CN107574657A - 一种气凝胶浆料及以其制备的气凝胶纤维毡 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气凝胶浆料，其由以下质量百分数的各原料组成：气凝胶粉5‑25％,界面剂1‑2％，功能助剂1‑2％,余量为水。本发明还提供了一种气凝胶纤维毡，其通过以下方法制备得到：将上述的气凝胶浆料采用涂覆或浸润的方式处理纤维毡，然后烘干处理，则气凝胶与纤维毡复合，即得所述气凝胶纤维毡。与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供了一种呈浆状或膏状的气凝胶浆料，其可以通过涂覆或浸润的方式与纤维毡复合，属于二次复合，克服了原位复合工艺复杂、设备成本高、占地面积大和不易规模化生产等诸多不足；使用本发明提供的气凝胶浆料制备的气凝胶纤维毡，性能好且成本更低，具有较大的市场前景。

Description

一种气凝胶浆料及以其制备的气凝胶纤维毡

技术领域

本发明属于凝胶材料领域，具体涉及一种气凝胶浆料及以其制备的气凝胶纤维毡。

背景技术

气凝胶是一种具有纳米级多孔结构的低密度材料，由于其密度极低、重量轻，气凝胶通常又被称作固体烟；同时，气凝胶中95％以上都是空气，故其还具有十分优异的隔热效果，如硅气凝胶在常温下电导率可低至0.013W/m·k，因此气凝胶被认为是性能突出的保温隔热材料。然而，纯气凝胶强度较差，难以单独作用为块体材料用于绝热保温工程或其它领域。通常解决上述问题的方法是将气凝胶与纤维增强材料复合形成复合材料，即气凝胶纤维毡(气凝胶毡)，以增强气凝胶材料的强度，满足使用要求。

现有技术中气凝胶纤维毡产品都采用的是原位复合的方法(如CN105906298A公开的内容)：将气凝胶的前驱体(并非气凝胶成品)浸渍织品纤维的预成体，然后经凝胶化处理(由气凝胶前驱体转变为气凝胶的一系列处理，可能包括溶液替换、催化、表面改性、常压干燥或超临界干燥等)，气凝胶前驱体在织品纤维表面及内部原位生成气凝胶。该方法的不足之处在于：工艺复杂，需要反应釜或超临界反应釜等专门的化工设备，需要足够大的生产空间，技术和资金需求门槛高，规模化生产困难。因此，现有技术中亟需开发气凝胶纤维毡新的制备方法，以克服原位复合法生产气凝胶纤维毡存在的诸多不足。

发明内容

本发明提供一种气凝胶浆料及以其制备的气凝胶纤维毡，旨在克服现有技术中原位复合法制备气凝胶纤维毡的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种气凝胶浆料，其由以下质量百分数的各原料组成：气凝胶粉5-25％,界面剂1-2％，功能助剂1-2％,余量为水。需要说明的是，此处的气凝胶粉除可以硅气凝胶粉体外，还可以为氧化铝气凝胶或碳气凝胶粉体等其他类型的气凝胶粉。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下更具体选择。

具体的，所述气凝胶粉的粒径为5-100μm。优选的，气凝胶粉体的粒径为5-70μm。

具体的，所述界面剂为表面活性剂或分散剂。

具体的，所述表面活性剂为十二甲烷基苯磺酸钠、硬脂酸类、聚山梨酯，纤维素类和司盘中的一种或任意多种的混合。需要说明的是，表面活性剂除了上述具体的几种外，还可以为本领域技术人员熟知的其他表面活性剂。

具体的，所述分散剂为焦磷酸钠、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、硬脂酰胺山梨醇聚醚四油酸酯、纤维素和聚乙二醇的一种或任意多种的混合。需要说明的是，分散剂除了上述具体的几种外，还可以为本领域技术人员熟知的其他分散剂，比如市售的A380等。

具体的，所述功能助剂为功能填料、遮光剂和增强剂中的一种或任意多种的混合。

具体的，所述功能填料为玻璃粉、珍珠岩粉、陶瓷粉、钛白粉或氧化锌粉中的一种或任意多种的混合。玻璃粉及陶瓷粉与气凝胶粉体的粒径接近或更细，其作用为可增强最终制备出的气凝胶纤维毡的强度，钛白粉及氧化锌粉也与气凝胶粉体的粒径接近或更细，其作用主要为遮光以使制备出的气凝胶纤维毡的隔热性能更佳。

本发明提供的气凝胶浆料易于制备，在制备时，首先按相应的质量百分数取用界面剂和纯水，搅拌混匀，然后称取相应质量百分数的气凝胶粉和功能助剂，搅拌条件下加入上述界面剂与纯水混匀后的液体中，混合均匀，即得呈浆状或膏状的气凝胶浆料。

此外，本发明还提供了一种气凝胶纤维毡，其通过以下方法制备得到：将上述的气凝胶浆料采用涂覆或浸润的方式处理纤维毡，然后烘干处理，则气凝胶与纤维毡复合，即得所述气凝胶纤维毡。

具体的，所述涂覆处理为喷涂、刮涂或刷涂。

具体的，所述烘干处理的烘干温度为75-110℃。烘干时，可采用目前任何一种烘干方式，蒸发的有用溶剂可以采用冷凝器进行回收，降低成本且不对外界环境产生不利影响。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供了一种呈浆状或膏状的气凝胶浆料，其可以通过涂覆或浸润的方式与纤维毡复合，属于二次复合，克服了原位复合工艺复杂、设备成本高、占地面积大和不易规模化生产等诸多不足；使用本发明提供的气凝胶浆料制备的气凝胶纤维毡，性能好且成本更低，具有较大的市场前景。本发明提供的气凝胶纤维毡，制备成本低，制备过程不需要大型化工设备，入行门槛低，突破了单一原位复合制作气凝胶毡制品的技术垄断，解决了粉尘问题，可以比较方便的实现规模化生产。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明提供的技术方案作进一步的详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

