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白山二氧化硅氣凝膠在隔熱涂層織物制備中大顯身手

文章出處:本站    人氣:27457    發(fā)表時(shí)間:2021-06-21 17:39:53

隔熱涂層織物是在織物表面涂覆一層具有隔熱效果的涂層,通過(guò)阻隔、反射或輻射太陽(yáng)能,達(dá)到降低織物覆蓋物內(nèi)部溫度、降低能源消耗的目的,在紡織行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。

織物隔熱涂層根據(jù)隔熱機(jī)理,可分為阻隔型、反射型和輻射型3種。阻隔型隔熱涂層是一種通過(guò)熱傳遞的阻抗作用實(shí)現(xiàn)隔熱的被動(dòng)式降溫涂層,隔熱機(jī)理比較簡(jiǎn)單,一般采用低導(dǎo)熱率的組合物或在涂膜中引入熱導(dǎo)率極低的空氣,以獲得良好的隔熱效果,通常具有堆積密度比較小、導(dǎo)熱性能低、介電常數(shù)小等特點(diǎn)。反射型隔熱涂層是通過(guò)反射的形式隔絕太陽(yáng)光能量,常用的反射型材料有陶瓷微粉、鋁粉、二氧化鈦及ATO(摻銻二氧化錫)粉體。


常見(jiàn)的阻隔型織物隔熱涂層劑按化學(xué)結(jié)構(gòu)分,主要有聚氯乙烯類(PVC)、聚丙烯酸酯類(PA)、聚氨酯類(PU)、有機(jī)硅類、橡膠乳液類和聚四氟乙烯類等,其中PA和PU類應(yīng)用較多;按使用介質(zhì)分,可分為溶劑型和水分散型2種。

SiO2氣凝膠作為無(wú)定形納米多孔材料,其結(jié)構(gòu)可控,具有連續(xù)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。并且其密度在3~500mg/cm3之間可調(diào),是世界上密度最 低的一種固體材料,孔隙率可達(dá)80%~99.8%,孔徑尺寸在1~100nm之間,比表面積可高達(dá)1000m2/g。由于獨(dú)特的納米多孔結(jié)構(gòu),其熱導(dǎo)率極低,常溫常壓下熱導(dǎo)率低達(dá)0.017W/(m·K),是目前所知熱導(dǎo)率最 低的固體材料。由于構(gòu)成氣凝膠骨架的結(jié)構(gòu)單元比可見(jiàn)光波長(zhǎng)要小,因此還具有較好的透光性能。同時(shí)它又是無(wú)機(jī)材料,具有不燃或阻燃作用,在保溫隔熱領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。



據(jù)統(tǒng)計(jì),近年來(lái)全球氣凝膠市場(chǎng)規(guī)模年復(fù)合增長(zhǎng)率36.4%,而國(guó)內(nèi)氣凝膠市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率則高達(dá)61.1%。其在隔熱織物中的應(yīng)用,不僅可以減輕熱防護(hù)類服裝的重量,使其更加輕薄,還可大大降低使用時(shí)的工作損耗。



例如,可以將SiO2氣凝膠按照一定比例加入到PA或PU類粘合劑中制得隔熱涂層劑,對(duì)棉織物進(jìn)行直接涂覆,然后經(jīng)過(guò)烘干、焙烘等工序,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)SiO2氣凝膠隔熱涂層織物的制備。與原布相比,添加SiO2氣凝膠的涂層織物隔熱性能顯著提高,且當(dāng)涂層劑中氣凝膠加入量低于10%時(shí),織物隔熱效果隨著SiO2氣凝膠加入量的增加而逐漸變好。

此外,還可以選擇玻璃纖維SiO2氣凝膠氈作為織物隔熱層材料,其熱防護(hù)性能大于60,并且可以經(jīng)受450℃高溫火焰燃燒50s,明顯提升織物的熱防護(hù)性能,可以抵御如消防救火當(dāng)中的瞬時(shí)高溫。



SiO2氣凝膠具有高孔隙率、低熱導(dǎo)率等特點(diǎn),使其成為新型超級(jí)隔熱材料。然而,SiO2氣凝膠的柔韌性、整體性差,并且常溫干燥制備的氣凝膠在高溫時(shí)熱導(dǎo)率迅速上升,這些都大大限制了SiO2氣凝膠的應(yīng)用。近些年,通過(guò)原位溶膠-凝膠法和模壓成形法制備得到的SiO2氣凝膠復(fù)合隔熱材料,在一定程度上提高了其韌性、整體性和高溫隔熱性能,使得SiO2氣凝膠作為單獨(dú)塊體隔熱材料成為可能。


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