CN110106695A - 一种二氧化硅纳米保温绝热毡 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化硅纳米保温绝热毡，包括二氧化硅保温毡和包覆于所述二氧化硅保温毡外表面的纳米保温层，所述纳米保温层的外表面设置有防水层，所述纳米保温层的配方比例按重量份计如下：纳米二氧化硅20‑40份、蒙脱石40‑60份、草酸0.1‑0.5份、尿素0.2‑0.8份和PEG 0.2‑0.8份，所述防水层包括甲基硅酸钾和水性丙烯酸，所述甲基硅酸钾和水性丙烯酸的质量比为1：（0.5‑1），本发明利用蒙脱石代替了大部分二氧化硅气凝胶，有效的降低了生产成本，简化了制备工艺，适合推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及保温绝热毡技术领域，尤其涉及一种二氧化硅纳米保温绝热毡。
背景技术
常用的绝热材料如石棉、玻璃棉、岩棉、硅酸铝纤维、微孔硅酸钙、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩等材料，在常温下有较低的导热系数，但随着温度的升高，它的热导率也会快速递升，特别在高温区热导率递升更快。
随着科学技术的进步，纳米孔绝热材料也逐步被应用，它与普通绝热材料的明显区别，在于比静止空气更低的热导率，并且随着温度的升高，特别在高温区热导率的递升远远低于常用绝热材料。通常纳米孔绝热材料由溶胶-凝胶法来制得硅气凝胶，但这种气凝胶的制备需要在高温高压下通过超临界干燥。虽经溶剂置换、溶剂清洗等改进工艺，仍需要在高压下干燥。因此纳米孔绝热材料虽然具有优异的绝热性能，但制备工艺复杂、能耗大、产量小、成本高，价格是普通绝热材料的几十倍，甚至上百倍，制约了纳米孔绝热材料的广泛应用。
因此，我们提出了一种二氧化硅纳米保温绝热毡用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种二氧化硅纳米保温绝热毡。
一种二氧化硅纳米保温绝热毡，包括二氧化硅保温毡和包覆于所述二氧化硅保温毡外表面的纳米保温层，所述纳米保温层的外表面设置有防水层；
所述纳米保温层由以下重量份的组分组成：纳米二氧化硅20-40 份、蒙脱石40-60 份、草酸0.1-0.5 份、尿素0.2-0.8份和PEG 0.2-0.8 份；
所述防水层包括甲基硅酸钾和水性丙烯酸，所述甲基硅酸钾和水性丙烯酸的质量比为1：（0.5-1）。
优选的，所述纳米二氧化硅为二氧化硅气凝胶，粒径为5nm-15nm。
优选的，所述蒙脱石为片状，蒙脱石的大小为200目-500目。
一种二氧化硅纳米保温绝热毡的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备纳米保温层混合浆料：向200份去离子水中依次加入纳米二氧化硅20-40 份、蒙脱石40-60 份、草酸0.1-0.5 份、尿素0.2-0.8份和PEG 0.2-0.8 份，并用高速分散机在1800-2400r/min 速度下搅拌10-15min，待用；
S2：浸泡处理：将二氧化硅保温毡放置到纳米保温层混合浆料进行浸泡处理，浸泡1-2h后捞出二氧化硅保温毡，进行沥干，待用；
S3：烘干处理：将S2中沥干后的二氧化硅保温毡放入真空干燥箱中，在温度100-120℃下，烘干4-6h，得到包覆有纳米保温层的二氧化硅保温毡；
S4：制备防水剂：将甲基硅酸钾粉末加入到水性丙烯酸溶液中，并加入适量的去离子水使得甲基硅酸钾粉末溶解，其中甲基硅酸钾和水性丙烯酸的质量比为1：（0.5-1）；
S5：防水层处理：向S3中得到的包覆有纳米保温层的二氧化硅保温毡上喷涂防水剂，喷涂完毕后进行晾干，待防水剂中的水性丙烯酸固化后得到二氧化硅纳米保温绝热毡。
优选的，所述S2中，浸泡处理时，通过超声波振荡器对纳米保温层混合浆料进行振荡。
优选的，所述S4中，甲基硅酸钾和去离子水的质量比为1：（2-3）。
优选的，所述S5中防水剂的喷涂量为（5ml-10ml）/m2。
本发明的有益效果是：
1、本发明利用蒙脱石代替了大部分二氧化硅气凝胶，有效的降低了生产成本，简化了制备工艺，适合推广使用。
