发明内容

本发明的目的是提供一种高性能吸音隔热气凝胶纤维混凝土复合材料的制备方法，将气凝胶纤维与高性能自密实清水混凝土技术想结合，以无纺氧化铝-氧化硅气凝胶纳米纤维作为功能增强相，得到的复合材料在保留高性能清水混凝土的色彩及表面质感等原有装饰效果的前提下，还具有较好的吸音/隔热性能，并且同时明显提高其强度、韧性、和硬度等力学性能，具有良好的可塑性和外观质感。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种高性能吸音隔热气凝胶纤维混凝土复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)以可溶性铝盐、硅酸酯为原料制备氧化铝-氧化硅凝胶前驱体：按Al、Si、有机溶剂、催化剂摩尔比为(2～3):(0.5～1):(4～9):(0.3～0.5)将物料搅拌混合，在40～60℃水浴回流反应18～24h后得到凝胶，然后在70～80℃水浴下老化48～72h后，得到氧化铝-氧化硅凝胶前驱体；

所述可溶性铝盐选自九水硝酸铝、六水三氯化铝、乙酸铝、无水氯化铝中的一种以上，且至少含有九水硝酸铝、六水三氯化铝中的一种，反应所需要的水由铝盐中的结晶水提供；所述有机溶剂选在无水乙醇、无水甲醇中的至少一种；所述催化剂选自冰醋酸、氢氟酸中的至少一种；

(2)制备氧化铝-氧化硅前驱体纺丝液：将步骤(1)所得的氧化铝-氧化硅凝胶前驱体、助纺剂、干燥抑制剂、溶剂按质量比为15～30:3～8:1～5:60～80球磨混合30～60min后，得到氧化铝-氧化硅前驱体纺丝液；所述助纺剂选自选自聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种；所述干燥抑制剂为草酸，所述溶剂由无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺按体积比8:1～3组成；

(3)制备氧化铝-氧化硅气凝胶前驱体纳米纤维布：将步骤(2)所得氧化铝-氧化硅前驱体纺丝液置于静电纺丝机中，设置纺丝接受距离10～15cm，纺丝液流速为3～5mL/h，纺丝电压为15～20kV，结束纺丝后，放入冷冻干燥机内，维持真空度1～5Pa，冷冻温度-45～-55℃，冷冻干燥48～72h获得氧化铝-氧化硅凝胶前驱体纳米纤维布；

(4)制备氧化铝-氧化硅气凝胶纳米纤维布：将步骤(3)所得氧化铝-氧化硅凝胶前驱体纳米纤维布在空气中，于1200-1350℃进行煅烧2-3小时，随炉冷却至室温，得氧化铝-氧化硅气凝胶纳米纤维布；

(5)制备预混料：按总质量百分比为100％计，将包括下列组分的原料：强度42.5以上的硅酸盐水泥：25～50％；骨料：30～45％；硅灰：4～8％；减水剂：0.2～0.3％；Ⅰ级粉煤灰：5～10％；40～80目玻化微珠：5～10％；步骤(4)所得的氧化铝-氧化硅气凝胶纳米纤维布：8～15％；消泡剂：0.1～0.5％；6-14mm规混凝土用聚丙烯纤维：0.1％～0.5％；6-14mm混凝土用钢纤维、碳纤维或耐碱玻璃纤维：0.1～0.5％，在混料机中混合15～20分钟后得到预混料；

所述骨料为40目～100目的石灰石、方解石、磨细矿渣粉、陶粒或河砂中任一种；减水剂为氨基磺酸盐系、聚羧酸系、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物或萘系及三聚氰胺系高效减水剂；

(6)按水与预混料质量比为0.16～0.18：1向步骤(5)所得的预混料中加入水，在混凝土搅拌机中搅拌5-10分钟后，静置3～5分钟，然后将料浆注入事先准备好的模具中，等4～6小时混凝土固化后即可脱模，自然养护得到所述气凝胶纤维-混凝土复合材料。

优选地，步骤(1)所述硅酸酯选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯中的至少一种。

优选地，步骤(6)为：按水与预混料质量比为0.16～0.18：1向步骤(5)所得的预混料中加入水，在真空混凝土搅拌机中搅拌5-10分钟后，然后将料浆注入事先准备好的模具中，真空振动30秒，等4～6小时混凝土固化后即可脱模，自然养护得到所述气凝胶纤维-混凝土复合材料。

本发明还保护所述氧化铝-氧化硅气凝胶纳米纤维布的制备方法。

本发明的有益效果如下：

本发明将气凝胶纤维与高性能自密实清水混凝土技术相结合，以无纺氧化铝-氧化硅气凝胶纳米纤维作为功能增强相，具有低热导率、高吸附性和隔音吸声等功能特性，同时与高性能混凝土基体材料的相容性也良好，得到的复合材料在保留高性能清水混凝土的色彩及表面质感等原有装饰效果的前提下，还具有较好的吸音/隔热性能，并且同时明显提高其强度、韧性、和硬度等力学性能，具有良好的可塑性和外观质感。