[發(fā)明專利]一種玻璃纖維氈增強二氧化硅氣凝膠及其制備方法

有效

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• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105906298B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設計）人: 陳照峰;吳操;李艷明;王偉偉;楊勇;鮑舒婷;陳舟
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C04B28/24
• 分類號: C04B28/24;C04B14/42;C04B22/14;C04B24/04;C04B24/30;C04B24/42
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技術領域

本發(fā)明涉及一種氣凝膠材料及其制備方法，特別是涉及一種玻璃纖維氈增強二氧化硅氣凝膠及其制備方法。

背景技術

二氧化硅氣凝膠是一種結構可控的輕質(zhì)納米多孔性非晶固態(tài)材料，其孔隙率高達80％～99.8％，孔洞尺寸為1～100nm，高比表面積200-1000m²/g，低密度變化范圍3～500kg/m³，常溫常壓下熱導率小于0.013W/mK，比靜止空氣的熱導率(0.026W/mK)還低，是目前熱導率最低的固體材料。

目前，國內(nèi)外學者及企業(yè)對氣凝膠的制備及應用進行了廣泛的研究，采用有機硅作為硅源，利用溶融-凝膠工藝，經(jīng)過干燥處理后，即可形成二氧化硅氣凝膠。但是，因為密度極低(約為空氣密度的1/6～1/3)，比表面積極高，孔隙率高達99％，導致機械強度低、大塊狀氣凝膠成型困難，極大地限制了該材料的應用，因此，必須對二氧化硅氣凝膠進行增強增韌的改進以便滿足各種形式的隔熱需要，并實現(xiàn)氣凝膠產(chǎn)業(yè)化應用。

現(xiàn)有的纖維作為增強體復合到氣凝膠中可以分為先預混再通過層壓成型以及先將纖維做成預成體后用溶膠液浸漬兩種方法。前者基體溶膠和纖維可以充分混合，流動性好，但加持壓力有難度，在制備過程中纖維強度損失較大。

申請公告號為CN 105198375 A的中國發(fā)明專利公開了一種絕熱二氧化硅氣凝膠/羥基化玻璃纖維氈復合材料及其制備方法，其將無水乙醇、去離子水、六甲基二硅氧烷等原料在酸性催化環(huán)境條件下，制備具有MQ結構的硅溶膠體系，然后添加凝膠催化劑，并將預處理后的玻璃纖維氈浸沒其中，形成濕凝膠與纖維氈的復合材料，陳化處理12～24h后，再用正己烷浸泡以除去體系中的水，最后在溫度為50～120℃，壓力為0.01Pa～5Pa，時間為1～5h；進行干燥處理，獲得二氧化硅氣凝膠/羥基化玻璃纖維氈復合材。本方案采用負壓干燥處理工藝，其工藝簡單、成本低、過程安全可控，從而獲得產(chǎn)品性能穩(wěn)定性好、綜合性能優(yōu)良的二氧化硅氣凝膠絕熱復合材料。

申請公告號為CN 104496402 A的中國發(fā)明專利公開了一種玻纖復合型二氧化硅氣凝膠保溫氈的制備工藝，主要利用玻璃纖維氈飽和吸收二氧化硅氣凝膠膠液并于特定條件凝膠，超臨界流體CO2干燥形成增強型氣凝膠材料。本發(fā)明制備的玻纖復合型二氧化硅氣凝膠保溫氈具有優(yōu)良的保溫性能、機械性能、防火和防水性能，施工方便。制備方法避免了溶劑替換步驟，操作簡易，過程可控。

申請公告號為CN 104529384 A的中國發(fā)明專利公開了氣凝膠異型件及其制備方法，所述氣凝膠異型件由隔熱材料基體和氣凝膠制成，其中，隔熱材料基體為纖維氈，纖維氈密度為0.12-0.15g/cm³，纖維直徑為6-10μm；氣凝膠由正硅酸乙酯、酒精和蒸餾水以摩爾比1∶4-20∶2-10制成；氣凝膠的總體積為纖維氈體積的1.5-3倍。所述的氣凝膠異型件，具有高效隔熱、可加工的特點，本發(fā)明的制備方法工藝簡單、易于實現(xiàn)。

但是目前二氧化硅氣凝膠增韌依然面臨著制備工藝復雜、制備周期長、難以實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)的問題，限制了二氧化硅氣凝膠的應用。纖維氈增強型氣凝膠可以有效的解決這一問題，對實現(xiàn)其工業(yè)化具有重大的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服氣凝膠韌性較差，生產(chǎn)周期較長的問題，通過用噴油膠黏劑的低密度玻璃棉氈作為氣凝膠載體，克服了單一氣凝膠韌性較差的問題和單獨玻纖增強相結構難于固定的問題，并且通過平行可移動模具和變軌道制備方案的設計，使得玻璃纖維氈增強二氧化硅氣凝膠生產(chǎn)工藝不需要再等待幾天的時間等待氣凝膠陳化和干燥，而只需要通過變換模具，空置的設備接入生產(chǎn)線中繼續(xù)生產(chǎn)，而形成凝膠的模具則送入空置的下一級設備，使連續(xù)化生產(chǎn)成為可能。