[發明專利]一種硅氣凝膠的簡易制備方法

有效

• 申請號: 201710473466.7
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107416848B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 張磊;楊春暉;胡成發;李季;王文雨;汪芳
• 申請（專利權）人: 無錫鴻孚硅業科技有限公司
• 主分類號: C01B33/16
• 分類號: C01B33/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種硅氣凝膠的簡易制備方法，它涉及一種氣凝膠的制備方法。本發明的目的是要解決現有制備氣凝膠的成本高，環保性差，制備方法復雜繁瑣，時間較長和氣凝膠的性能較差的問題。方法：一、原材料的前處理；二、制備二級玻璃氈；三、若使用的造孔劑為碳粉，將二級玻璃氈在空氣氣氛和溫度為100℃～500℃下加熱60min～180min，再將反應生成的氣體通入到Ca(OH)₂水溶液中，若步驟一中使用的造孔劑為金屬粉，將步驟二中得到的二級玻璃氈浸入到溫度為20℃～80℃的酸液中2h～5h，再清洗，高溫干燥。本發明使用普通玻璃直接作為硅源，不涉及有機溶劑，節能環保，可極大地降低成本，本發明適用于制備硅氣凝膠。

技術領域

本發明涉及一種氣凝膠的制備方法。

背景技術

氣凝膠作為一種納米多孔結構的新型材料，空氣的體積比可占到總體積的90％以上，也因此具有很多獨特的優異性能，如低密度、低熱導率、高比表面積、高孔隙率、高透光率、低折射率、低介電常數、低聲速及質輕等。由于氣凝膠的獨特性能，使其在航空航天、太陽能利用、化學工業和日常生活等諸多領域都有著非常廣泛的應用前景。

目前氣凝膠的制備對人員和設備等要求較高，對擴大生產及廣泛應用造成困難。同時，制備工藝較為復雜，周期較長，并且對原料要求較高，成本較高，另外所制得的氣凝膠產品形狀多不可控，使得氣凝膠的實際應用受到限制。

目前制備氣凝膠的工藝主要存在以下幾點不足：

1、大多使用較昂貴的硅酸酯類做為硅源，且生產設備投資大，導致成本較高；

2、現有制備氣凝膠的時間較長，工藝繁瑣，老化置換過程就需170h左右，效率較低；

3、大多數氣凝膠的制備過程中，孔分散不均勻(主要指納米孔道厚度不均一，相差較大，另外孔道排列較混亂等)或孔道尺寸不能都達到納米孔級，不能完全保證氣凝膠的性能，即導熱系數為0.021w/m·k～0.025w/m·k(200℃時)，比表面積為500g/m³～1000g/m³，密度在0.15g/cm³～0.2g/cm³。

發明內容

本發明的目的是要解決現有制備氣凝膠的成本高，環保性差，制備方法復雜繁瑣，時間較長和氣凝膠的性能較差的問題，而提供一種硅氣凝膠的簡易制備方法。

硅氣凝膠的簡易制備方法，具體是按以下步驟完成的：

一、原材料的前處理：

將玻璃在溫度為600℃～1500℃下融化，得到熔融的玻璃原料；在無氧條件下向熔融的玻璃原料中加入造孔劑，再攪拌均勻，得到熔融混合物；

步驟一中所述的造孔劑為碳粉或金屬粉；

步驟一中所述的玻璃與造孔劑的質量比為1:(4～6)；

步驟一中所述的玻璃為普通玻璃；

二、在無氧條件下對步驟一中得到的熔融混合物進行拉絲處理，得到玻璃纖維細絲；再在無氧條件下將玻璃纖維細絲進行冷卻，對冷卻后的玻璃纖維細絲進行編織，得到初級玻璃氈；使用玻璃纖維細絲對初級玻璃氈進行針刺，得到二級玻璃氈；

三、若步驟一中使用的造孔劑為碳粉，將步驟二中得到的二級玻璃氈在空氣氣氛和溫度為100℃～500℃下加熱60min～180min，再將反應生成的氣體通入到質量分數為0.15％～0.17％的Ca(OH)₂水溶液中，得到硅氣凝膠和輕質碳酸鈣；

若步驟一中使用的造孔劑為金屬粉，將步驟二中得到的二級玻璃氈浸入到溫度為20℃～80℃的酸液中2h～5h，再將二級玻璃氈從酸液中取出，再使用去離子水對酸液浸泡后的二級玻璃氈進行清洗，至清洗液為中性，再在溫度為100℃～500℃下干燥1h～3h，得到硅氣凝膠；