CN102071592A - 一种高强隔热纸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度隔热纸的制备方法。该方法包括下述步骤：a.将长玻璃纤维、针叶木浆与聚乙烯醇PVA水溶液混合打浆，经抄滤后烘干得到纤维纸基材。b.将纸基材浸渍到配比好促凝剂的硅质溶胶中，凝胶后进行超临界CO2干燥，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材。c.再将隔热纸基材浸渍到聚乙烯醇PVA水溶液中，加热加压干燥后，即得到高强度隔热纸。本发明可有效提升纸的隔热性能和强度，所制备的产品具有挺度高，耐高温，隔热性能优异和保温等多种优点。

Description

一种高强隔热纸的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强隔热纸的制备方法，属于新型材料应用技术领域。
背景技术
为满足激光器、大型电子显微镜等设备中某些元器件的隔热需要，一般要在元器件表面卡上一层1-2mm的隔热层，保证元器件能在120℃左右稳定工作。现有隔热材料中在这种非常狭窄的空间里做成隔热层，一般都采用无机陶瓷纤维纸。虽然现有的无机陶瓷纤维纸材料也可起到隔热作用，但它的导热系数也相对较高，隔热性能较差。另外，这些精密元器件的隔热层一般要求强度高及环境清洁，而无机陶瓷纤维纸的强度差易碎，极易掉渣球掉毛，所以它不适合作为隔热层材料使用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种采用有机-无机复合的方法来制备高强隔热纸。采用特制的无机纤维纸基材浸渍到硅酸乙酯水解液中并经超临界CO2干燥，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶的隔热纸，最后通过浸渍PVA水溶液来提高强度，解决纸张的掉渣球掉毛现象。使获得的高强隔热纸具有高挺度、不掉屑、隔热性能优异、易冲模成异形等特点。
本发明是通过下述步骤实现的：
a.首先将直径为0.2-0.5μm，长度为2-5mm，渣球含量小于4％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比5∶2-1∶1的比例加入到质量百分比为0.5-2％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶4-8，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到7.5-8.5。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥36-48小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为2-4％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在60-80℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
本发明制备的高强度隔热纸在作为元器件隔热层上性能完全超越了市面出售的无机陶瓷纤维纸，挺度比无机陶瓷纤维纸提高了7-9倍，而室温下导热系数可达0.06W/m·K；高强度隔热纸更无掉渣球掉毛等危害元器件工作环境的现象发生。
具体实施方式
实施例1
一种高强隔热纸的制备方法，其具体的工艺步骤如下：
a.首先将直径为0.2μm，长度为3mm，渣球含量为1％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比5∶2的比例加入到质量百分比为2％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶4，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到7.5。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥36小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为2％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在60℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
实施例2
一种高强隔热纸的制备方法，其具体的工艺步骤如下：
a.首先将直径为0.3μm，长度为4mm，渣球含量2％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比5∶3的比例加入到质量百分比为1.5％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶5，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到7.8。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥40小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为3％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在70℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
实施例3
一种高强隔热纸的制备方法，其具体的工艺步骤如下：
a.首先将直径为0.4μm，长度为5mm，渣球含量3％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比5∶4的比例加入到质量百分比为1％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶6，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到8.1。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥44小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为4％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在80℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
实施例4
一种高强隔热纸的制备方法，其具体的工艺步骤如下：
a.首先将直径为0.5μm，长度为4mm，渣球含量4％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比1∶1的比例加入到质量百分比为0.5％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶7，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到8.5。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥48小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为2％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在70℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
实施例5
一种高强隔热纸的制备方法，其具体的工艺步骤如下：
a.首先将直径为0.3μm，长度为5mm，渣球含量1％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比5∶3的比例加入到质量百分比为1.5％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶4，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到8.1。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥48小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为3％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在70℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
实施例6
一种高强隔热纸的制备方法，其具体的工艺步骤如下：
a.首先将直径为0.2μm，长度为4mm，渣球含量3％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比5∶4的比例加入到质量百分比为2％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶5，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到7.9。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥44小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为4％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在60℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。

Claims (8)

1.一种高强隔热纸的制备方法，采用有机-无机复合，将特制的无机纤维纸基材浸渍到硅酸乙酯水解液中并经超临界CO2干燥，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶的隔热纸，最后通过浸渍PVA水溶液来提高强度，其制备步骤如下：
a.将玻璃纤维、针叶木浆与聚乙烯醇PVA水溶液混合打浆，经抄滤后烘干得到纤维纸基材；
b.将纸基材浸渍到配比好促凝剂的硅酸乙酯水解液中，凝胶后进行超临界干燥，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到聚乙烯醇PVA水溶液中，加热加压干燥后，即得到高强度隔热纸。
2.如权利要求1所述的高强隔热纸的制备方法，其具体工艺步骤和技术条件如下：
a.首先将直径为0.2-0.5μm，长度为2-5mm，渣球含量小于4％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比5∶2-1∶1的比例加入到质量百分比为0.5-2％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶4-8，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到7.5-8.5。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥36-48小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为2-4％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在60-80℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
3.如权利要求1所述的高强隔热纸的制备方法，其特征在于它是按下述具体工艺步骤制备的：
a.首先将直径为0.2μm，长度为3mm，渣球含量为1％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比5∶2的比例加入到质量百分比为2％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶4，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到7.5。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥36小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为2％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在60℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
4.如权利要求1所述的高强隔热纸的制备方法，其特征在于它是按下述具体工艺步骤制备的：
a.首先将直径为0.3μm，长度为4mm，渣球含量2％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比5∶3的比例加入到质量百分比为1.5％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶5，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到7.8。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥40小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为3％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在70℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
5.如权利要求1所述的高强隔热纸的制备方法，其特征在于它是按下述具体工艺步骤制备的：
a.首先将直径为0.4μm，长度为5mm，渣球含量3％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比5∶4的比例加入到质量百分比为1％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶6，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到8.1。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥44小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为4％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在80℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
6.如权利要求1所述的高强隔热纸的制备方法，其特征在于它是按下述具体工艺步骤制备的：
a.首先将直径为0.5μm，长度为4mm，渣球含量4％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比1∶1的比例加入到质量百分比为0.5％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶7，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到8.5。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥48小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为2％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在70℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
7.如权利要求1所述的高强隔热纸的制备方法，其特征在于它是按下述具体工艺步骤制备的：
a.首先将直径为0.3μm，长度为5mm，渣球含量1％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比5∶3的比例加入到质量百分比为1.5％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶4，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到8.1。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥48小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为3％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在70℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
8.如权利要求1所述的高强隔热纸的制备方法，其特征在于它是按下述具体工艺步骤制备的：
a.首先将直径为0.2μm，长度为4mm，渣球含量3％的玻璃纤维与针叶纤维按质量百分比5∶4的比例加入到质量百分比为2％聚乙烯醇水溶液中，经打浆抄滤，置于70℃下烘干得到纸基材；
b.配制硅酸乙酯水解液，其中正硅酸乙酯∶乙醇∶去离子水体积百分比为1∶1∶5，加入盐酸调节pH值到2.3，搅拌4小时得到硅酸乙酯水解液再向其中加入氨水调节pH值到7.9。将纸基材浸渍到上述配比溶液中，凝胶后进行超临界CO2干燥44小时，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；
c.再将隔热纸基材浸渍到质量百分比为4％聚乙烯醇水溶液中，加压将纸压到需要的厚度同时加热，在60℃条件下烘干，即得到高强度隔热纸。
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