隔热材料具有显著降低热辐射、热反射和热传导的能力,可有效地防止热量损失,因而具有优异的节能性能,被广泛应用在工业和民用领域,这对当今因能源短缺而强调节能环保的社会,具有重要的社会经济意义。隔热材料早在几千年前就被人们用于房屋建筑等领域,并致力于优化材料的隔热性能,目前建筑行业普遍使用的有机隔热材料虽隔热性能优良,但其易燃且燃烧时产生大量有毒气体,给使用场合带来了巨大的安全隐患。无机隔热材料热稳定性好,但隔热性能和成型性差,且有的在使用过程中易掉渣和吸水,容易毁坏和污染使用场合,石棉等甚至具有致癌性。因此设计制备一种隔热性能优良、防火、环保且具有一定机械强度的新型隔热材料就显得十分重要。本文通过使用具有超长纳米线结构的羟基磷灰石作为支撑骨架,二氧化硅气凝胶颗粒作为填充物,通过二次成型法,制备出了一种新型的具有低导热系数、优良的耐火性能且柔性的纳米复合隔热纸。通过调节二氧化硅气凝胶含量,研究气凝胶含量对纳米复合隔热纸机械性能、隔热性能、热稳定性以及耐火性能的影响,优化了纳米复合隔热纸配方,并获得了综合性能优良的纳米复合隔热纸。研究得到以下结论:(1)二氧化硅气凝胶颗粒均匀地分布在羟基磷灰石纳米线所构筑的三维网状结构中,且不同二氧化硅气凝胶含量的复合物均展现出良好的柔性。随着二氧化硅气凝胶含量的增加,纳米复合隔热纸内部缺陷增多及纳米线之间交联减少,复合纸的极限拉伸强度从329.3±16.4 kPa降低到140.3±5.7 kPa,但此强度仍大于大部分纤维增强的气凝胶的强度;(2)随着二氧化硅气凝胶含量的增加,纳米复合隔热纸室温下的导热系数从0.0564 W/(m·K)下降到0.0448 W/(m·K),表明二氧化硅气凝胶的添加可以极大增强复合纸的隔热性能。理论分析表明:隔热性能提高可以归因于羟基磷灰石纳米线和二氧化硅气凝胶本身固有的低导热系数、纳米复合隔热纸纤维型结构以及气凝胶含量的增加使传热路径复杂化等因素;(3)热稳定性分析表明,所有种类的纳米复合隔热纸在高达800°C的温度下,质量损失均不超过10%,展现出极佳的热稳定性,并且纳米复合隔热纸内部气凝胶表面甲基氧化温度较纯气凝胶表面甲基氧化温度升高了131°C,表明羟基磷灰石纳米线的存在能够极大提高内部气凝胶的热稳定性;(4)UL-94垂直燃烧试验及微量燃烧量热仪的表征结果显示,所有种类的纳米复合隔热纸均展现出优异的防火性能,防火等级达到UL94V-0,同时均具有很低的热释放能力。因此,综合制备出来的羟基磷灰石/二氧化硅气凝胶纳米复合隔热纸优异性能,其在绝缘材料的保护层、防火壁纸、特种防火服、管道隔热等领域具有极大的应用前景。