【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种隔热材料及其制备方法，尤其涉及一种隔热防护复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、由于纳米二氧化硅具有较低的热导率、反射热辐射性能好，稀土具有较高的原子序数、较大的离子半径、较强的化学键和晶格畸变、阻挡热传导、吸收热辐射、较低的热传导率等功能，两种材料具有长效隔热功能，尤其在太阳热辐射下，将该材料应用在热防护复合材料上，可以提高复合材料对300～2500nm波长范围太阳光的反射率,可以降低复合材料的温度,进而减小环境热量向皮肤表面的传导，起到降温隔热的目的。
2、芳纶织物是热防护材料的核心材料，但是由于芳纶织物表面现有的芳纶纤维表面呈惰性、在高温下纤维与纤维之间粘结较弱、温度超过400℃直接炭化分解等问题，其对纳米粉末负载量小、粘附力弱。
3、中国专利cn112794334a公开了一种气凝胶型稀土复合保温材料及其制备方法，包括二氧化硅气凝胶；所述二氧化硅气凝胶孔隙的孔壁表面，吸附有聚多巴胺层，所述聚多巴胺层表面吸附有稀土氧化物；所述二氧化硅气凝胶孔隙的孔径分布范围为20-40nm。另外，还包括纳米聚丙烯酸酯颗粒，所述纳米聚丙烯酸酯颗粒分散于二氧化硅气凝胶孔隙中；还包括二氧化钛气凝胶。在制备产品时，将正硅酸乙酯、无水乙醇、包覆有多巴胺的氧化铝颗粒混合分散后，滴加氨水，待氨水滴加完毕后，通入空气，再经静置老化后，调节ph，超声浸渍后，再加入稀土盐溶液，调节ph，洗涤，干燥，得气凝胶型稀土复合保温材料。该方法利用聚多巴胺层吸附稀土氧化物颗粒形成隔热复合材料，但是未经修饰的稀土氧化物层分散性较差，
4、中国专利cn118185398a公开了一种隔热纳米涂料及其制备方法，采用氨基硅氧烷在水解作用下对上述纳米二氧化硅/稀土粉末进行第一层包覆，再使用端氨基超支化聚合物进行第二层包覆，以克服纳米二氧化硅/稀土粉末易自团聚、分散困难、与树脂界面相容性差的缺陷。为了克服这些缺陷，应当尽可能对粉末颗粒进行完全包封，如果颗粒表面的包覆率下降，势必会导致颗粒的分散性能下降，出现团聚现象，进而导致颗粒的粒径跨度增大，这些颗粒材料吸附在基材表面后存在分布不均匀的问题，会降低最终复合材料的隔热性能。然而高度包封的纳米二氧化硅/稀土粉末虽然分散性能优异，但也会导致其与聚多巴胺层的吸附力降低，同样难以在聚多巴胺层表面均匀吸附形成粉末材料隔热层，导致隔热性能下降。如何兼顾隔热颗粒的分散性和其与聚多巴胺层的吸附力成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种隔热防护复合材料，解决如何提升隔热复合材料的隔热性能。本专利技术的另一目的在于提出一种隔热防护复合材料的制备方法，解决如何兼顾隔热颗粒的分散性和其与聚多巴胺层的吸附力的问题。
2、技术方案：本专利技术所述的一种隔热防护复合材料，包括基底织物，基底织物的纤维表面包覆有聚多巴胺层，聚多巴胺层表面均匀吸附有改性隔热粒子，所述改性隔热粒子为表面依次包覆氨基硅氧烷和端氨基超支化聚合物的纳米二氧化硅粉末和纳米稀土粉末，所述纳米二氧化硅粉末和纳米稀土粉末表面的包覆度为0.35-0.55。
3、优选地，所述纳米稀土粉末由质量比为1-2：1-2：1-2：1-2的纳米六硼化镧粉末、纳米氧化钆粉末、纳米氧化镧粉末和纳米氧化钪粉末组成，所述纳米二氧化硅和纳米稀土粉末的粒径在10-500nm。
4、优选地，所述氨基硅氧烷为γ-二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷，所述端氨基超支化聚合物为为超支化聚酰胺，所述基底织物为芳纶织物。
5、本专利技术第二方面公开了上述隔热防护复合材料的制备方法，包括如下步骤：
6、(1)对基底织物进行等离子体处理，处理后的基底织物浸入多巴胺水溶液中振荡反应得到表面包覆有聚多巴胺层的第一改性织物；
7、(2)将表面敏化后的纳米二氧化硅粉末和纳米稀土粉末加入氨基硅氧烷改性液中，搅拌反应得到第一改性粒子；
