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

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(nèi)部溫度、降低能源消耗的目的，在紡織行業(yè)有著廣闊的應用前景。

織物隔熱涂層根據(jù)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(xiàn)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(shù)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(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(zhì)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(jié)構(gòu)可控，具有連續(xù)的三維網(wǎng)絡結(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(jié)構(gòu)，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(gòu)成氣凝膠骨架的結(jié)構(gòu)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(lǐng)域具有廣泛的應用前景。

據(jù)統(tǒng)計，近年來全球氣凝膠市場規(guī)模年復合增長率36.4%，而國內(nèi)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(jīng)過烘干、焙烘等工序，即可實現(xiàn)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(jīng)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。