一种改性氧化物杂化酚醛隔热材料及制备方法技术

本发明专利技术属于热防护技术领域，本发明专利技术公开了一种改性氧化物杂化酚醛隔热材料及制备方法。所述方法包括如下步骤：(1)制备改性剂：改性试剂与可选的溶剂混合，制得具有疏水化改性功能的改性剂；(2)改性反应：将所述改性剂引入到氧化物杂化酚醛隔热材料中保温以进行改性反应；(3)干燥：在所述改性反应完成后，在原位条件下，通过加热的方式将多余的试剂及副产物清除，得到具有防潮性能的氧化物杂化酚醛隔热材料。本发明专利技术的隔热材料隔热性能几乎没有受到不利的影响，且赋予优异的防潮性能，在改性处理后质量增重百分比≤3％、质量吸湿率≤1％和/或热导率变化＜1％。或热导率变化＜1％。

【技术实现步骤摘要】
一种改性氧化物杂化酚醛隔热材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及热防护
，具体涉及一种改性氧化物杂化酚醛隔热材料及制备方法。

技术介绍

[0002]本专利技术对于
技术介绍
的描述属于与本专利技术相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本专利技术的
技术实现思路
，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本专利技术在首次提出申请的申请日之前的现有技术。
[0003]以酚醛隔热材料尤其是氧化物杂化的酚醛隔热材料为代表的多孔隔热材料具有耐烧蚀、轻质、隔热性能优异、性能稳定、低成本等诸多优点，目前已在国内外航天、深空探测以及民用隔热保温领域被广泛应用。但是，该类材料孔隙率高，内部孔结构丰富，材料比表面积大，表面羟基丰富，使得材料具有很强的吸湿性，若不做表面改性处理，在长期储存或使用的过程中受空气中潮气、雾气或雨水等的影响会导致材料孔结构中富集大量水分，使材料结构逐渐老化破坏，而最终影响材料使用寿命。
[0004]对于氧化物杂化的酚醛隔热材料，为了兼顾耐烧蚀及高效隔热性能，氧化物及酚醛组分占有的比例相当，多种组分的存在会独立地产生吸潮特性，对某单一组分的单独改性将逐渐无法满足需求。
[0005]相比较而言，目前对于氧化物组分(如气凝胶、石英纤维毡、氧化铝纤维、多孔陶瓷瓦等)有较为成熟的防潮技术，但其普遍采用的疏水剂(例如三甲基甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷等)虽然可与氧化物表面羟基形成稳定的疏水结构，完成表面改性，却很难与酚醛复合材料中其他有机组分作用，不能很好地起到长期高效的防潮效果。因而，对酚醛复合材料而言，目前还没有较为合适的改性防潮处理办法。
[0006]在已知的与酚醛类材料防水改性相关的报道中，主要通过在材料外表面复合疏水涂层的方式来实现材料的疏水化处理，这种处理方式可通过物理阻隔的方式阻止液态水与酚醛隔热材料的接触，防止材料吸收液态水，但无法从根本上解决材料内部孔表面吸收并富集气态水的问题。与此同时，由于多组分间的表面反应活性差异巨大，各自适用的改性方法在同时使用时还会产生相互干扰。所以影响了上述高性能隔热材料在大型、高度一体化的热防护系统中的使用和存放寿命。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施例的目的是提供一种改性氧化物杂化酚醛隔热材料及制备方法，所述改性酚醛隔热材料具有优异的防潮性能。
[0008]为实现本专利技术的目的，本专利技术在第一方面提供了一种改性氧化物杂化酚醛隔热材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0009](1)制备改性剂：将改性试剂与溶剂混合，制得具有疏水化改性功能的改性剂；
[0010](2)改性反应：将所述改性剂加入到氧化物杂化的酚醛隔热材料中保温以进行改
性反应；
[0011](3)干燥：在所述改性反应完成后，在原位条件下，通过加热的方式将多余的改性剂清除，得到具有防潮性能的改性氧化物杂化酚醛隔热材料。
[0012]在一些优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述改性试剂包含第一改性试剂和第二改性试剂，所述第一改性试剂选自具有式(1)或式(2)所示的分子结构的一种或多种试剂，所述第二改性试剂选自具有式(3)或式(4)所示的分子结构的一种或多种试剂：
[0013]R1OOMOO R2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)，
[0014]R3X
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)，
[0015]R4R5SiR6R7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)，
[0016]R4R5R6SiNHSiR4R5R6ꢀꢀꢀ
(4)，
[0017]其中M为C和/或S；X为选自
‑
F、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
I、
‑
CN、
‑
NO2、
‑
SO2R8中的一种或多种；R1,R2,R3独立地选自
‑
H、
