CN110862255A - 一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺及应用 - Google Patents

一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气凝胶毡复合材料的生产工艺及应用，其制备方法为：(1)取原料：溶胶原料、纤维基材，连续混合进行溶胶复合；(2)溶胶复合体在定量的碱液作为催化剂作用下，连续混合形成固化为凝胶；(3)将凝胶再进行干燥，形成气凝胶毡；(4)将干燥的气凝胶毡、热熔胶、复合材料和辅料连续送入热熔涂布机进行复合；(5)将热涂后的气凝胶复合材料进行连续定型加工和包装，即完成制作。本发明增强了气凝胶粉在复合材料上的黏着力，提升气凝胶毡产品品质；通过多种材料复合，在原有的优良的隔热隔音基础上，进一步提升综合力学性能，可广泛应用于建筑装潢材料、热力管网材料、新能源汽车和家电领域。

Description

一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺及应用
技术领域
本发明涉及气凝胶材料制造领域，具体是一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺及应用。
背景技术
气凝胶是一种由纳米量级胶粒或高聚物分子相互聚集构成纳米多孔骨架，并在孔洞中充满气态分散介质的一种高分散固态材料，其孔隙率最高可达99％以上，孔洞和骨架尺寸一般在1-100nm之间，并且具有独特的力、热、光、电、声等方面的性能，可广泛应用于保温阳热工程、粒子检测器、高速粒子收集、催化剂及催化剂载体等方面。
纤维复合气凝胶大幅提高了气凝胶的力学性能(强度、成型性、柔韧性)，但是由于纤维的分割作用，气凝胶多以小颗粒的形式嵌入纤维体的缝隙中，表面的小颗粒在生产和使用过程中极易掉出。纳米级的小颗粒对人有潜在的危害，并且随着颗粒的脱落，气凝胶基材料性能也会下降，将影响其使用效果和寿命。单独气凝胶毡的一些力学性能不适用与一些领域如新能源、军工等的特殊指标要求，需要进行性能改进。
目前通常的防脱粉方案是采用玻纤布、铝箔布等贴敷在气凝胶纤维毡表面，这种方式人工成本高，不利于大规模生产，并且正反面贴敷后材料的力学性能差，柔性降低，不好卷曲、弯折，储运、施工安装不够方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺及应用，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采用的技术方案是：一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺，包括以下步骤：
(1)按重量份配比称取以下原料：溶胶1-500份、热熔胶0-300份、复合材料1-200份和纤维基材100-1000份，将这些原料连续混合进行溶胶复合；
(2)溶胶复合体在定量的碱液作为催化剂作用下，连续混合形成固化为凝胶；
(3)将凝胶再进行干燥，形成气凝胶毡；
(4)将干燥的气凝胶毡、热熔胶、复合材料和辅料连续送入热熔涂布机进行复合，复合温度为0-300℃；
(5)将热涂后的气凝胶复合材料进行连续定型加工和包装，即完成制作。
优选地，所述步骤(3)中的干燥方法包括包括常压热风干燥、超临界干燥、微波干燥或者负压干燥中的一种或几种配合。
优选地，所述步骤(4)中的复合温度为100-250℃。
优选地，所述溶胶为二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化镁或氧化锶中的一种或以上复合而成。
优选地，所述复合材料为聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、涤纶、丙纶、锦纶、玻纤布、铝箔布、聚四氟、聚苯材料、EVA中的一种或多种混合而成，所述复合材料的厚度为0.1mm-300mm，层数为2-20层。
优选地，所述复合材料的厚度为3mm-20mm，层数为3-5层。
优选地，所述纤维基材由玻璃纤维、陶瓷纤维、预氧丝纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维或碳纤维中的一种或多种制成。
优选地，所述定型加工包括裁剪、多层叠加、结合定型外壳做定制件。
本发明还提供了一种气凝胶毡复合材料的应用，所述气凝胶毡复合材料可用于建筑装潢材料、热力管网材料、新能源汽车和家电领域。
