉性、耐候性、硬度等，提高气凝胶复合材料的力学性能及使用寿命。
以上对本发明的5个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。