CN106003877A - 一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种蜜胺泡沫‑玻纤布气凝胶毡，其特征在于由蜜胺泡沫、渗透于蜜胺泡沫孔隙中的气凝胶及蜜胺泡沫上下两表面的玻纤布组成，其中用针线上下贯穿蜜胺泡沫缝制玻纤布；该气凝胶毡制备方法包括：(1)制备蜜胺泡沫；(2)取两块跟蜜胺泡沫上下面长宽一致的玻纤布，平整放置在泡沫的上下两面上，用针线上下来回贯穿将玻纤布缝制在泡沫上；(3)制备气凝胶溶液；(4)带有玻纤布的蜜胺泡沫置于立式模具中，灌满气凝胶溶液，常压干燥使气凝胶稳定后得到蜜胺泡沫‑玻纤布气凝胶毡。本发明的有益之处是：①不易被挤压撞击，减震性能好；②避免在使用过程中经压制或夹持而结构破坏，表面增加玻纤布也避免了掉渣掉粉的现象；③可用于‑200℃～200℃保持隔热。

Description

一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种气凝胶毡，尤其是涉及一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡及其制备方法。
背景技术
气凝胶，看上去像凝固的烟，但它的成分与玻璃相似。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。由于具备这些特性，气凝胶便成为航天探测中不可替代的材料，美国“火星探路者”探测器都用它来进行热绝缘。防弹、环保、保温也是新型气凝胶的重要作用，气凝胶在未来市场上有很大的应用前景，更多的应用性能需要去研究突破。
但是，气凝胶也存在一些缺点，气凝胶具有较差的机械稳定性、容易布满灰尘，易掉粉，以及当其处于颗粒形式时，有随时间的推移而发生沉淀的倾向，另外凝胶状态下不方便夹持，难以保持固有形状，具有脆性、非韧性，且在压制时发生断裂。一般压制、弯曲或夹持由气凝胶制成的大型片材的尝试都会使其破坏。此外，由于气凝胶缺少抗冲击性和韧性，所以难以对气凝胶进行运送、操作和安装。因此，需要借助载体或复合材料来避免这些缺点，使气凝胶发挥其有利价值。
申请公告号为CN105209248A的中国专利，提供了制造无纺气凝胶毡的方法，所述方法包括使气凝胶粒子和非气凝胶纤维与水混合，从而产生含水浆液，絮凝或凝聚所述浆液以形成絮凝物和上清液，所述絮凝物包括气凝胶粒子和非气凝胶纤维，并且使所述絮凝物脱水以制造无纺气凝胶毡。所述含水分散体可包括带电荷的化合物，其为粘合剂。所述方法可包括使湿润剂与气凝胶粒子接触。絮凝或者凝聚可使乳液发生破乳以及絮凝可包括中和分散体中的电荷和或改变浆液的pH。所述絮凝物可包括气凝胶粒子和纤维的均质混合物。乳液可形成以及它可通过以下方法形成：添加带电荷的乳化聚合物、不带电荷的化合物和具有与乳化聚合物的电荷相反的电荷的化合物。絮凝可经由电荷中和或者通过粒子的桥接进行。该实用新型制备的气凝胶毡可呈现改善的导热率、较低的腐蚀性、较低的灰尘产生和均匀的结构。
申请公告号为CN104496402A中国实用新型专利公开了一种玻纤复合型二氧化硅气凝胶保温毡的制备工艺，它主要利用玻璃纤维毡饱和吸收二氧化硅气凝胶胶液并于特定条件凝胶，超临界流体CO2干燥形成增强型气凝胶材料。本实用新型制备的玻纤复合型二氧化硅气凝胶保温毡具有优良的保温性能、机械性能、防火和防水性能，施工方便。制备方法避免了溶剂替换步骤，操作简易，过程可控，生产可连续化。
现有多数都是采用玻璃纤维或其他纤维物为气凝胶毡的载体，虽然解决了气凝胶抗冲击性和韧性差，难以对气凝胶进行运送、操作和安装的难题，提高了其使用价值，但是纤维状的气凝胶毡表面不平整，加工也不光滑，形状不规则，另外玻璃纤维复合的气凝胶毡容重高达15kg/m3以上，应用范围局部受限，针对这些缺陷，研究更轻质方便的气凝胶毡势在必行。但是气凝胶即使有载体，但是掉粉现象还是会出现，所以这个问题也需要迫切研究解决。
发明内容
本发明的目的在于克服现有气凝胶难以保持固有形状，机械稳定性差，难以运送、操作和安装及其掉粉现象，克服现有以玻璃纤维为载体的气凝胶毡表面不平整，加工不光滑、容重大等缺点，提供一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡及其制备方法。