本发明的一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺及应用，增强了气凝胶粉在复合材料上的黏着力和力学性能，降低了其在运输、安装、使用过程中的粉尘污染，保障了使用者的生命健康；同时，本发明生产流程短，步骤精简有效，有利于降低成本并大规模生产，且制成的复合材料柔性好，易卷曲，方便运输和施工。通过多种材料复合，在原有的优良的隔热隔音基础上，进一步提升综合力学性能，可广泛应用于建筑装潢材料、热力管网材料、新能源汽车和家电领域。
附图说明
图1是本发明的生产工艺流程图；
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按如下步骤制造气凝胶复合材料:
(1)按重量份配比称取以下原料：溶胶500份、热熔胶300份、复合材料200份和纤维基材1000份，将这些原料连续混合进行溶胶复合；
所述溶胶为二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化镁和氧化锶复合而成。
所述复合材料为聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、涤纶、丙纶、锦纶、玻纤布、铝箔布、聚四氟、聚苯材料、EVA混合而成，所述复合材料的厚度为300mm，层数为20层。
所述纤维基材由玻璃纤维、陶瓷纤维、预氧丝纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维或碳纤维制成。
(2)溶胶复合体在定量的碱液作为催化剂作用下，连续混合形成固化为凝胶；
(3)将凝胶再进行常压热风干燥，形成气凝胶毡；
(4)将干燥的气凝胶毡、热熔胶、复合材料和辅料连续送入热熔涂布机进行复合，复合温度为250℃；
(5)将热涂后的气凝胶复合材料进行连续定型加工和包装，即完成制作。
本实施例所制造的气凝胶复合材料的多个参数如表1所示。
实施例2
按如下步骤制造气凝胶复合材料:
(1)按重量份配比称取以下原料：溶胶1份、复合材料1份和纤维基材100份，将这些原料连续混合进行溶胶复合；
所述溶胶为氧化铁、氧化锌、氧化镁和氧化锶复合而成。
所述复合材料为锦纶、玻纤布、铝箔布、聚四氟、聚苯材料、EVA混合而成，所述复合材料的厚度为0.1mm，层数为2层。
所述纤维基材由玻璃纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维和碳纤维制成。
(2)溶胶复合体在定量的碱液作为催化剂作用下，连续混合形成固化为凝胶；
(3)将凝胶再进行超临界干燥，形成气凝胶毡；
(4)将干燥的气凝胶毡、热熔胶、复合材料和辅料连续送入热熔涂布机进行复合，复合温度为150℃；
(5)将热涂后的气凝胶复合材料进行连续定型加工和包装，即完成制作。
本实施例所制造的气凝胶复合材料的多个参数如表1所示。
实施例3
按如下步骤制造气凝胶复合材料:
(1)按重量份配比称取以下原料：溶胶250份、热熔胶250份、复合材料100份和纤维基材250份，将这些原料连续混合进行溶胶复合；
所述溶胶为二氧化硅氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化镁和氧化锶复合而成。
所述复合材料为聚乙烯、聚丙烯、聚酯、混合而成，所述复合材料的厚度为250mm，层数为5层。
所述纤维基材由玻璃纤维、陶瓷纤维、莫来石纤维、聚酯纤维和碳纤维制成。
(2)溶胶复合体在定量的碱液作为催化剂作用下，连续混合形成固化为凝胶；
(3)将凝胶再进行负压干燥，形成气凝胶毡；
(4)将干燥的气凝胶毡、热熔胶、复合材料和辅料连续送入热熔涂布机进行复合，复合温度为250℃；
(5)将热涂后的气凝胶复合材料进行连续定型加工和包装，即完成制作。
本实施例所制造的气凝胶复合材料的多个参数如表1所示。
实施例4
按如下步骤制造气凝胶复合材料:
(1)按重量份配比称取以下原料：溶胶400份、热熔胶250份、复合材料180份和纤维基材480份，将这些原料连续混合进行溶胶复合；
所述溶胶为二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、氧化钛、氧化铁和氧化锶复合而成。
所述复合材料为聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、涤纶、丙纶、锦纶、玻纤布、铝箔布混合而成，所述复合材料的厚度为280mm，层数为15层。
所述纤维基材由玻璃纤维、陶瓷纤维、预氧丝纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维和碳纤维制成。
(2)溶胶复合体在定量的碱液作为催化剂作用下，连续混合形成固化为凝胶；
(3)将凝胶再进行微波干燥，形成气凝胶毡；
(4)将干燥的气凝胶毡、热熔胶、复合材料和辅料连续送入热熔涂布机进行复合，复合温度为110℃；
(5)将热涂后的气凝胶复合材料进行连续定型加工和包装，即完成制作。
本实施例所制造的气凝胶复合材料的多个参数如表1所示。
