本技術(shù)涉及材料工程，更具體地說(shuō)，它涉及一種輕質(zhì)隔熱水泥氣凝膠材料的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代工業(yè)的復(fù)雜體系中，防爆箱占據(jù)著舉足輕重的地位，廣泛分布于石油化工、煤礦開(kāi)采、制藥、電力等多個(gè)關(guān)鍵行業(yè)。石油化工領(lǐng)域充斥著大量的可燃?xì)怏w與液體，像煉油廠內(nèi)的汽油蒸汽、化工車(chē)間的各類(lèi)易燃易爆化學(xué)品；煤礦井下則時(shí)刻彌漫著瓦斯這種極具危險(xiǎn)性的可燃?xì)怏w；制藥廠中常伴有揮發(fā)性有機(jī)溶劑，其揮發(fā)后形成的可燃混合氣無(wú)處不在；電力系統(tǒng)里也可能因粉塵積聚而產(chǎn)生可燃粉塵環(huán)境。在這樣的高危環(huán)境下，防爆箱猶如一道堅(jiān)固的安全屏障，將內(nèi)部的電氣設(shè)備、精密儀表儀器等妥善保護(hù)起來(lái)，避免因內(nèi)部電氣元件故障引發(fā)的電火花、電弧或者因電流過(guò)載導(dǎo)致的高溫等危險(xiǎn)因素與外部的易燃易爆物質(zhì)接觸，從而防止災(zāi)難性爆炸事故的發(fā)生，同時(shí)也能在外部發(fā)生爆炸時(shí)，最大限度地抵御沖擊波及高溫輻射，確保箱內(nèi)設(shè)備的相對(duì)安全。

2、然而，隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的飛速進(jìn)步以及對(duì)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的不斷嚴(yán)苛，防爆箱面臨著前所未有的性能挑戰(zhàn)，而隔熱性能更是其中的核心關(guān)注點(diǎn)。在眾多實(shí)際工業(yè)場(chǎng)景中，防爆箱常常置身于高溫惡劣環(huán)境之中。例如，在煉油廠的核心生產(chǎn)區(qū)域，各類(lèi)高溫反應(yīng)裝置周?chē)h(huán)境溫度常年居高不下，持續(xù)的高溫?zé)彷椛淙缤瑹o(wú)形的殺手，時(shí)刻威脅著防爆箱及其內(nèi)部設(shè)備的正常運(yùn)行。又如，當(dāng)火災(zāi)等意外災(zāi)難突如其來(lái)時(shí)，防爆箱瞬間成為高溫火焰的直接攻擊對(duì)象，必須在短時(shí)間內(nèi)承受住外部火焰高達(dá)上千攝氏度的高溫炙烤。

3、回顧傳統(tǒng)的防爆箱隔熱材料，如常見(jiàn)的玻璃纖維棉和巖棉，它們?cè)谶^(guò)去的一段時(shí)間里發(fā)揮了一定的隔熱作用，但在如今的高標(biāo)準(zhǔn)要求下，其缺陷暴露無(wú)遺。這些傳統(tǒng)材料的隔熱效率相對(duì)低下，在長(zhǎng)時(shí)間的高溫侵襲下，難以構(gòu)建起一道堅(jiān)實(shí)可靠的熱阻防線(xiàn)。以某化工生產(chǎn)車(chē)間為例，在持續(xù)高溫作業(yè)環(huán)境下，采用傳統(tǒng)隔熱材料的防爆箱內(nèi)部溫度會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸攀升，最終可能突破箱內(nèi)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)所允許的溫度閾值，致使設(shè)備因過(guò)熱而出現(xiàn)故障，進(jìn)而引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)，如電氣短路產(chǎn)生電火花，在防爆區(qū)域內(nèi)這無(wú)疑是引發(fā)爆炸的重大隱患。

4、不僅如此，傳統(tǒng)隔熱材料的物理特性也給防爆箱的應(yīng)用帶來(lái)諸多不便。其密度普遍較大，這使得防爆箱整體重量顯著增加。在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)景中，如海上石油鉆井平臺(tái)，空間有限且對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性和重量控制要求極高，過(guò)重的防爆箱會(huì)影響平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)平衡與安全性；在高空作業(yè)設(shè)備中，沉重的防爆箱會(huì)增加設(shè)備的負(fù)載，降低作業(yè)效率并提高安全風(fēng)險(xiǎn)。

5、更為嚴(yán)重的是，當(dāng)傳統(tǒng)隔熱材料遭遇極端高溫或直接火焰沖擊時(shí)，它們往往會(huì)發(fā)生一系列不良的物理或化學(xué)變化?？赡軙?huì)出現(xiàn)收縮變形，導(dǎo)致隔熱層出現(xiàn)縫隙，熱量趁機(jī)大量涌入；或者發(fā)生熔化現(xiàn)象，使隔熱功能瞬間喪失；甚至還可能釋放出有害氣體，這些氣體不僅會(huì)腐蝕箱內(nèi)的設(shè)備，降低其使用壽命，在爆炸事故發(fā)生時(shí)，還會(huì)與外部的可燃物質(zhì)混合，進(jìn)一步加劇爆炸的威力和危害范圍。

6、綜上所述，面對(duì)日益復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和不斷攀升的安全需求，以及在新材料技術(shù)蓬勃發(fā)展的時(shí)代背景下，全力研發(fā)具有卓越隔熱效率、輕盈重量、出色高溫穩(wěn)定性且綠色環(huán)保的新型防爆箱隔熱材料，已然成為工業(yè)安全領(lǐng)域亟待攻克的重要研究課題，這對(duì)于保障工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定、安全與可持續(xù)發(fā)展具有不可估量的意義

