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专利号: 2024113321358
申请人: 湖北星美体育场馆建设有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2025-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于改性气凝胶的建筑隔热材料,其特征在于,包括如下重量份数的各组分:改性气凝胶30~50份,光子晶体5~15份,碳纳米管2~8份,相变储能微球10~20份,光热转换纳米粒子1~5份,生物基聚合物10~30份,纳米纤维素5~15份,反射性颜料1~5份,玻璃微珠5~15份,红外反射剂1~5份。

2.根据权利要求1所述的基于改性气凝胶的建筑隔热材料,其特征在于,包括如下重量份数的各组分:改性气凝胶40份,光子晶体9份,碳纳米管5份,相变储能微球14份,光热转换纳米粒子3份,生物基聚合物18份,纳米纤维素10份,反射性颜料4份,玻璃微珠8份,红外反射剂3份。

3.根据权利要求1所述的基于改性气凝胶的建筑隔热材料,其特征在于,所述改性气凝胶为二氧化硅气凝胶,所述光子晶体为二氧化硅纳米球,所述碳纳米管为多壁碳纳米管,所述相变储能微球为有机相变储能微球、无机相变储能微球中的一种,所述光热转换纳米粒子为金纳米颗粒、黑色二氧化钛纳米粒子中的一种,所述生物基聚合物为聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯中的一种,所述纳米纤维素为纤维素纳米晶、纤维素纳米纤维中的一种,所述反射性颜料为二氧化钛、氧化锌中的一种,所述玻璃微珠为中空玻璃微珠、高硅氧玻璃微珠中的一种,所述红外反射剂为氧化铟锡纳米颗粒、氮化硼纳米片中的一种。

4.根据权利要求1所述的基于改性气凝胶的建筑隔热材料,其特征在于,所述改性气凝胶的平均孔径在2~50nm,所述光子晶体的禁带宽度在500~2000nm,所述碳纳米管的长度在5~50μm,所述相变储能微球的粒径在1~10μm,所述光热转换纳米粒子的粒径在5~

50nm,所述生物基聚合物的玻璃化转变温度在‑20~50℃,所述纳米纤维素的纤维素含量≥

98%,所述反射性颜料的粒径在100~500nm,所述玻璃微珠的壁厚在50~500nm,所述红外反射剂的红外反射率波长范围在8~14μm。

5.根据权利要求1所述的基于改性气凝胶的建筑隔热材料,其特征在于,生物基聚合物通过化学或物理交联形成三维网络结构,改性气凝胶具有多级孔结构,其中多级孔结构与生物基聚合物基体紧密结合,光子晶体以自组装法嵌入到改性气凝胶的多孔结构中,形成光学性能层,设定隔热性能指数为TP,则:其中d0,d1,d2,d3,…,dn是系数,CD代表交联度,PSD代表孔隙结构参数,EC代表光子晶体嵌入度, 是一个求和项;

相变储能微球由核‑壳结构组成,核部为相变材料,壳部为导热和稳定性增强的材料。

6.一种根据权利要求1~5任一项所述的基于改性气凝胶的建筑隔热材料制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1:选择正硅酸乙酯作为硅源,准备疏水性和耐热性有机硅烷作为改性剂,对碳纳米管进行表面处理,使用酶解法制备纳米纤维素,准备光子晶体材料与反射性颜料,选择适当的相变储能微球、光热转换纳米粒子、生物基聚合物、玻璃微珠以及红外反射剂,并确保它们的质量纯净无杂质;

S2:在乙醇中溶解正硅酸乙酯,形成均匀溶液,在搅拌条件下,缓慢滴加催化剂溶液,促进硅源的水解缩聚反应,引入超声波处理,促进溶胶体系的均匀化,在溶胶体系中均匀分散相变储能微球和光热转换纳米粒子,加入甲基三乙氧基硅烷,通过化学接枝的方式引入气凝胶网络中;

S3:将溶胶静置,在梯度升温的条件下进行凝胶化,控制凝胶化速率,将凝胶放入高压釜中,通入超临界二氧化碳,精确控制温度和压力,使溶剂在超临界状态下从凝胶中快速排出,干燥完成后,获得改性气凝胶块体;

S4:将纳米纤维素粉末分散于水中,加入分散剂,使用高压均质机对分散液进行均质处理,获得更细小的纤维尺寸和更均匀的分散效果,将生物基聚合物溶解于适当的溶剂中,并与纳米纤维素分散液混合均匀,采用真空辅助浸渍法,将纳米纤维素和生物基聚合物的混合分散液均匀浸渍到气凝胶块体中,通过真空吸滤去除多余液体,实现纳米纤维素、生物基聚合物与气凝胶基体的紧密复合;

S5:采用自组装的方法制备光子晶体薄膜,将反射性颜料与溶剂混合,形成均匀的颜料浆料,将玻璃微珠和红外反射剂加入到颜料浆料中,并混合均匀,将颜料浆料与光子晶体薄膜混合,加入表面活性剂提高颜料分散性和稳定性,采用喷涂与刮涂相结合的方法,在复合隔热材料表面施加涂层;

S6:对涂层进行固化处理,使纳米纤维素、光子晶体、反射性颜料、玻璃微珠、红外反射剂以及生物基聚合物牢固附着于材料表面。

7.根据权利要求6所述的基于改性气凝胶的建筑隔热材料制备方法,其特征在于,所述S4中,将纳米纤维素粉末分散于水中,形成浓度为5~10%的分散液,加入分散剂,控制其添加量为纳米纤维素质量的1~3%,使用高压均质机对分散液进行均质处理,压力控制在20~40MPa,处理时间30~50分钟,将生物基聚合物溶解于水中,控制其浓度为5~15%,并与纳米纤维素分散液混合均匀采用真空辅助浸渍法,将纳米纤维素和生物基聚合物的混合分散液均匀浸渍到气凝胶块体中,真空度控制在‑0.08~‑0.1MPa,浸渍时间2~4小时,通过真空吸滤去除多余液体,实现纳米纤维素、生物基聚合物与气凝胶基体的紧密复合。

8.根据权利要求6所述的基于改性气凝胶的建筑隔热材料制备方法,其特征在于,所述S5中,采用自组装的方法制备光子晶体薄膜,控制薄膜厚度为50~200nm,将反射性颜料与溶剂混合,形成均匀的颜料浆料,颜料浓度为10~30%,将玻璃微珠和红外反射剂加入到颜料浆料中,控制其添加量为颜料质量的5~15%,并混合均匀,将颜料浆料与光子晶体薄膜混合,加入十二烷基硫酸钠,控制其添加量为颜料质量的1~5%,提高颜料分散性和稳定性,采用喷涂与刮涂相结合的方法,在复合隔热材料表面施加涂层,控制涂层厚度为10~50μm。

9.根据权利要求6所述的基于改性气凝胶的建筑隔热材料制备方法,其特征在于,所述改性气凝胶由甲基三乙氧基硅烷与正硅酸乙酯共聚改性,形成的具有三维网络结构的改性气凝胶,所述改性气凝胶具有多级孔结构,其中孔结构包括微孔、介孔和大孔,玻璃微珠则分散在改性气凝胶中。