[發明專利]一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法

在審

• 申請號: 201610066688.2
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105752999A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 楊卓舒;紀勇;孟憲嫻
• 申請（專利權）人: 卓達新材料科技集團有限公司
• 主分類號: C01B33/16
• 分類號: C01B33/16;C01B33/32
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種氣凝膠的制備方法，具體涉及一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法。

背景技術

氣凝膠是固體物質中導熱系數最低的材料，僅僅略高于真空，大約為0.013W/m·K。氣凝膠還具有極低的密度，是世界上公認的密度最小的固體，最低密度可以做到3kg/m³，比空氣的密度略高。因此氣凝膠是世界上保溫效果最好、密度最小的保溫材料。

目前氣凝膠的種類較多，有碳氣凝膠、硅系氣凝膠、氧化鋁氣凝膠等。氧化硅氣凝膠的制備原料可以采用正硅酸乙酯或者水玻璃，制備工藝可以分別采用常壓法和超臨界，其制備工藝已經非常成熟。氧化鋁氣凝膠的制備，主要是醇鹽法，干燥工藝基本采用超臨界工藝。而氧化硅/氧化鋁復合氣凝膠的制備，鮮有報道，即使已經制備得復合凝膠，也是采用醇鹽法進行凝膠。

原材料采用正硅酸乙酯，原料成本昂貴；溶膠凝膠工藝復雜，工藝放大成本較高。現有技術中采用水玻璃，制備的氣凝膠的導熱系數和密度都不夠理想，且工藝過程也較復雜。

發明內容

為了得到制備工藝簡單，成本低的高質量氣凝膠，本發明提出一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法。

為了達到上述目的，本發明提供了采用下述技術方案：

一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法，首先，樹脂進行酸堿溶液處理；然后，用處理過的樹脂純化水玻璃溶液，除去鈉離子，得到的溶液pH值為2～3；在攪拌的條件下，將偏鋁酸鈉溶液滴加到所述溶液中，調節混合溶液的pH值4～5，靜置30min得濕凝膠，最后經溶劑置換，疏水改性，干燥得氣凝膠。

一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法的第一優選方案，樹脂經酸堿溶液處理：用質量濃度3～4％的鹽酸溶液浸泡樹脂，體積比為1：2～4，時間為4h以上；用去離子水清洗樹脂至中性；用3～4％濃度的氫氧化鈉溶液浸泡樹脂，體積比大約為1：2～4，浸泡時間為4h以上，用去離子水清洗樹脂至中性；最后，用質量濃度為3～4％的鹽酸溶液重復處理一次樹脂，清洗至中性即可。

一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法的第二優選方案，水玻璃稀釋溶液的質量配比為去離子水：水玻璃＝2～4：1。

一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法的第三優選方案，水玻璃的制備方法如下：

1)磁選分離粉煤灰中的磁珠；

2)機械粉磨；

3)酸浸：150℃～220℃下，按粉煤灰與硫酸的固液比為2：1～1：1的比例將粉煤灰與濃度為80％～98％的硫酸混合，反應4～6h；

4)固液分離：將反應物冷卻至室溫后，按粉煤灰與水的固液比為1：2～1：6配制加水，75～95℃下，攪拌1～3h后，抽濾，濾餅用按粉煤灰與水的固液比為2：1～1：2的水洗滌，得硫酸鐵與硫酸鋁的溶液和高硅酸浸渣；

5)酸浸渣制備水玻璃：將酸浸渣與9％～12％的苛性鈉溶液按固液比為1：1～1：2的比例配制混合液，160～200℃下在反應釜內加熱6～10h后，冷卻至室溫，過濾并用水洗滌固體渣。

一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法的第四優選方案，偏鋁酸鈉溶液的質量濃度為10％。

一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法的第五優選方案，溶劑置換采用乙醇，正乙烷等溶劑，所述保溫溫度為50～70℃，所述溶劑置換時間為8小時以上。

一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法的第六優選方案，改性的原料采用硅氧烷基改性液，改性溫度為50～70℃，改性時間為7～9h。

一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法的第七優選方案，干燥采用常壓干燥工藝。

一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法的第八優選方案，氣凝膠的導熱系數為0.02～0.024W/(m·K)，密度為120～300kg/m3，吸水率小于3％。

一種偏鋁酸鈉改性樹脂純化水玻璃氣凝膠的制備方法的第九優選方案，氣凝膠為A級防火，耐火溫度高于650℃。

與最接近的現有技術相比，本發明提供的技術方案具有以下優異效果：

1.本發明提供了經偏鋁酸鈉改性和樹脂純化的水玻璃氣凝膠的制備簡單工藝；

2.本發明的原材料為水玻璃，生產原料便宜；

3.本發明的凝膠工藝是通過物料進行混配之后，進行凝膠反應，避免了其它氣凝膠溶膠凝膠的復雜工藝；

4.后續濕凝膠的溶劑置換和改性，工藝條件溫和，適應大規模量產；