密度低、热导率低的二氧化硅气凝胶在隔热涂层织物制备中大显身手

日期：2024-08-13 分类：新闻中心

隔热涂层织物是在织物表面涂覆一层具有隔热效果的涂层，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、降低能源消耗的目的，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、反射型和辐射型3种。阻隔型隔热涂层是一种通过热传递的阻抗作用实现隔热的被动式降温涂层，隔热机理比较简单，一般采用低导热率的组合物或在涂膜中引入热导率极低的空气，以获得良好的隔热效果，通常具有堆积密度比较小、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。

常见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、橡胶乳液类和聚四氟乙烯类等，其中PA和PU类应用较多；按使用介质分，可分为溶剂型和水分散型2种。

SiO₂气凝胶作为无定形纳米多孔材料，其结构可控，具有连续的三维网络结构。并且其密度在3～500mg/cm³之间可调，是世界上密度低的一种固体材料，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。由于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），是目前所知热导率低的固体材料。由于构成气凝胶骨架的结构单元比可见光波长要小，因此还具有较好的透光性能。同时它又是无机材料，具有不燃或阻燃作用，在保温隔热领域具有广泛的应用前景。

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，不仅可以减轻热防护类服装的重量，使其更加轻薄，还可大大降低使用时的工作损耗。

例如，可以将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，即可实现对SiO₂气凝胶隔热涂层织物的制备。与原布相比，添加SiO₂气凝胶的涂层织物隔热性能显著提高，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，还可以选择玻璃纤维SiO₂气凝胶毡作为织物隔热层材料，其热防护性能大于60，并且可以经受450℃高温火焰燃烧50s，明显提升织物的热防护性能，可以抵御如消防救火当中的瞬时高温。

SiO₂气凝胶具有高孔隙率、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，并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－凝胶法和模压成形法制备得到的SiO₂气凝胶复合隔热材料，在一定程度上提高了其韧性、整体性和高温隔热性能，使得SiO₂气凝胶作为单独块体隔热材料成为可能。

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