一种有机/无机复合多孔隔热膜及其制备方法

本发明涉及隔热材料，具体涉及一种有机/无机复合多孔隔热膜及其制备方法。

背景技术：

1、隔热材料广泛应用于航空航天、工业保温、建筑节能、防护被装等领域，高性能隔热材料已成为国家重大战略需求。多孔隔热材料能同时抑制热对流、热传导和热辐射，是一种理想的隔热体系。

2、多孔隔热材料主要有无机多孔隔热材料和高分子多孔隔热材料两大类。无机多孔隔热材料虽然能耐高温、阻燃，适用温度范围广，但制备繁琐、加工困难、脆性大、强度低。而高分子多孔隔热材料易于加工、韧性好、强度较高，但通常不耐高温、阻燃效果差。

3、将高分子材料与无机材料复合，在保留高分子多孔隔热材料易于加工、韧性好等优点的同时，利用无机材料提高其热稳定性、阻燃性和强度，可得到高性能隔热材料。但无机材料在高分子材料中难以均匀分散，影响所得隔热材料的性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，用于解决现有技术中因无机材料难以在高分子中均匀分散，而导致难以制备出高性能隔热材料的问题。

2、本发明还提供了一种有机/无机复合多孔隔热膜，以解决现有技术中多孔隔热材料难以同时具备耐高温、阻燃、强度高、柔性等性能的问题。

3、为了解决上述问题，本发明提出了一种有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，所采用的技术方案是：

4、一种有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，包括以下步骤：将成孔剂加入间位芳纶溶液中，得到间位芳纶混合液；在间位芳纶混合液中加入蛭石纳米片分散液，得到有机/无机混合液；将有机/无机混合液挤出或涂布在基板上后浸入凝固浴中，得到有机/无机复合凝胶；将有机/无机复合凝胶双向固定的同时加热干燥，得到有机/无机复合多孔隔热膜。

5、本发明的有益效果是：

6、1）本发明的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法所选用高分子材料间位芳纶的热稳定性优于大多数高分子材料，并且高分子材料间位芳纶的强度高、阻燃性好，且所选用无机材料蛭石纳米片具有优异的热稳定性和阻燃性，同时，其与间位芳纶的亲和性好；

7、2）本发明的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法使用溶液法制备有机/无机复合多孔隔热膜，蛭石纳米片在溶液中的均匀分散，以及与间位芳纶良好的亲和性，使蛭石纳米片在成膜后中均匀分散于间位芳纶中，从而有效提高间位芳纶的热稳定性和机械强度；

8、3）本发明的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法在干燥时将有机/无机复合凝胶双向固定，减少其在加热干燥过程中的收缩，进而提高孔隙率，从而获得更好的隔热效果，同时可使有机/无机复合多孔隔热膜的分子链取向，从而提高机械强度。

9、为了获得高孔隙率的有机/无机复合多孔隔热膜，优选地，所述成孔剂包括甘油、水、乙醇、甲醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丁醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、羧甲基纤维素、壳聚糖中的至少一种。

10、为了能同时使间位芳纶溶解、蛭石纳米片均匀分散，优选地，所述间位芳纶溶液的溶剂为二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮、甲苯、二甲苯、苯中的至少一种；所述间位芳纶溶液中间位芳纶的质量浓度为5%~20%。

11、为了获得具有良好孔结构的有机/无机复合多孔隔热膜，优选地，所述成孔剂、间位芳纶溶液的质量比为1：（5~100）。

12、为了能同时使间位芳纶溶解、蛭石纳米片均匀分散，优选地，所述蛭石纳米片分散液所用溶剂为二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮、甲苯、二甲苯、苯中的至少一种；所述蛭石纳米片分散液中蛭石纳米片的质量浓度为0.5%~10%。

13、为了使蛭石纳米片均匀分散，优选地，所述蛭石纳米片分散液与间位芳纶混合液的质量比为1：（0.1~200）。

14、为了改善有机/无机复合多孔隔热膜的孔结构并提高其机械强度，优选地，所述凝固浴所用溶剂为甘油、水、乙醇、甲醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丁醇、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮、甲苯、二甲苯、苯中至少一种。