2、本发明很好的利用了蒙脱石的片状结构，在超声波的作用下，使得蒙脱石均匀的包覆在二氧化硅保温毡的外侧，纳米二氧化硅能够对蒙脱石之间的间隙进行填充，蒙脱石与纳米二氧化硅相配合形成了一层致密的纳米保温层，有效的提高了二氧化硅保温毡的保温性能。
3、防水层能够提高二氧化硅纳米保温绝热毡的防水性能，延迟二氧化硅纳米保温绝热毡的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
一种二氧化硅纳米保温绝热毡，包括二氧化硅保温毡和包覆于所述二氧化硅保温毡外表面的纳米保温层，所述纳米保温层的外表面设置有防水层；
所述纳米保温层由以下重量份的组分组成：纳米二氧化硅20-40 份、蒙脱石40-60 份、草酸0.1-0.5 份、尿素0.2-0.8份和PEG 0.2-0.8 份；
进一步的，防水层包括甲基硅酸钾和水性丙烯酸，所述甲基硅酸钾和水性丙烯酸的质量比为1：（0.5-1）。
进一步的，纳米二氧化硅为二氧化硅气凝胶，粒径为5nm-15nm。
进一步的，蒙脱石为片状，蒙脱石的大小为200目-500目。
实施例1中，一种二氧化硅纳米保温绝热毡的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备纳米保温层混合浆料：向200kg去离子水中依次加入纳米二氧化硅20kg、蒙脱石40 kg、草酸0.1 kg、尿素0.2kg和PEG 0.2kg，PEG 的平均分子量为2000，并用高速分散机在1800r/min 速度下搅拌10min，待用；
S2：浸泡处理：将二氧化硅保温毡放置到纳米保温层混合浆料进行浸泡处理，浸泡1h后捞出二氧化硅保温毡，进行沥干，待用；
S3：烘干处理：将S2中沥干后的二氧化硅保温毡放入真空干燥箱中，在温度100℃下，烘干4h，得到包覆有纳米保温层的二氧化硅保温毡；
S4：制备防水剂：将甲基硅酸钾粉末加入到水性丙烯酸中，并加入适量的去离子水使得甲基硅酸钾粉末溶解，其中甲基硅酸钾和水性丙烯酸的质量比为1：0.5；
S5：防水层处理：向S3中得到的包覆有纳米保温层的二氧化硅保温毡上喷涂防水剂，喷涂完毕后进行晾干，待防水剂中的水性丙烯酸固化后得到二氧化硅纳米保温绝热毡。
所述S2中，浸泡处理时，通过超声波振荡器对纳米保温层混合浆料进行振荡。
所述S4中，甲基硅酸钾和去离子水的质量比为1：2。
所述S5中防水剂的喷涂量为5ml/m2。
实施例2中，一种二氧化硅纳米保温绝热毡的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备纳米保温层混合浆料：向200kg去离子水中依次加入纳米二氧化硅40 kg、蒙脱石60 kg、草酸0.5 kg、尿素0.8kg和PEG 0.8 kg，PEG 的平均分子量为2000，并用高速分散机在2400r/min 速度下搅拌15min，待用；
S2：浸泡处理：将二氧化硅保温毡放置到纳米保温层混合浆料进行浸泡处理，浸泡2h后捞出二氧化硅保温毡，进行沥干，待用；
S3：烘干处理：将S2中沥干后的二氧化硅保温毡放入真空干燥箱中，在温度120℃下，烘干6h，得到包覆有纳米保温层的二氧化硅保温毡；
S4：制备防水剂：将甲基硅酸钾粉末加入到水性丙烯酸中，并加入适量的去离子水使得甲基硅酸钾粉末溶解，其中甲基硅酸钾和水性丙烯酸的质量比为1：1；
S5：防水层处理：向S3中得到的包覆有纳米保温层的二氧化硅保温毡上喷涂防水剂，喷涂完毕后进行晾干，待防水剂中的水性丙烯酸固化后得到二氧化硅纳米保温绝热毡。
所述S2中，浸泡处理时，通过超声波振荡器对纳米保温层混合浆料进行振荡。
所述S4中，甲基硅酸钾和去离子水的质量比为1：3。
所述S5中防水剂的喷涂量为10ml/m2。
实施例3中，一种二氧化硅纳米保温绝热毡的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备纳米保温层混合浆料：向200kg去离子水中依次加入纳米二氧化硅30 kg、蒙脱石50 kg、草酸0.3 kg、尿素0.6kg和PEG 0.5 kg，PEG 的平均分子量为2000，并用高速分散机在2000r/min 速度下搅拌12min，待用；
S2：浸泡处理：将二氧化硅保温毡放置到纳米保温层混合浆料进行浸泡处理，浸泡1-2h后捞出二氧化硅保温毡，进行沥干，待用；