为实现本发明的目的，所采用的技术方案是：一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡，其特征在于由蜜胺泡沫、渗透于蜜胺泡沫孔隙中的气凝胶及蜜胺泡沫上下两表面的玻纤布组成，其中用针线上下贯穿蜜胺泡沫缝制上玻纤布；所述的蜜胺泡沫厚度为10mm～100mm，开孔率为99.5％～99.9％，容重为4Kg/m3～15Kg/m3；所述的气凝胶为Si02气凝胶，开孔率为90％～99.8％，容重为3Kg/m3～5Kg/m3；所述的玻纤布厚度为0.2mm～1mm；所述的气凝胶毡的导热系数为0.008w/m·k～0.020w/m·k。
一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡的制备方法，其特征在于包括以下几个步骤：
(1)三聚氰胺和甲醛以摩尔比1∶(2～5)混合，然后在80～95℃条件下反应30～45min，得到预缩合物，将预缩合物与硬化剂、非离子表面活性剂、发泡剂、光稳定剂和去离子水混合形成发泡液，将发泡液在功率20～30kw微波辐射形成的40～70℃温度下发泡1～3分钟形成泡体，将泡体在80～120℃温度下固化7～25分钟，然后在120～260℃热空气条件下退火25～60分钟，得到蜜胺泡沫；
(2)取两块跟蜜胺泡沫上下面长宽一致的玻纤布，平整放置在泡沫的上下两面上，用针线上下来回贯穿将玻纤布缝制在泡沫上；
(3)将正硅酸乙酯、无水乙醇、草酸、去离子水按摩尔比1∶(5～8)∶(0.0007～0.001)∶(0.5～2)，在温度30℃～80℃下混合且充分搅拌，水解反应0.5～2.5h后，加入0.4～1.2mol/L的氨水、N，N-二甲基甲酰胺，在40℃～55℃密闭条件下，静置老化20h～25h，得到气凝胶溶液；
(4)带有玻纤布的蜜胺泡沫置于立式模具中，从模具上端灌入气凝胶溶液，完全灌满后，加入正己烷在常温常压下浸泡放置1～3h，反复处理2～5次，然后在90℃～150℃的氩气气氛中热处理1h～3h，使气凝胶稳定后得到蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡。
本发明的有益效果是：①采用蜜胺泡沫为载体，提高气凝胶的机械稳定性，不易被挤压撞击，减震性能好；②避免了气凝胶在使用过程中经压制或夹持而结构破坏，表面增加玻纤布也避免了掉渣掉粉的现象，大大地提高了气凝胶的使用价值，拓展了应用领域；③气凝胶、蜜胺泡沫同时具有良好的隔热保温性能，该气凝胶毡可用于-200℃～200℃保持隔热，提高了材料的保温性能。
附图说明
图1是一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡结构剖视图。
图示中10为蜜胺泡沫，20为玻纤布，30为气凝胶，40为针线。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡，其特征在于由蜜胺泡沫、渗透于蜜胺泡沫孔隙中的气凝胶及蜜胺泡沫上下两表面的玻纤布组成，其中用针线上下贯穿蜜胺泡沫缝制上玻纤布；所述的蜜胺泡沫厚度为10mm，开孔率为99.5％，容重为4Kg/m3；所述的气凝胶为SiO2气凝胶，开孔率为90％，容重为3Kg/m3；所述的玻纤布厚度为0.2mm；所述的气凝胶毡的导热系数为0.008w/m·k。
一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡的制备方法，其特征在于包括以下几个步骤：
(1)三聚氰胺和甲醛以摩尔比1∶2混合，然后在80℃条件下反应30min，得到预缩合物，将预缩合物与硬化剂、非离子表面活性剂、发泡剂、光稳定剂和去离子水混合形成发泡液，将发泡液在功率20kw微波辐射形成的40℃温度下发泡1分钟形成泡体，将泡体在80℃温度下固化7分钟，然后在120℃热空气条件下退火25分钟，得到蜜胺泡沫；
(2)取两块跟蜜胺泡沫上下面长宽一致的玻纤布，平整放置在泡沫的上下两面上，用针线上下来回贯穿将玻纤布缝制在泡沫上；
(3)将正硅酸乙酯、无水乙醇、草酸、去离子水按摩尔比1∶5∶0.0007∶0.5，在温度30℃下混合且充分搅拌，水解反应0.5h后，加入0.4mol/L的氨水、N，N-二甲基甲酰胺，在40℃密闭条件下，静置老化20h，得到气凝胶溶液；
(4)带有玻纤布的蜜胺泡沫置于立式模具中，从模具上端灌入气凝胶溶液，完全灌满后，加入正己烷在常温常压下浸泡放置1h，反复处理2次，然后在90℃的氩气气氛中热处理1h，使气凝胶稳定后得到蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡。