‑
CN、
‑
NO2、
‑
SO2R8、
‑
SO2NR8R9、
‑
COR8、
‑
COOR8、
‑
CONR8R9、具有1
‑
10个碳的碳链基团、具有1
‑
10个硅的硅链基团、或者碳原子和硅原子的总数为1
‑
10个的碳硅杂链基团中一种或多种基团；R8和R9独立地选自
‑
H或具有1
‑
10个碳的碳链基团、具有1
‑
10个硅的硅链基团、或者碳原子和硅原子的总数为1
‑
10个的碳硅杂链基团中的一种或多种基团；R4,R5,R6,R7独立地选自
‑
H、
‑
F、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
I、
‑
CN、
‑
NO2、
‑
R8,
‑
OR8,
‑
SO2R8、
‑
SO2NR8R9、
‑
COR8、
‑
COOR8、
‑
CONR8R9中的一种或多种基团。
[0018]在一些另外优选的或进一步优选的实施方式中，在步骤(2)中，所述改性剂的用量为氧化物杂化酚醛隔热材料总重量的1％～20％。
[0019]在一些另外优选的或进一步优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述溶剂选自由乙腈、丙酮、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯以及具有1～10个碳的醇类化合物中的一种或多种；溶剂的用量为所述改性试剂的质量的0～5倍。
[0020]在一些另外优选的或进一步优选的实施方式中，所述氧化物杂化酚醛隔热材料为氧化物杂化酚醛树脂基多孔复合材料。
[0021]在一些另外优选的或进一步优选的实施方式中，所述氧化物杂化酚醛隔热材料为氧化物杂化酚醛烧蚀多孔复合材料、氧化物杂化酚醛气凝胶复合材料、或包含氧化物杂化酚醛树脂的多孔复合材料。
[0022]在一些另外优选的或进一步优选的实施方式中，所述改性剂的引入方式为气相熏蒸引入，所述气相熏蒸引入通过将所述氧化物杂化酚醛隔热材料置于密闭的容器中，然后将所述容器抽至真空后吸入所述改性剂。
[0023]在一些另外优选的或进一步优选的实施方式中，在步骤(2)中，所述保温的保温温度为30℃～300℃，所述保温的保温时间为0.1～96h。
[0024]在一些另外优选的或进一步优选的实施方式中，在步骤(3)中，所述加热的加热温度为25℃～90℃；加热时间为0.1～96h；所述加热的加热方式选自由鼓风加热和真空加热中的一种或多种。
[0025]本专利技术在第二方面提供了一种改性氧化物杂化酚醛隔热材料，所述改性氧化物杂化酚醛隔热材料由本专利技术第一方面所述的方法制备而得。优选的是，所述改性氧化物杂化酚醛隔热材料相对于作为原料使用的所述氧化物杂化酚醛隔热材料的质量增重百本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性氧化物杂化酚醛隔热材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)制备改性剂：将改性试剂与可选的溶剂混合，制得具有疏水化改性功能的改性剂；(2)改性反应：将所述改性剂引入到氧化物杂化酚醛隔热材料中保温以进行改性反应；(3)干燥：在所述改性反应完成后，在原位条件下，通过加热的方式将多余的改性试剂清除，得到具有防潮性能的改性氧化物杂化酚醛隔热材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述改性试剂包含第一改性试剂和第二改性试剂，所述第一改性试剂选自具有式(1)或式(2)所示的分子结构的一种或多种试剂，所述第二改性试剂选自具有式(3)或式(4)所示的分子结构的一种或多种试剂：R1OOMOO R2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)，R3X
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)，R4R5SiR6R7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)，R4R5R6SiNHSiR4R5R6ꢀꢀꢀ
(4)，其中M为C和/或S；X为选自
‑
F、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
I、
‑
CN、
‑
NO2、
‑
SO2R8中的一种或多种；R1,R2,R3独立地选自
‑
H、
‑
CN、
‑
NO2、
‑
SO2R8、
‑
SO2NR8R9、
‑
COR8、
‑
COOR8、
‑
CONR8R9、具有1
‑
10个碳的碳链基团、具有1
‑
10个硅的硅链基团、或者碳原子和硅原子的总数为1
‑
10个的碳硅杂链基团中一种或多种基团；R8和R9独立地选自
‑
H或具有1
‑
10个碳的碳链基团、具有1
‑
10个硅的硅链基团、或者碳原子和硅原子的总数为1
‑
10个的碳硅杂链基团中的一种或多种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄红岩，李文静，刘圆圆，张贝贝，高翠雪，张昊，赵英民，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：