S3：烘干处理：将S2中沥干后的二氧化硅保温毡放入真空干燥箱中，在温度110℃下，烘干5h，得到包覆有纳米保温层的二氧化硅保温毡；
S4：制备防水剂：将甲基硅酸钾粉末加入到水性丙烯酸中，并加入适量的去离子水使得甲基硅酸钾粉末溶解，其中甲基硅酸钾和水性丙烯酸的质量比为1：（0.8；
S5：防水层处理：向S3中得到的包覆有纳米保温层的二氧化硅保温毡上喷涂防水剂，喷涂完毕后进行晾干，待防水剂中的水性丙烯酸固化后得到二氧化硅纳米保温绝热毡。
所述S2中，浸泡处理时，通过超声波振荡器对纳米保温层混合浆料进行振荡。
所述S4中，甲基硅酸钾和去离子水的质量比为1：2.5。
所述S5中防水剂的喷涂量为8ml/m2。
实施例1-3中，本发明利用了蒙脱石的片状结构，在超声波的作用下，使得蒙脱石均匀的包覆在二氧化硅保温毡的外侧，纳米二氧化硅能够对蒙脱石之间的间隙进行填充，蒙脱石与纳米二氧化硅相配合形成了一层致密的纳米保温层，有效的提高了二氧化硅保温毡的保温性能，防水层能够提高二氧化硅纳米保温绝热毡的防水性能，延迟二氧化硅纳米保温绝热毡的使用寿命。
实施例1-3中，二氧化硅纳米保温绝热毡的密度：240-280㎏/m³；导热系数：0.016-0.023W/m·k（常温）；抗拉强度：≥ 100KPa ；憎水率：≥ 98% 。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种二氧化硅纳米保温绝热毡，其特征在于，包括二氧化硅保温毡和包覆于所述二氧化硅保温毡外表面的纳米保温层，所述纳米保温层的外表面设置有防水层；
所述纳米保温层由以下重量份的组分组成：纳米二氧化硅20-40 份、蒙脱石40-60 份、草酸0.1-0.5 份、尿素0.2-0.8份和PEG 0.2-0.8 份；
所述防水层包括甲基硅酸钾和水性丙烯酸，所述甲基硅酸钾和水性丙烯酸的质量比为1：（0.5-1）。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅纳米保温绝热毡，其特征在于，所述纳米二氧化硅为二氧化硅气凝胶，粒径为5nm-15nm。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化硅纳米保温绝热毡，其特征在于，所述蒙脱石为片状，蒙脱石的大小为200目-500目。
4.一种根据权利要求1所述的二氧化硅纳米保温绝热毡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备纳米保温层混合浆料：向200份去离子水中依次加入纳米二氧化硅20-40 份、蒙脱石40-60 份、草酸0.1-0.5 份、尿素0.2-0.8份和PEG 0.2-0.8 份，并用高速分散机在1800-2400r/min 速度下搅拌10-15min，待用；
S2：浸泡处理：将二氧化硅保温毡放置到纳米保温层混合浆料进行浸泡处理，浸泡1-2h后捞出二氧化硅保温毡，进行沥干，待用；
S3：烘干处理：将S2中沥干后的二氧化硅保温毡放入真空干燥箱中，在温度100-120℃下，烘干4-6h，得到包覆有纳米保温层的二氧化硅保温毡；
S4：制备防水剂：将甲基硅酸钾粉末加入到水性丙烯酸中，并加入适量的去离子水使得甲基硅酸钾粉末溶解，其中甲基硅酸钾和水性丙烯酸的质量比为1：（0.5-1）；
S5：防水层处理：向S3中得到的包覆有纳米保温层的二氧化硅保温毡上喷涂防水剂，喷涂完毕后进行晾干，待防水剂中的水性丙烯酸固化后得到二氧化硅纳米保温绝热毡。
5.根据权利要求4所述的一种二氧化硅纳米保温绝热毡的制备方法，其特征在于，所述S2中，浸泡处理时，通过超声波振荡器对纳米保温层混合浆料进行振荡。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化硅纳米保温绝热毡的制备方法，其特征在于，所述S4中，甲基硅酸钾和去离子水的质量比为1：（2-3）。
7.根据权利要求4所述的一种二氧化硅纳米保温绝热毡的制备方法，其特征在于，所述S5中防水剂的喷涂量为（5ml-10ml）/m2。
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