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密度最低、热导率最低的二氧化硅气凝胶在隔热涂层织物制备中大显身手

发布于:2018/2/3 20:29:25

关键词:能源
简    介:隔热涂层织物是在织物表面涂覆一层拥有隔热效果的涂层,通过阻隔、反射或辐射太阳能,达到降低织物覆盖物内部温度、降低能源消耗的目标,在纺织行业有着广阔的应用前景。织物隔热涂层根据隔热机理,可分为阻隔型、反...

隔热涂层织物是在织物表面涂覆一层拥有隔热效果的涂层,通过阻隔、反射或辐射太阳能,达到降低织物覆盖物内部温度、降低能源消耗的目标,在纺织行业有着广阔的应用前景。

 

 

织物隔热涂层根据隔热机理,可分为阻隔型、反射型跟辐射型3种。阻隔型隔热涂层是一种通过热传递的阻抗作用完成隔热的被动式降温涂层,隔热机理相比简单,一般采纳低导热率的组合物或在涂膜中引入热导率极低的空气,以取得良好的隔热效果,通常拥有堆积密度相比小、导热性能低、介电常数小等特点。反射型隔热涂层是通过反射的形式隔绝太阳光能量,常用的反射型材料有陶瓷微粉、铝粉、二氧化钛及ATO(掺锑二氧化锡)粉体。

 

经常能见到的阻隔型织物隔热涂层剂按化学结构分,主要有聚氯乙烯类(PVC)、聚丙烯酸酯类(PA)、聚氨酯类(PU)、有机硅类、橡胶乳液类跟聚四氟乙烯类等,当中PA跟PU类应用较多;按运用介质分,可分为溶剂型跟水分散型2种。

SiO2气凝胶作为无定形纳米多孔材料,其结构可控,拥有连续的三维网络结构。而且其密度在3~500mg/cm3之间可调,是世界上密度最低的一种固体材料,孔隙率可达80%~99.8%,孔径尺寸在1~100nm之间,比表面积可高达1000m2/g。因为独特的纳米多孔结构,其热导率极低,常温常压下热导率低达0.017W/(m·K),是当下所知热导率最低的固体材料。因为构成气凝胶骨架的结构单元比可见光波长要小,所以还拥有较好的透光性能。同时它又是无机材料,拥有不燃或阻燃作用,在保温隔热领域拥有广泛的应用前景。

 

 

据统计,近年来全球气凝胶市场规模年复合增长率36.4%,而国内气凝胶市场的年复合增长率则高达61.1%。其在隔热织物中的应用,不只能够减轻热防护类服装的重量,使其更加轻薄,还可大大降低运用时的工作损耗。

 

 

例如,能够将SiO2气凝胶按照一定比例加入到PA或PU类粘合剂中制得隔热涂层剂,对棉织物进行直接涂覆,然后经过烘干、焙烘等工序,即可完成对SiO2气凝胶隔热涂层织物的制备。跟原布比较,添加SiO2气凝胶的涂层织物隔热性能明显提升,且当涂层剂中气凝胶加入量低于10%时,织物隔热效果随着SiO2气凝胶加入量的增加而逐渐变好。

此外,还能够选择玻璃纤维SiO2气凝胶毡作为织物隔热层材料,其热防护性能大于60,而且能够经受450℃高温火焰燃烧50s,显著提高织物的热防护性能,能够抵御如消防救火其中的瞬时高温。

 

 

SiO2气凝胶拥有高孔隙率、低热导率等特点,使其成为新型超级隔热材料。然而,SiO2气凝胶的柔韧性、整体性差,而且常温干燥制备的气凝胶在 高温时热导率迅速上升,这些都大大限制了SiO2气凝胶的应用。近些年,通过原位溶胶-凝胶法跟模压成形法制备得到的SiO2气凝胶复合隔热材料,在一定程度上提升了其韧性、整体性跟高温隔热性能,使得SiO2气凝胶作为单独块体隔热材料成为可能。