该方法制备的气凝胶毡，导热系数低，避免了掉渣掉粉的现象，大大地提高了气凝胶的使用价值，拓展了应用领域。
实施例2
一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡，其特征在于由蜜胺泡沫、渗透于蜜胺泡沫孔隙中的气凝胶及蜜胺泡沫上下两表面的玻纤布组成，其中用针线上下贯穿蜜胺泡沫缝制上玻纤布；所述的蜜胺泡沫厚度为100mm，开孔率为99.9％，容重为15Kg/m3；所述的气凝胶为SiO2气凝胶，开孔率为99.8％，容重为5Kg/m3；所述的玻纤布厚度为1mm；所述的气凝胶毡的导热系数为0.020w/m·k。
一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡的制备方法，其特征在于包括以下几个步骤：
(1)三聚氰胺和甲醛以摩尔比1∶5混合，然后在80～95℃条件下反应45min，得到预缩合物，将预缩合物与硬化剂、非离子表面活性剂、发泡剂、光稳定剂和去离子水混合形成发泡液，将发泡液在功率30kw微波辐射形成的70℃温度下发泡3分钟形成泡体，将泡体在120℃温度下固化25分钟，然后在260℃热空气条件下退火60分钟，得到蜜胺泡沫；
(2)取两块跟蜜胺泡沫上下面长宽一致的玻纤布，平整放置在泡沫的上下两面上，用针线上下来回贯穿将玻纤布缝制在泡沫上；
(3)将正硅酸乙酯、无水乙醇、草酸、去离子水按摩尔比1∶8∶0.001∶2，在温度80℃下混合且充分搅拌，水解反应2.5h后，加入1.2mol/L的氨水、N，N-二甲基甲酰胺，在55℃密闭条件下，静置老化25h，得到气凝胶溶液；
(4)带有玻纤布的蜜胺泡沫置于立式模具中，从模具上端灌入气凝胶溶液，完全灌满后，加入正己烷在常温常压下浸泡放置3h，反复处理5次，然后在150℃的氩气气氛中热处理3h，使气凝胶稳定后得到蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡。
该方法制备的气凝胶毡，导热系数低，避免了掉渣掉粉的现象，大大地提高了气凝胶的使用价值，拓展了应用领域。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡，其特征在于由蜜胺泡沫、渗透于蜜胺泡沫孔隙中的气凝胶及蜜胺泡沫上下两表面的玻纤布组成，其中用针线上下贯穿蜜胺泡沫缝制上玻纤布；所述的蜜胺泡沫厚度为10mm～100mm，开孔率为99.5％～99.9％，容重为4Kg/m3～15Kg/m3；所述的气凝胶为SiO2气凝胶，开孔率为90％～99.8％，容重为3Kg/m3～5Kg/m3；所述的玻纤布厚度为0.2mm～1mm；所述的气凝胶毡的导热系数为0.008w/m·k～0.020w/m·k。
2.一种蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡的制备方法，其特征在于包括以下几个步骤：
(1)三聚氰胺和甲醛以摩尔比1∶(2～5)混合，然后在80～95℃条件下反应30～45min，得到预缩合物，将预缩合物与硬化剂、非离子表面活性剂、发泡剂、光稳定剂和去离子水混合形成发泡液，将发泡液在功率20～30kw微波辐射形成的40～70℃温度下发泡1～3分钟形成泡体，将泡体在80～120℃温度下固化7～25分钟，然后在120～260℃热空气条件下退火25～60分钟，得到蜜胺泡沫；
(2)取两块跟蜜胺泡沫上下面长宽一致的玻纤布，平整放置在泡沫的上下两面上，用针线上下来回贯穿将玻纤布缝制在泡沫上；
(3)将正硅酸乙酯、无水乙醇、草酸、去离子水按摩尔比1∶(5～8)∶(0.0007～0.001)∶(0.5～2)，在温度30℃～80℃下混合且充分搅拌，水解反应0.5～2.5h后，加入0.4～1.2mol/L的氨水、N，N-二甲基甲酰胺，在40℃～55℃密闭条件下，静置老化20h～25h，得到气凝胶溶液；
(4)带有玻纤布的蜜胺泡沫置于立式模具中，从模具上端灌入气凝胶溶液，完全灌满后，加入正己烷在常温常压下浸泡放置1～3h，反复处理2～5次，然后在90℃～150℃的氩气气氛中热处理1h～3h，使气凝胶稳定后得到蜜胺泡沫-玻纤布气凝胶毡。
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