[發明專利]一種常壓干燥制備氣凝膠復合保溫氈的方法

在審

• 申請號: 201710426389.X
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN109020470A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 翟傳偉;李壯賢;劉建波;劉靜
• 申請（專利權）人: 青島科瑞新型環保材料集團有限公司
• 主分類號: C04B30/02
• 分類號: C04B30/02;C01B33/158;C04B111/40
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本發明涉及一種常壓干燥制備氣凝膠復合保溫氈的方法，具體步驟為：將硅源與去離子水混合均勻得到含硅溶液，將含硅溶液與乙醇、酸性催化劑混合均勻并攪拌，得到溶膠；將復合材料置入容器，將溶膠注入置有復合材料的容器，加熱并保溫，待凝膠；將凝膠后得到的凝膠復合體放入無水乙醇與硫酸混合得到的酸醇化溶液中加熱并保溫；將凝膠復合體放入裝有疏水改性劑與溶劑混合得到的改性溶液中；將改性后的凝膠復合體常壓干燥得到氣凝膠復合保溫氈材料。本發明的技術方案具有成本低、步驟少、凝膠雜質少、能耗少、設備運行和維護簡便的優點。

技術領域

本發明涉及工業建筑保溫材料領域，具體涉及一種常壓干燥制備氣凝膠復合保溫氈的方法。

背景技術

氣凝膠是一種固體物質形態，世界上密度很小的固體之一。密度為3千克每立方米。一般常見的氣凝膠為硅氣凝膠，其最早由美國科學工作者Kistler制得。氣凝膠的種類很多，有硅系，碳系，硫系，金屬氧化物系，金屬系等等。任何物質的凝膠只要可以經干燥除去內部溶劑后，又可基本保持其形狀不變，且產物高孔隙率、低密度，則皆可以稱之為氣凝膠。

多孔材料主要有固相、氣相和熱輻射傳熱方式，作為多孔材料的典型，SiO₂氣凝膠內部大部分空間被空氣（或其它氣體）填充，其骨架的體積僅占總體積的0.15%~15%。氣凝膠的平均孔徑約25nm，空氣分子在其間無法自由運動；另外，氣凝膠骨架內部有許多大小不一的閉孔，增加了氣凝膠固體熱傳輸的路徑，因此氣凝膠是熱的不良導體。

氣凝膠氈是相對比較成熟、應用較廣泛的一種氣凝膠材料。它的制造過程通常以SiO₂氣凝膠為基體，將滿足需要的某種增強纖維通過一定手段復合于氣凝膠中得到。氣凝膠氈柔韌性好，易剪裁，并且可以根據不同場合的需要制成相應的形狀，故而受到廣泛應用。氣凝膠氈的隔熱效果最高可達傳統材料的5倍，性能優異。當前這種特殊的保溫氈由于其制造工藝條件較苛刻、成本較高，主要應用于爐體及工廠管道保溫、LNG儲罐等領域。

申請號為CN201310343119.4的發明專利公開了玻璃纖維增強水玻璃基二氧化硅復合氣凝膠的制備方法，將甲基氧基硅烷與水玻璃溶液和去離子水混合并攪拌，使甲基氧基硅烷與水玻璃和水混合，使甲基氧基硅烷水解于水中得溶液A，再加入強酸性苯乙烯樹脂進行離子交換，然后抽濾得pH為2~3的溶液，將熱處理后的玻璃纖維加入抽濾得到的溶液，再加入氨水調節pH為8~8.5，得纖維復合的二氧化硅溶膠，再轉移到容器中靜置，即得復合的二氧化硅水凝膠，然后浸沒于無水乙醇溶液中進行凝膠的老化和醇化，再將醇化后所得的濕凝膠浸沒在三甲基氯硅烷、無水乙醇和正己烷的混合溶液中，進行表面改性，改性后的凝膠經梯度升溫20~30h進行干燥，即得產物。該工藝使用三甲基氯硅烷作為改性劑，引入大量氯離子，容易污染氣凝膠氈并且容易導致設備腐蝕，風險較大，并且由于采用了兩步催化法增加了工藝操作的難度，導致成本較高。