[發明專利]氣凝膠隔熱紙的制備方法

在審

• 申請號: 201610148556.4
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN107201687A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 陳曉紅;張建凱;宋懷河;王美月
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D21F11/00
• 分類號: D21F11/00;D21H17/68
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于新型復合材料應用技術領域，涉及一種氣凝膠隔熱紙的制備方法。

背景技術

SiO₂氣凝膠與孔洞結構在微米級和毫米級的多孔材料不同, 其纖細的納米結構使得材料的熱導率極低, 具有極大的比表面積, 對光、聲的散射均比傳統的多孔性材料小得多，SiO₂氣凝膠的導熱系數在0.013W·K^-1·m^-1以下, 遠低于常溫下靜態空氣的導熱系數[0.025 W·K^-1·m^-1] , 且具有密度低、 防水阻燃、 綠色環保、 防酸堿耐腐蝕、不易老化、使用壽命長等特點。SiO₂氣凝膠的主要成分為SiO₂, 不含對人體有害的物質, 所得的產品無放射性, 與傳統隔熱材料相比更具優越性。但是SiO₂氣凝膠本身很脆，自身使用難以發揮其優良的隔熱性能。

由針葉纖維、玻璃纖維、硅酸鋁纖維等制備的紙具有良好的柔韌性和一定的隔熱性能，但是還是難以達到大型電子元件和航空航天的熱屏蔽層、端頭帽燒蝕防護層、點火裝置內襯和氧氣發生器的絕熱層的隔熱要求，專利CN102071592B通過長玻璃纖維、針葉木漿、聚乙烯醇PVA水溶液混合打漿后抄濾，然后經烘干得到纖維紙基材，然后用已配好的硅質溶膠浸漬，凝膠后進行超臨界得到復合有納米二氧化硅氣凝膠粉體的隔熱紙，常溫下導熱系數為0.06W·K^-1·m^-1，但是采用浸漬制備隔熱紙工藝復雜，而且隔熱效果對于要求更高的隔熱領域（≦0.02W·K^-1·m^-1）尚不能達到要求。

目前的隔熱紙的導熱系數亟待降低，而且工藝大多太復雜，迫切需要制備超級隔熱材料SiO₂氣凝膠與纖維復合制備的氣凝膠隔熱紙，簡化制備工藝，達到優異的隔熱性能，擴大隔熱紙的應用范圍。

發明內容

本發明采用不同的復合方式，提供一種氣凝膠隔熱紙的制備方法，得到導熱系數更低的產品。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：氣凝膠隔熱紙的制備方法，按下述步驟制得：

步驟一：將硅酸鋁纖維、玻璃纖維、針葉纖維置于水桶中，加入去離子水，用電動攪拌器攪拌漿料一定時間進行打漿；

[步驟二：打漿完成后，用分級篩將纖維從水中撈出，此過程動作要輕，將處理過的漿料于烘箱干燥備用；

步驟三：采用水玻璃和正硅酸乙酯為原料常壓和超臨界制備二氧化硅氣凝膠, 將預處理過的纖維、去離子水、二氧化硅氣凝膠及膠黏劑按一定比例混合，在紙漿疏散機中充分疏散開；

步驟四：將疏散均勻的混合漿料倒入抄片器中抄紙，之后干燥得到氣凝膠隔熱紙；

步驟一中纖維為硅酸鋁纖維、玻璃纖維、針葉纖維中的一種或兩種混合，纖維長度為20-250nm,攪拌時間為1h。

步驟二中分級篩規格為50-300目，烘箱干燥溫度為110℃，時間為6h

步驟三中制備的二氧化硅氣凝膠為常壓干燥制備的二氧化硅氣凝膠和超臨界干燥制備的二氧化硅氣凝膠，該氣凝膠的比表面積為500-1100m²/g,導熱系數為0.008-0.020 W·K^-1·m^-1。

步驟四中預處理后纖維配成得漿料濃度為0.2-1.0%，二氧化硅氣凝膠用量的質量分數為0%-20%,所用膠黏劑為羧甲基纖維素、水玻璃、硅溶膠和鋁溶膠及鋁硅混合溶膠中的一種，分散劑轉速為5000r/min。

步驟五中所述的干燥方式采用的是電熱烘缸干燥，干燥溫度為70℃，時間為0.5h-1h。

本發明所制備的氣凝膠隔熱紙的隔熱系數在0.02~0.03W·K^-1·m^-1之間，克服了氣凝膠性脆的缺陷，具備紙的柔韌性的同時充分發揮了氣凝膠的低導熱系數的優勢，起到很好的隔熱效果。該產品可以用于制作各種復雜的形狀或者包覆層套，可用作航空航天的熱屏蔽層、端頭帽燒蝕防護層、點火裝置內襯和氧氣發生器的絕熱層等。

附圖說明：

附圖1為本發明制備的氣凝膠隔熱紙的熱失重Tg曲線。

具體實施方式

實施例1