CN111375358A - 用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法 - Google Patents
用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111375358A CN111375358A CN202010270839.2A CN202010270839A CN111375358A CN 111375358 A CN111375358 A CN 111375358A CN 202010270839 A CN202010270839 A CN 202010270839A CN 111375358 A CN111375358 A CN 111375358A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gel
- sol
- silicon
- liquid
- composite material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 58
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 58
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 11
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/0091—Preparation of aerogels, e.g. xerogels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J14/00—Chemical processes in general for reacting liquids with liquids; Apparatus specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
- B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
- B01J4/002—Nozzle-type elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
- B01J4/008—Feed or outlet control devices
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，液体硅源和液体催化剂采用流量控制单元分别精准控制其流量，并通过流量比值联锁实现自动控制；本发明不仅提高硅基气凝胶复合材料的凝胶效率，而且有效控制浸胶盒底部的废胶产生，避免废胶堵塞浸胶盒，提高原料的利用。同时液体硅源和液体催化剂流量实现精准联锁自动控制，有利于控制凝胶速度，保证凝胶的正常连续化生产。
Description
技术领域
本发明涉及硅基气凝胶复合材料生产中的凝胶反应方法。
背景技术
在硅基气凝胶复合材料生产过程中，凝胶反应是重要的操作步骤，关系到硅基气凝胶复合材料的生产质量、生产效率和生产成本。
目前，公知的硅基气凝胶复合材料生产中，凝胶反应的装置和方法是：液体硅源和液体催化剂分别直接进入混合器03。在混合器中进行混合，形成溶胶，然后以一定的流速涂在底平浸胶盒04中的固体基材表面。液体溶胶浸透固体基材，在固体基材骨架中进行凝胶反应，生成硅基气凝胶复合材料。
公知的硅基气凝胶复合材料生产中的凝胶反应，液体硅源和液体催化剂的流量无法按比例控制调节，进入混合器中混合后，直接涂在底平浸胶盒中的固体基材表面。该生产过程将产生过量凝胶，影响固体基材在浸胶盒的直线运动，以及溶胶在固体基材中的均匀分布，影响硅基气凝胶复合材料的产品质量。过量的溶胶沉降到浸胶盒底部，浸胶盒底部的废胶产生，废胶堵塞浸胶盒，需要定期清理浸胶盒，不利于控制凝胶速度，无法保证凝胶的正常连续化生产，同时降低了原料的有效利用。
公知的硅基气凝胶复合材料凝胶工艺流程如附图1所示。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，该方法不仅提高硅基气凝胶复合材料的凝胶效率；同时原料液体硅源和液体催化剂流量实现精准联锁自动控制，有利于控制凝胶速度，保证正常连续化生产。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，其特征是液体硅源和液体催化剂采用流量控制单元分别精准控制其流量，并通过流量比值联锁实现自动控制；硅源液体和催化剂液体在喷射混合器中充分混合，经一次凝胶分布器均匀喷射在浸胶盒的固体基材表面，溶胶在基材骨架上进行凝胶反应，生成硅基气凝胶复合材料；过量的溶胶沉降到底部带有坡度浸胶盒下部，进入回用溶胶加压单元，通过加压以后，进入回用溶胶喷射器，从二次凝胶分布器喷出，在浸胶盒的固体基材间隙进行二次凝胶反应。
本发明的效果：
本发明可以有效提高硅基气凝胶复合材料的凝胶效率；而且有效控制浸胶盒底部的废胶产生，避免废胶堵塞浸胶盒，维持固体基材在浸胶盒的直线运动，减少了定期清理浸胶盒的工作，保证凝胶的正常连续化生产。同时，通过对回收溶胶的二次凝胶有效利用，提高了原料的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是公知的硅基气凝胶复合材料凝胶工艺流程图。
图2是本发明工艺流程图。
