一種雜化羧酸鹽氣凝膠及其制備方法和應用技術

技術編號：44496473 閱讀：3 留言：0更新日期：2025-03-04 18:03

本申請涉及雜化羧酸鹽氣凝膠的制備及應用，原料包括堿金屬氧化物/氫氧化物、不飽和羧酸聚合物A/B、葡萄糖酸內酯、氧化劑α及還原劑β。制備過程如下：先混合去離子水、分散劑及堿金屬氧化物/氫氧化物成懸濁液，攪拌并通氮氣；再滴加不飽和羧酸聚合物A進行中和反應，調整pH；隨后加入葡萄糖酸內酯、不飽和羧酸聚合物B，反應后加入堿性催化劑和還原劑β攪拌；接著加入氧化劑α，攪拌后得到反應原液，靜置形成白色水凝膠；最后將水凝膠置于無水乙醇中置換水分，并干燥得到氣凝膠材料。本申請通過特定原料配比與工藝，顯著提升了氣凝膠力學性能，這對于作為隔熱涂料填料至關重要，使得涂料在保持低導熱系數的同時，增強涂層拉伸強度和粘接強度。

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【技術實現步驟摘要】

本申請涉及材料，具體而言涉及一種雜化羧酸鹽氣凝膠及其制備方法和應用。

技術介紹

1、氣凝膠，這一固體材料以其獨特的納米多孔網絡結構著稱，其內部孔隙被氣態分散介質所充盈。這種結構賦予了氣凝膠在熱學、聲學、光學、電學和力學等多個領域的卓越性能，特別是在熱學領域，其極低的導熱系數使其成為高效的隔熱材料。

2、氣凝膠的制備通常依賴于二氧化硅、氧化鋁或其他材料體系。然而，盡管這些材料具有低導熱系數的優點，但其力學性能卻相對較弱，抗壓強度不高，且成本較為昂貴。另一方面，傳統的隔熱涂料主要使用隔熱填料、玻化微珠或液體陶瓷等材料制備，盡管這些材料在一定程度上能夠提供隔熱效果，但其導熱系數仍然相對較高，隔熱性能有限。

3、近年來，科研人員嘗試采用二氧化硅氣凝膠等材料作為填充物來制備隔熱涂料，以期降低涂層的導熱系數。雖然這種方法在一定程度上取得了成功，但涂層整體的力學性能卻受到了影響，大部分涂層的拉伸強度較低。因此，在實際的工程應用中，這些涂料的性能指標仍有待進一步提升。

技術實現思路

1、為解決上述存在的問題，本申請提供了一種雜化羧酸鹽氣凝膠及其制備方法和應用，旨在改善氣凝膠材料的力學性能，從而使得由此氣凝膠材料作為填料制得而成的隔熱涂料能夠保證涂層有著更低的導熱系數前提下，具備較高的拉伸強度和粘接強度。

2、第一方面，本申請提供的一種雜化羧酸鹽氣凝膠采用如下技術方案:

3、一種雜化羧酸鹽氣凝膠，制備所用原料，按照重量份數計，包括:

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5、優選的，所述不飽和羧酸聚合物a的聚合單體為丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種或多種。

6、優選的，所述不飽和羧酸聚合物b的聚合單體為衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、丁炔二酸中的一種或多種。

7、優選的，所述氧化劑α為過硫酸鈉、過硫酸鉀、高錳酸鉀中的一種或多種；所述還原劑β為三乙醇胺、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫代硫酸鈉中的一種或多種。

8、優選的，制備所用原料，按照重量份數計，由如下組分構成:

9、

10、第二方面，本申請提供的一種雜化羧酸鹽氣凝膠的制備方法采用如下技術方案:

11、一種雜化羧酸鹽氣凝膠的制備方法，包括以下步驟:

12、s1、按投料量稱取去離子水、分散劑、堿金屬氧化物和/或堿金屬氫氧化物，并混合形成懸濁液，然后對懸濁液進行攪拌，并向反應體系內持續通入氮氣；

13、s2、接著向反應體系內繼續滴加不飽和羧酸聚合物a，滴加速率控制在10-12l/min進行中和反應，然后將反應溫度維持在50-60℃，攪拌滴定2h后，滴加速率降低至5-6l/min，并控制反應體系內溶液ph值至7-8；

14、s3、繼續向反應體系內加入葡萄糖酸內酯、不飽和羧酸聚合物b，攪拌，反應完成后得到均質、透明或半透明的反應原液，然后向反應原液中加入堿性催化劑，調節ph至8-9，最后加入還原劑β，持續攪拌15min，使其溶解并分散均勻；

15、s4、繼續向反應體系內加入氧化劑α，持續攪拌30min，使其溶解并分散均勻，得到經葡萄糖雜化的羧酸鹽原液，然后將其轉送至中轉槽中，靜置2-4h，直至反應完全，得到白色的水凝膠膠體；

