一种具有超高温隔热和高阻燃性能的阳离子淀粉交联MMT气凝胶

目前建筑能耗已占世界总能耗的30%，其中发展中国家能源效率普遍比发达国家低3-5倍，造成了严重的能源浪费。使用保温材料降低能源消耗是主要的解决方法，然而，市场上使用的保温材料主要为传统的石油基聚氨酯泡沫以及聚苯乙烯泡沫等，普遍存在着阻燃性能差和环境资源不可持续发展的问题。对于高层建筑以及航空航天领域来说，保温材料必须具有高的防火性能和高温隔热能力（>1000^oC）。近几年高层建筑火灾频繁发生，凸显了防火安全的建筑保温材料的重要性。具有高温隔热和高防火的材料在火灾中可以保护墙体不倒塌，为人们的逃生和财产的转移提供充足的时间。

基于此，我室使用绿色环保的方法制备了一种有机无机复合气凝胶。利用阳离子试剂2，3-环氧丙基三甲基氯化铵（ETA）对支链淀粉（AP）进行阳离子化改性，并以改性后的阳离子淀粉（CAP）为分子胶粘结蒙脱土（MMT）分散液制成水凝胶，随即通过取向预冷冻和冷冻干燥的方式得到气凝胶。该气凝胶的优势在于CAP使用量极少，在质量分数为15%时，气凝胶即可展示出优异的机械性能，密度为25-29 kg/m³，比模量为10-40 kN·m·kg^-1，导热系数为35-40 mW/(m∙K)。由于气凝胶中无机组分高于85%，使得气凝胶能达到建筑保温材料A级的要求；并且该气凝胶在1400 ^oC喷枪灼烧30 min情况下气凝胶背面温度维持在200 ^oC左右，展示出优异的隔热性能。该文发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering，第一作者是叶丹丹同学。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.9b01487