附图标号说明:01液体硅源流量控制单元、02液体催化剂的流量控制单元、03混合器、04浸胶盒、05回收溶胶加压单元、06回收溶胶喷射器、07联锁单元、08一次凝胶分布器、09二次凝胶分布器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细描述。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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明的具体实施体现在三方面：(1)液体硅源和液体催化剂采用流量控制单元分别精准控制其流量，并通过流量比值联锁实现自动控制；(2)硅源液体和催化剂液体在喷射混合器中充分混合，然后经一次凝胶分布器，以一定的流速均匀喷射在浸胶盒的固体基材表面，保证固体基材的充分浸透，溶胶在基材骨架上进行凝胶反应，生成硅基气凝胶复合材料；(3)过量的溶胶沉降到浸胶盒底部，进入回用溶胶加压单元，通过加压以后，进入回用溶胶喷射器，经二次凝胶分布器以一定的速度喷洒在浸胶盒的固体基材间隙中，进行二次凝胶反应。
本发明如附图2所示，包括以下步骤：
步骤1，液体硅源通过液体硅源流量控制单元01进入喷射混合器03，流量信号输送至联锁单元07，按照设定的比值进行计算，输出液体催化剂的流量信号到液体催化剂流量控制单元02，液体催化剂流量控制单元接收信号，控制液体催化剂的流量进入喷射混合器03。硅基气凝胶复合材料生产，硅源和催化剂的体积流量比值位5:1～30:1，优选8:1～20:1。
步骤2，液体硅源和液体催化剂进入喷射混合器03后，喷射混合器采用静态混合器，优选管式喷射混合器；在喷射混合器03中进行充分的混合，形成溶胶，然后以一定的流速从一次凝胶分布器08喷洒出溶胶，均匀喷涂在底面坡度浸胶盒04中的固体基材表面，喷洒流速为0.5～4m/s，优选0.8～2.5m/s。
步骤3，液体溶胶充分浸透固体基材，在固体基材骨架中进行凝胶反应，生成硅基气凝胶复合材料，通过底面坡度浸胶盒04的液位控制回收溶胶加压单元05开启频次，开启频次为1～15min/次，优选3～10min/次，回收底面坡度浸胶盒04底部的溶胶，防止溶胶在底面坡度浸胶盒04底部凝胶成固体。同时，底面坡度浸胶盒04底板采用一定坡度坡向回收溶胶加压单元05，坡度取值1％～15％的坡度，优选3％～10％；回收溶胶加压单元05采用无留存液体形式，优选气源驱动。
步骤4，回收溶胶进入回收溶胶喷射器06，从回收溶胶喷射器06输送至到二次凝胶分布器09，从二次凝胶分布器出口以一定的流速喷出，流速取0.5～3m/s，优选流速0.8～2m/s，在固体基材间隙中完成二次凝胶，提高凝胶的效率。
通过以上步骤方法，不仅提高硅基气凝胶复合材料的凝胶效率，而且有效控制浸胶盒底部的废胶产生，避免废胶堵塞浸胶盒，阻止固体基材在浸胶盒的直线运动，减少了定期清理浸胶盒的工作，保证凝胶的正常连续化生产。同时原料液体硅源和液体催化剂流量实现精准联锁自动控制，有利于控制凝胶速度，保证产品质量，并提高原料的利用率。
需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。
凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，其特征是液体硅源和液体催化剂采用流量控制单元分别精准控制其流量，并通过流量比值联锁实现自动控制；硅源液体和催化剂液体在喷射混合器中充分混合，经一次凝胶分布器均匀喷射在底面坡度浸胶盒的固体基材表面，溶胶在基材骨架上进行凝胶反应，生成硅基气凝胶复合材料；过量的溶胶沉降到底面坡度浸胶盒底部，进入回用溶胶加压单元，通过加压以后，进入回用溶胶喷射器，从二次凝胶分布器喷出，在底面坡度浸胶盒的固体基材间隙进行二次凝胶反应。
2.根据权利要求1所述的用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1，液体硅源通过液体硅源流量控制单元进入喷射混合器，流量信号输送至联锁单元，按照设定的比值进行计算，输出液体催化剂的流量信号到液体催化剂流量控制单元，液体催化剂流量控制单元接收信号，控制液体催化剂的流量进入喷射混合器；
步骤2，液体硅源和液体催化剂进入喷射混合器后，在喷射混合器中进行充分的混合，形成溶胶，然后以一定的流速从一次凝胶分布器喷洒出溶胶，均匀喷涂在底面坡度浸胶盒中的固体基材表面；
步骤3，液体溶胶充分浸透固体基材，在固体基材骨架中进行凝胶反应，生成硅基气凝胶复合材料，通过底面坡度浸胶盒的液位控制回收溶胶加压单元开启频次，回收底面坡度浸胶盒底部的溶胶，防止溶胶在底面坡度浸胶盒底部凝胶成固体，同时，底面坡度浸胶盒底板采用一定坡度坡向回收溶胶加压单元；
步骤4，回收溶胶进入回收溶胶喷射器，从回收溶胶喷射器输送至到二次凝胶分布器，从二次凝胶分布器出口以一定的流速喷出，在固体基材间隙中完成二次凝胶，提高凝胶的效率。
3.根据权利要求2所述的一种用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，其特征是：所述的步骤1中，硅基气凝胶复合材料生产，硅源和催化剂的体积流量比值为5:1～30:1。
4.根据权利要求3所述的一种用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，其特征是：所述的步骤1中，硅基气凝胶复合材料生产，硅源和催化剂的体积流量比值为8:1～20:1。
5.根据权利要求2所述的一种用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，其特征是：所述的步骤2中一次凝胶分布器喷洒溶胶的喷洒流速为0.5～4m/s。
6.根据权利要求5所述的一种用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，其特征是：所述的步骤2中一次凝胶分布器喷洒溶胶的喷洒流速为0.8～2.5m/s。
