CN109231219A - 一种气凝胶及其气凝胶纤维毡 - Google Patents

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朱晓春
冯金良
孔纲
车淳山
冉成进
陈煦
朱丽佳
苏文婷
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Abstract

本发明公开了一种气凝胶以及气凝胶纤维毡，该气凝胶的制备是以硅酸钠水溶液为原料，通过将该硅酸钠水溶液进行酸性浓缩后，利用超临界水配合再溶解二氧化硅，并且添加乙醇以用于交换二氧化硅孔隙中的水分，最后利用超临界流体干燥工艺制程所需的气凝胶熔胶；包括有上述所制的气凝胶复合材料以及玻璃纤棉毡，其中，所述玻璃纤棉毡作为气凝胶复合层的气凝胶载体，通过在玻璃纤棉毡上喷洒胶黏剂从而令气凝胶复合材料与玻璃纤棉毡相互粘合。

Description

一种气凝胶及其气凝胶纤维毡
技术领域
本发明涉及保温材料的技术领域，尤其是指一种气凝胶及其气凝胶纤维毡。
背景技术
气凝胶毡是以纳米二氧化硅气凝胶为主体材料，通过特殊工艺同玻璃纤维棉或预氧化纤维毡复合而成的柔性保温毡，其特点是导热系数低，有一定的抗拉及抗压强度，便于保温施工应用，属于保温材料。但是，现有技术中，气凝胶强度低、脆性大，在高温环境中，气凝胶网络结构会受到破坏，影响了材料的使用性能，因此，必须对二氧化硅气凝胶进行增强增韧的改进以便满足各种形式的隔热需要，并实现气凝胶产业化应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种气凝胶及其气凝胶纤维毡。
为了实现上述的目的，本发明所提供的一种气凝胶，该气凝胶的制备是以硅酸钠水溶液为原料，通过将该硅酸钠水溶液进行酸性浓缩后，利用超临界水配合再溶解二氧化硅，并且添加乙醇以用于交换二氧化硅孔隙中的水分，最后利用超临界流体干燥工艺制程所需的气凝胶熔胶。
进一步，在制备气凝胶熔胶的过程中对其进行短切增强处理，其中，该短切增强处理的方式为：向溶胶中添加短切纤维，并加入预定量的表面活性剂作为分散剂进行搅拌，从而令短纤维分散在溶胶中，最后待溶胶快凝胶时倒入预设有的模具中进行凝胶及后处理后，得到所需的气凝胶复合材料。
进一步，在制备气凝胶熔胶的过程中对其进行长纤维增强处理，其中，该长纤维增强处理的方式为：预先将纤维制备成预制件，再将所制备的气凝胶倒入并充满预制件中，依次经凝胶、老化、干燥处理得到所需的气凝胶复合材料。
一种气凝胶纤维毡，包括有上述所制的气凝胶复合材料以及玻璃纤棉毡，其中，所述玻璃纤棉毡作为气凝胶复合层的气凝胶载体，通过在玻璃纤棉毡上喷洒胶黏剂从而令气凝胶复合材料与玻璃纤棉毡相互粘合。
本发明采用上述的方案，其有益效果在于：透明、低密度、高孔隙率；通过将气凝胶复合材料与玻璃纤棉毡相互粘合，使气凝胶材料的性能通过互补得到提高。纤维具有较低的密度和较高的抗拉及抗压强度，是一种应用广泛的增强体材料，纤维与气凝胶有效复合可得到既保持气凝胶优异性能，又具有一定机械强度的二氧化硅气凝胶复合材料，其中纤维增强体的加入为气凝胶骨架提供力学支撑，改善了气凝胶的力学性能，使气凝胶材料的弹性模量提高，有效避免了干燥时凝胶的过度收缩和孔洞结构坍塌，使气凝胶复合材料具有较好的成型性和较小的体积收缩，提高了复合材料的孔隙率，降低了材料本身的密度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