16、s5、將白色的水凝膠膠體浸沒于無水乙醇中，對水凝膠中的水分進行置換，持續置換3-4次，置換完成后，轉移至烘箱中進行超臨界干燥，直至恒重，即得以葡萄糖雜化的羧酸鹽為主體的氣凝膠材料。

17、第三方面，本申請提供的一種雜化羧酸鹽氣凝膠的應用采用了如下技術方案:

18、上述的一種雜化羧酸鹽氣凝膠和/或上述的一種雜化羧酸鹽氣凝膠的制備方法制得的雜化羧酸鹽氣凝膠在建筑隔熱、紡織隔熱、電池隔熱領域中的應用:當應用于建筑隔熱領域時，作為隔熱涂料的制備原料。

19、第四方面，本申請提供的一種隔熱涂料采用如下技術方案:

20、一種隔熱涂料，制備所用原料，按照重量份數計，包括:

21、

22、優選的，所述氧化劑γ為過硫酸鈉；所述還原劑δ為硫酸亞鐵或硫酸亞鐵銨。

23、第五方面，本申請提供的一種隔熱涂料的制備方法采用如下技術方案:

24、一種隔熱涂料的制備方法，包括以下步驟:

25、a1、將50-70wt％的丙烯酸鹽單體溶液、軟單體加入至高速分散機中，并加入葡萄糖雜化的羧酸鹽氣凝膠、氣相二氧化硅、5040分散劑以及混溶劑，高速分散15-45min后，得到組分c；

26、a2、將組分c等質量均分為組分c1和組分c2，分別向組分c1中加入氧化劑γ、組分c2中加入還原劑δ，并攪拌使溶解充分、分散均勻；

27、a3、將步驟a2中攪拌后溶解充分、分散均勻的雙組分裝入雙組分高壓無氣噴涂設備中，進行噴涂，即得該隔熱涂料。

28、綜上所述，本申請具有以下有益效果:

29、1)通過特定的原料配比與制備工藝制得的雜化羧酸鹽氣凝膠在力學性能上實現了顯著提升，并且其制備方法依靠精確控制原料投料、反應條件及后續處理步驟，實現了氣凝膠材料的高質量合成，具有工藝穩定、易于操作的特點；

30、2)本申請中的雜化羧酸鹽氣凝膠具有獨特的三維網絡結構、有益的力學性能及低導熱系數特性，使其在建筑、紡織、電池等隔熱領域具有廣泛應用潛力，作為制備隔熱涂料的主要成分，能夠保證涂層有著更低的導熱系數前提下，具備較高的拉伸強度和粘接強度。

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【技術保護點】

1.一種雜化羧酸鹽氣凝膠，其特征在于，制備所用原料，按照重量份數計，包括:

2.根據權利要求1所述的雜化羧酸鹽氣凝膠，其特征在于，所述不飽和羧酸聚合物A的聚合單體為丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的雜化羧酸鹽氣凝膠，其特征在于，所述不飽和羧酸聚合物B的聚合單體為衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、丁炔二酸中的一種或多種。

4.根據權利要求1所述的雜化羧酸鹽氣凝膠，其特征在于，所述氧化劑α為過硫酸鈉、過硫酸鉀、高錳酸鉀中的一種或多種；所述還原劑β為三乙醇胺、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫代硫酸鈉中的一種或多種。

5.根據權利要求1-4中任一所述的雜化羧酸鹽氣凝膠，其特征在于，制備所用原料，按照重量份數計，由如下組分構成:

6.一種權利要求5所述的雜化羧酸鹽氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:

7.權利要求1-4中任一所述的雜化羧酸鹽氣凝膠和/或權利要求6所述的雜化羧酸鹽氣凝膠的制備方法制得的雜化羧酸鹽氣凝膠在建筑隔熱、紡織隔熱、電池隔熱領域中的應用，其特征在于，當應用于建筑隔熱領域時，作為隔熱涂料的制備原料。

8.一種根據權利要求7所述的隔熱涂料，其特征在于，制備所用原料，按照重量份數計，包括:

9.根據權利要求8所述的的隔熱涂料，其特征在于，所述氧化劑γ為過硫酸鈉；所述還原劑δ為硫酸亞鐵或硫酸亞鐵銨。

10.權利要求8-9中任一所述的隔熱涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:

...

【技術特征摘要】

1.一種雜化羧酸鹽氣凝膠，其特征在于，制備所用原料，按照重量份數計，包括:

2.根據權利要求1所述的雜化羧酸鹽氣凝膠，其特征在于，所述不飽和羧酸聚合物a的聚合單體為丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的雜化羧酸鹽氣凝膠，其特征在于，所述不飽和羧酸聚合物b的聚合單體為衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、丁炔二酸中的一種或多種。

5.根據權利要求1-4中任一所述的雜化羧酸鹽氣凝膠，其特征在于，制備所用原料，按照重量份數...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張斌，張裔偉，馬丹，
申請(專利權)人：上海無憂樹新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：

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