实施例5
按如下步骤制造气凝胶复合材料:
(1)按重量份配比称取以下原料：溶胶110份、热熔胶120份、复合材料150份和纤维基材220份，将这些原料连续混合进行溶胶复合；
所述溶胶为二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、氧化钛、氧化镁和氧化锶复合而成。
所述复合材料为聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、涤纶、丙纶、锦纶、玻纤布、铝箔布、聚四氟、聚苯材料、EVA混合而成，所述复合材料的厚度为115mm，层数为10层。
所述纤维基材由玻璃纤维、陶瓷纤维、预氧丝纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维和碳纤维制成。
(2)溶胶复合体在定量的碱液作为催化剂作用下，连续混合形成固化为凝胶；
(3)将凝胶再进行干燥，形成气凝胶毡；
(4)将干燥的气凝胶毡、热熔胶、复合材料和辅料连续送入热熔涂布机进行复合，复合温度为119℃；
(5)将热涂后的气凝胶复合材料进行连续定型加工和包装，即完成制作。
本实施例所制造的气凝胶复合材料的多个参数如表1所示。
表1 各实施例生产的二氧化硅气凝胶毡复合材料性能参数对照表
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
密度(kg/m<sup>3</sup>) 150 200 100 250 120
热导系数(W/m.K) 0.025 0.032 0.026 0.020 0.33
耐火等级 A1 A1 A1 A1 A1
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份配比称取以下原料：溶胶1-500份、热熔胶0-300份、复合材料1-200份和纤维基材100-1000份，将这些原料连续混合进行溶胶复合；
(2)溶胶复合体在定量的碱液作为催化剂作用下，连续混合形成固化为凝胶；
(3)将凝胶再进行干燥，形成气凝胶毡；
(4)将干燥的气凝胶毡、热熔胶、复合材料和辅料连续送入热熔涂布机进行复合，复合温度为0-300℃；
(5)将热涂后的气凝胶复合材料进行连续定型加工和包装，即完成制作。
2.根据权利要求1所述的一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺，其特征在于，所述步骤(3)中的干燥方法包括包括常压热风干燥、超临界干燥、微波干燥或者负压干燥中的一种或几种配合。
3.根据权利要求1所述的一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺，其特征在于，所述步骤(4)中的复合温度为100-250℃。
4.根据权利要求1所述的一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺，其特征在于，所述溶胶为二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化镁或氧化锶中的一种或以上复合而成。
5.根据权利要求1所述的一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺，其特征在于，所述复合材料为聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、涤纶、丙纶、锦纶、玻纤布、铝箔布、聚四氟、聚苯材料、EVA中的一种或多种混合而成，所述复合材料的厚度为0.1mm-300mm，层数为2-20层。
6.根据权利要求4所述的一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺，其特征在于，所述复合材料的厚度为3mm-20mm，层数为3-5层。
7.根据权利要求1所述的一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺，其特征在于，所述纤维基材由玻璃纤维、陶瓷纤维、预氧丝纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维或碳纤维中的一种或多种制成。
8.根据权利要求1所述的一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺，其特征在于，所述定型加工包括裁剪、多层叠加、结合定型外壳做定制件。
9.一种气凝胶毡复合材料的应用，其特征在于，所述气凝胶毡复合材料可用于建筑装潢材料、热力管网材料、新能源汽车和家电领域。
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