8、(3)将第一改性粒子加入端氨基超支化聚合物中反应，得到改性隔热粒子；
9、(4)将改性隔热粒子、阻燃剂、树脂、防沉剂、润湿分散剂、稀释剂、表面活性剂加入水中，混匀后得到分散液；
10、(5)将第一改性织物浸入分散液中，浸渍后烘干得到隔热防护复合材料。
11、本专利技术采用多巴胺(da)诱导快速自聚技术在芳纶织物中纤维表面形成聚多巴胺(pda)包覆层，为纳米粉末强力络合提供平台载体。再将处理后的芳纶织物浸渍于经超支化改性后的纳米sio2/稀土粉末分散液中，大大增强了纳米粉末的附着力。
12、优选地，在步骤(1)中，等离子体处理的方法为将等离子体准辉光放电表面处理机工艺参数设置为：功率200-400w，喷口到芳纶织物的距离为2.0-2.5mm，控制时间变量为150-250s，对芳纶织物进行等离子体处理；
13、所述多巴胺水溶液的配制方法为：将tris缓慢加入浓度为1-3g/l的多巴胺水溶液中至ph值达到8.5时停止添加，得到多巴胺水溶液；
14、所述振荡反应的条件为在25-35℃下，以20-60rpm速率振荡12-36h。
15、优选地，在步骤(2)中，表面敏化的方法为将纳米二氧化硅粉末或纳米稀土粉末置于等离子反应腔体中，抽真空至1.0×10-4pa后，通入气压为12pa、气流量为30ml/min的空气20min，在50w的功率下放电处理12min。
16、优选地，在步骤(2)中，氨基硅氧烷改性液的制备方法为将质量比为5-7：1的乙醇与水充分搅拌成混合液，同时在混合液中缓慢滴入氨基硅氧烷，氨基硅氧烷与混合液质量比为1：200-300，然后调节溶液ph至2，然后将溶液加入装有回流装置的烧瓶中，加热磁力搅拌至90℃反应，得到氨基硅氧烷改性液。
17、优选地，在步骤(2)中，所述纳米二氧化硅粉末和纳米稀土粉末的质量比为1-2：80-100。
18、优选地，在步骤(3)中，第一改性粒子与端氨基超支化聚合物的质量比为81-102：5-10，反应的条件为60-80℃反应3-5h。
19、优选地，在步骤(4)中，改性隔热粒子、阻燃剂、树脂、防沉剂、润湿分散剂、稀释剂、表面活性剂和水的质量比为82-103：5-20：20-30：0.2-0.8：0.5-2：1-3：0.5-2：1-3；所述树脂为羟丙基甲基纤维素酞酸酯或醋酸羟丙基甲基纤维素酞酸酯。
20、在一些实施例中，阻燃剂常规选择于硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种，防沉剂常规选择有机膨润土、气相二氧化硅、氢化蓖麻油中的至少一种，润湿分散剂常规选择于碳酸钙、滑石粉、氧化铝、氧化钙、氢氧化钠中的至少一种，稀释剂常规选择于丙酮、乙酸丁酯中的至少一种，表面活性剂常规选择于十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。
21、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：
【技术保护点】
1.一种隔热防护复合材料，其特征在于，包括基底织物，基底织物的纤维表面包覆有聚多巴胺层，聚多巴胺层表面均匀吸附有改性隔热粒子，所述改性隔热粒子为表面依次包覆氨基硅氧烷和端氨基超支化聚合物的纳米二氧化硅粉末和纳米稀土粉末，所述纳米二氧化硅粉末和纳米稀土粉末表面的包覆度为0.35-0.55。
2.根据权利要求1所述隔热防护复合材料，其特征在于，所述纳米稀土粉末由质量比为1-2：1-2：1-2：1-2的纳米六硼化镧粉末、纳米氧化钆粉末、纳米氧化镧粉末和纳米氧化钪粉末组成，所述纳米二氧化硅和纳米稀土粉末的粒径在10-500nm。
3.根据权利要求1所述隔热防护复合材料，其特征在于，所述氨基硅氧烷为γ-二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷，所述端氨基超支化聚合物为为超支化聚酰胺，所述基底织物为芳纶织物。