以下实施例中用到的方法如无特别说明则为本领域技术人员所能掌握的常规方法，用到的药品原料等如无特别说明则为市售产品。

一种气凝胶浆料，其由以下质量百分数的各原料组成：气凝胶粉5-25％,界面剂1-2％，功能助剂1-2％,余量为水。

一种气凝胶纤维毡，其通过以下方法制备得到：将上述的气凝胶浆料采用涂覆或浸润的方式处理纤维毡，然后烘干处理，则气凝胶与纤维毡复合，即得所述气凝胶纤维毡。

实施例1

一种气凝胶浆料，其由以下质量的各物质充分混合而成：粒径5-70μm气凝胶粉50g,表面活性剂十二甲烷基苯磺酸钠8g，聚丙烯酸钠10g，玻璃粉10g,水930g。

一种气凝胶纤维毡，其通过以下方法制备得到：使用上述的气凝胶浆料对3mm厚、60mm边长的正方形玻璃纤维毡进行刮涂处理，然后再烘干处理(110℃烘干50min以内至其恒重)，则气凝胶与纤维毡复合，即得所述气凝胶玻璃纤维毡。

经检测，上述的气凝胶玻璃纤维毡与通过原位复合法制备的同样厚度及气凝胶含量的气凝胶玻璃纤维毡相比，隔热性能相近，并且本发明的因加入玻璃粉增强填料而使获得的气凝胶纤维毡强度相对更好。

实施例2

一种气凝胶浆料，其由以下质量的各物质充分混合而成：粒径0.5-25μm气凝胶粉250g,表面活性剂司盘20g，纤维素2g，玻璃粉5g，陶瓷粉5g,氧化锌粉10g,水710g。该配方下的气凝胶浆料呈膏状。

一种气凝胶纤维毡，其通过以下方法制备得到：使用上述的气凝胶浆料对1mm厚、60mm边长的正方形玻璃纤维毡进行刮涂处理，然后再烘干处理(85℃烘干20min以内至其恒重)，则气凝胶与纤维毡复合，即得所述气凝胶玻璃纤维毡。

经检测，上述的气凝胶玻璃纤维毡与通过原位复合法制备的同样厚度及气凝胶含量的气凝胶玻璃纤维毡相比，强度及隔热性能更佳，原因可能为气凝胶与纤维毡复合程度好以及加入了具有增强作用的玻璃粉和陶瓷粉及具有遮光性能的氧化锌粉。

实施例3

一种气凝胶浆料，其由以下质量的各物质充分混合而成：粒径70-100μm气凝胶粉125g,山梨醇聚醚四油酸酯5g，纤维素1g，钛白粉10g，氧化锌粉5g，水845g。

一种气凝胶纤维毡，其通过以下方法制备得到：使用上述的气凝胶浆料对6mm厚、60mm边长的正方形玻璃纤维毡进行喷涂处理，然后再烘干处理(110℃烘干60min以内至其恒重)，则气凝胶与纤维毡复合，即得所述气凝胶玻璃纤维毡。

经检测，上述的气凝胶玻璃纤维毡与通过原位复合法制备的同样厚度及气凝胶含量的气凝胶玻璃纤维毡相比，强度相近，隔热性能更优，其隔热性能好的可能原因为气凝胶与纤维毡复合程度好且钛白粉及氧化锌粉均具有遮光能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气凝胶浆料，其特征在于，由以下质量百分数的各原料组成：气凝胶粉5-25％,界面剂1-2％，功能助剂1-2％,余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种气凝胶浆料，其特征在于，所述气凝胶粉的粒径为5-100μm。

3.根据权利要求1所述的一种气凝胶浆料，其特征在于，所述界面剂为表面活性剂或分散剂。

4.根据权利要求3所述的一种气凝胶浆料，其特征在于，所述表面活性剂为十二甲烷基苯磺酸钠、硬脂酸类、聚山梨酯和司盘中的一种或任意多种的混合。

5.根据权利要求3所述的一种气凝胶浆料，其特征在于，所述分散剂为焦磷酸钠、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、硬脂酰胺、山梨醇聚醚四油酸酯、纤维素和聚乙二醇的一种或任意多种的混合。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种气凝胶浆料，其特征在于，所述功能助剂为功能填料、遮光剂和增强剂中的一种或任意多种的混合。

7.根据权利要求6所述的一种气凝胶浆料，其特征在于，所述功能填料为玻璃粉、珍珠岩、陶瓷粉、钛白粉或氧化锌粉中的一种或任意多种的混合。

8.一种气凝胶纤维毡，其特征在于，通过以下方法制备得到：使用如权利要求1至7任一项所述的气凝胶浆料对纤维毡进行涂覆或浸润处理，然后再烘干处理，则气凝胶与纤维毡复合，即得所述气凝胶纤维毡。

9.根据权利要求8所述的一种气凝胶纤维毡，其特征在于，所述涂覆处理为喷涂、刮涂或刷涂。

10.根据权利要求8所述的一种气凝胶纤维毡，其特征在于，所述烘干处理的烘干温度为75-110℃。