[發明專利]一種復合二氧化硅氣凝膠氈的制備方法

有效

• 申請號: 201810687218.7
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108658576B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 郭建軍;陳凱;周燦偉;劉豐華;許高杰
• 申請（專利權）人: 盱眙博圖凹土股份有限公司;中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C04B30/02
• 分類號: C04B30/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

本發明公開了一種復合二氧化硅氣凝膠氈的制備方法，包括：(1)將硅源、乙醇與去離子水混合均勻，加入酸性催化劑至pH為2～3，得到硅溶膠；(2)在步驟(1)得到的硅溶膠中加入堿性催化劑，調節pH為6～8，攪拌，將纖維氈浸泡到步驟(1)得到的硅溶膠中，使硅溶膠完全覆蓋纖維氈，取出，密封靜置得到纖維氈?二氧化硅凝膠復合體；(3)將步驟(2)得到的纖維氈?二氧化硅凝膠復合體從模具中取出，浸漬于碳酸氫鈉水溶液中溶劑置換；(4)將溶劑置換后的纖維氈?二氧化硅凝膠復合體取出，經過干燥得到復合二氧化硅氣凝膠氈。本發明提供的方法制備的復合二氧化硅氣凝膠氈是完整無裂紋的，具有十分優異的物理和結構性能。

技術領域

本發明屬于保溫材料技術領域，尤其涉及一種復合SiO₂氣凝膠氈的制備方法。

背景技術

隨著全球經濟的發展，能源緊缺已經成為社會可持續發展所面臨的不可忽視的重大問題之一。解決辦法有三個：一是開源，二是節流，三是保溫。保溫材料被譽為“第五能源”，世界上各國都非常重視其發展，在節能工作中，大力發展和積極推廣保溫材料的應用也是世界各國普遍采取的最有效、最可行的措施。目前，主要傳統的纖維質保溫材料大多采用濕法或干法工藝生產，這類產品機械強度較高，應用領域較廣，但導熱系數相對較高，應用領域較廣，但導熱系數相對較高，保溫隔熱效果一般。

氣凝膠作為一種新型的納米、多孔、低密度、非晶態材料，其具有很多獨特的性質：密度最小、孔隙率高、比表面積大、導熱率最低等，在能源、化工冶金、建筑節能和航空航天領域等具有廣泛的應用前景。SiO₂氣凝膠獨特的納米三維網絡結構，使其具有超低的固態導熱系數和氣態導熱系數，是目前保溫效果最優異的固態材料。但是純SiO₂氣凝膠的機械強度低，難以形成完整的整體材料，制約其實用性，難以推廣應用；尤其是傳統的超臨界干燥工藝成本高，操作流程復雜且危險性較大，更是限制了SiO₂氣凝膠的規模化生產。

申請號為201410787165.8(公開號為CN104496402A)的中國發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，它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。該發明制備的玻纖復合型二氧化硅氣凝膠保溫氈具有優良的保溫性能、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，生產可連續化。但該制備方法采用了傳統的超臨界CO₂干燥，其成本高，操作復雜。

申請號為CN201410681463.9(公開號為CN104478394A)的中國發明專利公開了一種纖維氈增強二氧化硅氣凝膠復合板的制備方法，以工業級水玻璃為硅源，用硅烷改性劑對硅凝膠表面進行烷基化，常壓干燥制得二氧化硅氣凝膠顆粒；將制備的二氧化硅氣凝膠粉末及熱熔膠膠粉按比例混合摻入纖維氈中，進行熱壓成型。該發明制備的玻纖復合型二氧化硅氣凝膠保溫氈具有優良的保溫性能，制備方法避免了傳統的超臨界干燥，但是因為是熱壓成型，是非化學鍵結合，使用過程中會產生粉塵，對人體造成危害。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合SiO₂氣凝膠氈的制備方法，克服了傳統超臨界干燥工藝投資大、效率低和安全性差等缺點，而且本發明提供的制備方法無需耗時的反復溶劑置換和表面改性即可進行常壓干燥，縮短了制備周期，節約了生產成本，便于進行工業化生產。

本發明提供如下技術方案：

一種復合二氧化硅氣凝膠氈的制備方法，包括以下步驟：

(1)將硅源、乙醇與去離子水混合均勻，加入酸性催化劑至pH為2～3，得到硅溶膠,；

(2)在步驟(1)得到的硅溶膠中加入堿性催化劑，調節pH為6～8，攪拌，將纖維氈浸泡到步驟(1)得到的硅溶膠中，使硅溶膠完全覆蓋纖維氈，取出，密封靜置得到纖維氈-二氧化硅凝膠復合體；