在本实施例中，一种气凝胶，本实施例的气凝胶的制备方法如下：
以硅酸钠水溶液为原料，通过将该硅酸钠水溶液进行酸性浓缩后，利用超临界水配合再溶解二氧化硅，并且添加乙醇以用于交换二氧化硅孔隙中的水分，最后利用超临界流体干燥工艺制程所需的气凝胶，其中，所制备出的气凝胶导热系数（λ）小于0.020w/mk。
在本实施例中，可在制备气凝胶熔胶的过程中对其进行短切增强处理，其中，该短切增强处理的方式为：向溶胶中添加短切纤维，并加入预定量的表面活性剂作为分散剂进行搅拌，从而令短纤维分散在溶胶中，最后待溶胶快凝胶时倒入预设有的模具中进行凝胶及后处理后，得到所需的气凝胶复合材料。
此外，在本实施例中，还可以在制备气凝胶熔胶的过程中对其进行长纤维增强处理，其中，该长纤维增强处理的方式为：预先将纤维制备成预制件，再将所制备的气凝胶溶胶倒入并充满预制件中，依次经凝胶、老化、干燥处理得到所需的气凝胶复合材料；采用长纤维制备预制件与气凝胶溶胶复合的方式，用于改善短切纤维增强处理中存在有分散不均匀的问题，相较于短切增强处理属于更优选的技术方案。
此外，通过制备所需的气凝胶复合材料，为了解决单一气凝胶任性较差的问题，通过复合预设有的低密度的玻璃纤棉毡，从而克服单一气凝胶韧性较差的问题和单独玻纤增强相结构难于固定的问题。
在本实施例中，包括有上述所制的气凝胶复合材料以及玻璃纤棉毡，其中，玻璃纤棉毡作为气凝胶复合层的气凝胶载体，通过在玻璃纤棉毡上喷洒胶黏剂从而令气凝胶复合材料与玻璃纤棉毡相互粘合，粘合后再经过气凝胶陈化和干燥，从而得到所需的气凝胶纤维毡，其具备有以下优点：
1）优异的隔热效果，隔热效果比传统隔热材料优越 2-5 倍，而且寿命更长；
2）憎水性和可透气性，防止水分进入设备表面，但可以透过蒸汽；
3）操作简易，质轻，容易裁剪成各种形状以适应不同的保温要求，安装所需时间及人力更少；
4）节省运输费用，更少的包装体积可大大降低物流成本；
5）减少厚度，同等的隔热效果，厚度仅为传统材料的几分之一；
6）无机环保，材料整体为无机组成，废弃料可填埋处理。
以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种气凝胶，其特征在于：该气凝胶的制备是以硅酸钠水溶液为原料，通过将该硅酸钠水溶液进行酸性浓缩后，利用超临界水配合再溶解二氧化硅，并且添加乙醇以用于交换二氧化硅孔隙中的水分，最后利用超临界流体干燥工艺制程所需的气凝胶熔胶。
2.根据权利要求1所述的一种气凝胶，其特征在于：在制备气凝胶熔胶的过程中对其进行短切增强处理，其中，该短切增强处理的方式为：向溶胶中添加短切纤维，并加入预定量的表面活性剂作为分散剂进行搅拌，从而令短纤维分散在溶胶中，最后待溶胶快凝胶时倒入预设有的模具中进行凝胶及后处理后，得到所需的气凝胶复合材料。
3.根据权利要求1所述的一种气凝胶，其特征在于：在制备气凝胶熔胶的过程中对其进行长纤维增强处理，其中，该长纤维增强处理的方式为：预先将纤维制备成预制件，再将所制备的气凝胶倒入并充满预制件中，依次经凝胶、老化、干燥处理得到所需的气凝胶复合材料。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的气凝胶纤维毡，其特征在于：包括有上述权利要求1至3所制的气凝胶复合材料以及玻璃纤棉毡，其中，所述玻璃纤棉毡作为气凝胶复合层的气凝胶载体，通过在玻璃纤棉毡上喷洒胶黏剂从而令气凝胶复合材料与玻璃纤棉毡相互粘合。
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