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密度最低、熱導率最低的二氧化硅氣凝膠在隔熱涂層織物制備中大顯身手
http://www.upn46.com 2018-02-03 13:15:20 《紡織導報》

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,通過阻隔、反射或輻射太陽能,達到降低織物覆蓋物內部溫度、降低能源消耗的目的,在紡織行業有著廣闊的應用前景。

 

 

織物隔熱涂層根據隔熱機理,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熱傳遞的阻抗作用實現隔熱的被動式降溫涂層,隔熱機理比較簡單,一般采用低導熱率的組合物或在涂膜中引入熱導率極低的空氣,以獲得良好的隔熱效果,通常具有堆積密度比較小、導熱性能低、介電常數小等特點。反射型隔熱涂層是通過反射的形式隔絕太陽光能量,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。

 

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

SiO2氣凝膠作為無定形納米多孔材料,其結構可控,具有連續的三維網絡結構。并且其密度在3~500mg/cm3之間可調,是世界上密度最低的一種固體材料,孔隙率可達80%~99.8%,孔徑尺寸在1~100nm之間,比表面積可高達1000m2/g。由于獨特的納米多孔結構,其熱導率極低,常溫常壓下熱導率低達0.017W/(m·K),是目前所知熱導率最低的固體材料。由于構成氣凝膠骨架的結構單元比可見光波長要小,因此還具有較好的透光性能。同時它又是無機材料,具有不燃或阻燃作用,在保溫隔熱領域具有廣泛的應用前景。

 

 

據統計,近年來全球氣凝膠市場規模年復合增長率36.4%,而國內氣凝膠市場的年復合增長率則高達61.1%。其在隔熱織物中的應用,不僅可以減輕熱防護類服裝的重量,使其更加輕薄,還可大大降低使用時的工作損耗。

 

 

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,對棉織物進行直接涂覆,然后經過烘干、焙烘等工序,即可實現對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,且當涂層劑中氣凝膠加入量低于10%時,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,其熱防護性能大于60,并且可以經受450℃高溫火焰燃燒50s,明顯提升織物的熱防護性能,可以抵御如消防救火當中的瞬時高溫。

 

 

SiO2氣凝膠具有高孔隙率、低熱導率等特點,使其成為新型超級隔熱材料。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熱導率迅速上升,這些都大大限制了SiO2氣凝膠的應用。近些年,通過原位溶膠-凝膠法和模壓成形法制備得到的SiO2氣凝膠復合隔熱材料,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氣凝膠作為單獨塊體隔熱材料成為可能。

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