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種輕質(zhì)隔熱水泥氣凝膠材料的制備方法及其應(yīng)用，本技術(shù)制備的水泥氣凝膠材料，兼顧高強(qiáng)，質(zhì)輕及不易燃等優(yōu)良特性，用于防爆箱的緩沖層，可整體提升防爆箱性能。

2、第一方面，本技術(shù)一種輕質(zhì)隔熱水泥氣凝膠材料的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種輕質(zhì)隔熱水泥氣凝膠材料的制備方法，包括以下步驟：

4、s1：取黏合劑溶于水中，黏合劑和水的質(zhì)量用量比為（0.4~0.6）：（14~18），然后將溶液冷卻至室溫；

5、s2：向s1的溶液中加入分散劑，然后加入水泥，攪拌均勻，水泥和水的質(zhì)量用量比為（1~1.25）：（14~18）；

6、s3：加入疏水組分，攪拌均勻；

7、s4：加入增強(qiáng)纖維，攪拌均勻，所述增強(qiáng)纖維為聚合物纖維、碳纖維和玻璃纖維中的至少一種，所述增強(qiáng)纖維的長(zhǎng)度為10~20mm，直徑為10~15μm，所述增強(qiáng)纖維和水泥的質(zhì)量比為0.2:（1~1.25）；

8、s5：加入發(fā)泡組分，攪拌均勻；

9、s6：將s5的溶液倒入模具中，使用液氮進(jìn)行冷凍造孔，結(jié)束后恢復(fù)至室溫；

10、s7：將s6中的冷凍造孔結(jié)束的模具和產(chǎn)品一起放入烘箱中，進(jìn)行干燥，干燥結(jié)束后，得到水泥氣凝膠材料。

11、進(jìn)一步地，所述黏合劑包括瓊脂糖、海藻酸鈉、殼聚糖、透明質(zhì)酸、聚丙烯酸類(lèi)衍生物、聚丙烯酸鈉、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚氨酯中的至少一種。

12、進(jìn)一步地，所述步驟s2中，水泥分至少兩次加入。

13、進(jìn)一步地，所述分散劑包括磺酸鹽系減水劑，萘系減水劑、聚羧酸減水劑中的至少一種，所述分散劑和水泥的質(zhì)量用量比為0.03：（1~1.25）。

14、進(jìn)一步地，所述水泥為硫鋁酸鹽水泥或者為硫鋁酸鹽水泥和硅酸鹽水泥的混合物。

15、進(jìn)一步地，所述疏水組分包括三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷中的至少一種，所述疏水組分和水泥的質(zhì)量用量比為0.12：（1~1.25）。

16、進(jìn)一步地，所述發(fā)泡組分為雙氧水、碳酸氫鈉、碳酸銨、碳酸氫銨中的一種，所述發(fā)泡組分和水泥的質(zhì)量用量比為0.5：（1~1.25）。

17、進(jìn)一步地，所述步驟s6中，冷凍造孔為定向冷凍，冷凍溫度為-120~-180℃?，時(shí)間為30-60min。

18、進(jìn)一步地，所述步驟s7中，干燥溫度為50-80℃。

19、第二方面，本技術(shù)提供一種輕質(zhì)隔熱水泥氣凝膠材料的應(yīng)用，采用如下的技術(shù)方案：

20、一種輕質(zhì)隔熱水泥氣凝膠材料的應(yīng)用，所述水泥氣凝膠材料用于防爆箱的隔熱材料。

21、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

22、本技術(shù)采用快硬水泥作為骨架，保證了材料整體的強(qiáng)度，使得其在受到外力沖擊時(shí)結(jié)構(gòu)不會(huì)輕易的破壞。另外水泥具有化學(xué)惰性，其抗腐蝕，抗燃燒，抗?jié)B透等特性使得其可以作為很好的保護(hù)材料。但是一般的水泥材料水膠比過(guò)低，雖然能夠保證強(qiáng)度，但是密度較高，無(wú)法達(dá)到輕質(zhì)的要求。因此本技術(shù)采取了較高的水膠比，可以實(shí)現(xiàn)氣凝膠材料的輕質(zhì)要求，同時(shí)為了避免因水膠比過(guò)高而引起的強(qiáng)度下降的問(wèn)題，因此本技術(shù)還加入了增強(qiáng)纖維。

23、在輕質(zhì)要求方面，本技術(shù)提高材料水膠比的同時(shí)，結(jié)合發(fā)泡劑造孔和定向冷凍技術(shù)造孔，提高了材料的孔隙率，降低低其總質(zhì)量，相比于常規(guī)的防爆箱普遍較重，不易攜帶的缺點(diǎn)，本技術(shù)的可以使得防爆箱便于攜帶和運(yùn)輸。

24、在強(qiáng)度要求方面，本技術(shù)加入了增強(qiáng)纖維，但是增強(qiáng)纖維的使用，經(jīng)常會(huì)存在分散不均勻的問(wèn)題，?反而會(huì)降低材料性能，而且還會(huì)影響本技術(shù)氣凝膠本身的發(fā)泡，因此本技術(shù)針對(duì)增強(qiáng)纖維本身，優(yōu)化了其尺寸參數(shù)，同時(shí)加入了膠黏劑做以輔助，可以很好地使得增強(qiáng)纖維均勻分散，而且不會(huì)影響發(fā)泡組分造孔和定向冷凍造孔，使得本技術(shù)的孔隙結(jié)構(gòu)均勻有序，很好地降低密度的同時(shí)，進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度。

25、最后，本技術(shù)的制備方法具有顯著的低成本、簡(jiǎn)便性和環(huán)保性。所用原料來(lái)源廣泛，易于獲取，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，整個(gè)制備過(guò)程安全環(huán)保，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。制備工藝簡(jiǎn)單明了，易于控制，有利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，從而推動(dòng)該技術(shù)在建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。