15、为了进一步改善有机/无机复合多孔隔热膜的孔结构并提高其机械强度，优选地，所述将有机/无机混合液挤出或涂布在基板上后浸入凝固浴中，得到有机/无机复合凝胶，具体为：将有机/无机混合液挤出或涂布在基板上后浸入至少一级凝固浴中，得到有机/无机复合凝胶。

16、进一步优选地，所述将有机/无机混合液挤出或涂布在基板上后浸入凝固浴中，得到有机/无机复合凝胶，具体为：将有机/无机混合液挤出或涂布在基板上后浸入三级凝固浴中，得到有机/无机复合凝胶。

17、为了进一步改善有机/无机复合多孔隔热膜的孔结构，优选地，所述加热干燥的温度为30~200 °c，时间为0.5~48 h。

18、本发明还提出了一种有机/无机复合多孔隔热膜，所采用的技术方案是：

19、一种有机/无机复合多孔隔热膜，其由上述的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法制备得到。

20、本发明的有益效果是：本发明的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法制备得到的有机/无机复合多孔隔热膜具有高拉伸强度和热分解温度，以及低导热系数，使得有机/无机复合多孔隔热膜耐高温、强度高、阻燃、柔性，具有良好的隔热效果。

技术特征：

1.一种有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将成孔剂加入间位芳纶溶液中，得到间位芳纶混合液；在间位芳纶混合液中加入蛭石纳米片分散液，得到有机/无机混合液；将有机/无机混合液挤出或涂布在基板上后浸入凝固浴中，得到有机/无机复合凝胶；将有机/无机复合凝胶双向固定的同时加热干燥，得到有机/无机复合多孔隔热膜。

2.根据权利要求1所述的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，其特征在于，所述成孔剂为甘油、水、乙醇、甲醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丁醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、羧甲基纤维素、壳聚糖中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，其特征在于，所述间位芳纶溶液的溶剂为二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮、甲苯、二甲苯、苯中的至少一种；所述间位芳纶溶液中间位芳纶的质量浓度为5%~20%。

4.根据权利要求1所述的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，其特征在于，所述成孔剂与间位芳纶溶液的质量比为1：（5~100）。

5.根据权利要求1所述的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，其特征在于，所述蛭石纳米片分散液所用的溶剂为二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮、甲苯、二甲苯、苯中的至少一种；所述蛭石纳米片分散液中蛭石纳米片的质量浓度为0.5%~10%。

6.根据权利要求1所述的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，其特征在于，所述蛭石纳米片分散液与间位芳纶混合液的质量比为1：（0.1~200）。

7.根据权利要求1所述的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，其特征在于，所述凝固浴所用的溶剂为甘油、水、乙醇、甲醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丁醇、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮、甲苯、二甲苯、苯中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，其特征在于，所述将有机/无机混合液挤出或涂布在基板上后浸入凝固浴中，得到有机/无机复合凝胶，具体为：将有机/无机混合液挤出或涂布在基板上后浸入至少一级凝固浴中，得到有机/无机复合凝胶。

9. 根据权利要求1所述的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，其特征在于，所述加热干燥的温度为30~200 °c，时间为0.5~48 h。

10.一种有机/无机复合多孔隔热膜，其特征在于，其由权利要求1～9中任一所述的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法制备得到。

技术总结
本发明涉及隔热材料技术领域，具体涉及一种有机/无机复合多孔隔热膜及其制备方法。该有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法，包括以下步骤：将成孔剂加入间位芳纶溶液中，得到间位芳纶混合液；在间位芳纶混合液中加入蛭石纳米片分散液，得到有机/无机混合液；将有机/无机混合液挤出或涂布在基板上后浸入凝固浴中，得到有机/无机复合凝胶；将有机/无机复合凝胶双向固定的同时加热干燥，得到有机/无机复合多孔隔热膜。本申请的有机/无机复合多孔隔热膜的制备方法制备得到的有机/无机复合多孔隔热膜同时具备耐高温、阻燃、强度高、柔性等优异性能。

技术研发人员：李龙辉,李豪,江浩庆,张伟,邹伟,张振华,王建锋
受保护的技术使用者：河南省科学院激光制造研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/3/24