4.根据权利要求1-3任一项所述隔热防护复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述隔热防护复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，等离子体处理的方法为将等离子体准辉光放电表面处理机工艺参数设置为：功率200-40
6.根据权利要求4所述隔热防护复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，表面敏化的方法为将纳米二氧化硅粉末或纳米稀土粉末置于等离子反应腔体中，抽真空至1.0×10-4Pa后，通入气压为12Pa、气流量为30mL/min的空气20min，在50W的功率下放电处理12min。
7.根据权利要求4所述隔热防护复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，氨基硅氧烷改性液的制备方法为将质量比为5-7：1的乙醇与水充分搅拌成混合液，同时在混合液中缓慢滴入氨基硅氧烷，氨基硅氧烷与混合液质量比为1：200-300，然后调节溶液pH至2，然后将溶液加入装有回流装置的烧瓶中，加热磁力搅拌至90℃反应，得到氨基硅氧烷改性液。
8.根据权利要求6所述隔热防护复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述纳米二氧化硅粉末和纳米稀土粉末的质量比为1-2：80-100。
9.根据权利要求8所述隔热防护复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，第一改性粒子与端氨基超支化聚合物的质量比为81-102：5-10，反应的条件为60-80℃反应3-5h。
10.根据权利要求9所述隔热防护复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，改性隔热粒子、阻燃剂、树脂、防沉剂、润湿分散剂、稀释剂、表面活性剂和水的质量比为82-103：5-20：20-30：0.2-0.8：0.5-2：1-3：0.5-2：1-3；所述树脂为羟丙基甲基纤维素酞酸酯或醋酸羟丙基甲基纤维素酞酸酯。
...【技术特征摘要】
1.一种隔热防护复合材料，其特征在于，包括基底织物，基底织物的纤维表面包覆有聚多巴胺层，聚多巴胺层表面均匀吸附有改性隔热粒子，所述改性隔热粒子为表面依次包覆氨基硅氧烷和端氨基超支化聚合物的纳米二氧化硅粉末和纳米稀土粉末，所述纳米二氧化硅粉末和纳米稀土粉末表面的包覆度为0.35-0.55。
2.根据权利要求1所述隔热防护复合材料，其特征在于，所述纳米稀土粉末由质量比为1-2：1-2：1-2：1-2的纳米六硼化镧粉末、纳米氧化钆粉末、纳米氧化镧粉末和纳米氧化钪粉末组成，所述纳米二氧化硅和纳米稀土粉末的粒径在10-500nm。
3.根据权利要求1所述隔热防护复合材料，其特征在于，所述氨基硅氧烷为γ-二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷，所述端氨基超支化聚合物为为超支化聚酰胺，所述基底织物为芳纶织物。
4.根据权利要求1-3任一项所述隔热防护复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述隔热防护复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，等离子体处理的方法为将等离子体准辉光放电表面处理机工艺参数设置为：功率200-400w，喷口到芳纶织物的距离为2.0-2.5mm，控制时间变量为150-250s，对芳纶织物进行等离子体处理；
6.根据权利要求4所述隔热防护复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，表面敏化的方法为将纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：何丽芬，邓明月，赵梁宇，徐静蕾，
申请(专利权)人：南通理工学院，
类型：发明
国别省市：
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