7.根据权利要求2所述的一种用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，其特征是：所述的步骤3中描述的控制回收溶胶加压单元开启频次为1～15min/次；坡度取值1％～15％；回收溶胶加压单元05采用无留存液体形式，优选气源驱动。
8.根据权利要求7所述的一种用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，其特征是：所述的步骤3中描述的控制回收溶胶加压单元开启频次为3～10min/次；坡度取值3％～10％。
9.根据权利要求2所述的一种用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，其特征是：所述的步骤4中描述的二次凝胶分布器出口以一定的流速喷出，流速取0.5～3m/s。
10.根据权利要求9所述的一种用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法，其特征是：所述的步骤4中描述的二次凝胶分布器出口以一定的流速喷出，流速取0.8～2m/s。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010270839.2A CN111375358B (zh) | 2020-04-08 | 2020-04-08 | 用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010270839.2A CN111375358B (zh) | 2020-04-08 | 2020-04-08 | 用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111375358A true CN111375358A (zh) | 2020-07-07 |
| CN111375358B CN111375358B (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=71213924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010270839.2A Active CN111375358B (zh) | 2020-04-08 | 2020-04-08 | 用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111375358B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060084707A1 (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Aspen Aerogels, Inc. | Methods for manufacture of aerogels |
| JP2011190136A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Asahi Kagaku Kk | エアロゲルシート製造装置 |
| KR20120043329A (ko) * | 2010-10-26 | 2012-05-04 | 엠파워(주) | 다공성 실리카 분말을 이용한 에어로겔 매트 제조방법 및 에어로겔 매트 |
| KR101506096B1 (ko) * | 2013-11-08 | 2015-03-25 | 지오스 에어로겔 리미티드 | 적층방식을 이용한 에어로겔이 함침된 단열원단의 제조장치 및 제조방법 |
| CN105271403A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-01-27 | 哈尔滨工业大学 | 二次凝胶法结合常压干燥制备氧化锆气凝胶的方法 |
| KR20170096514A (ko) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 주식회사 엘지화학 | 에어로겔 시트의 제조방법 및 장치 |
| CN110483004A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-11-22 | 航天海鹰(镇江)特种材料有限公司 | 一种胶液再利用的气凝胶制备方法 |
| CN110775980A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-11 | 鑫创新材料科技(徐州)有限公司 | 一种气凝胶的高效制备方法及其应用 |
-
2020
- 2020-04-08 CN CN202010270839.2A patent/CN111375358B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060084707A1 (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Aspen Aerogels, Inc. | Methods for manufacture of aerogels |
| JP2011190136A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Asahi Kagaku Kk | エアロゲルシート製造装置 |
| KR20120043329A (ko) * | 2010-10-26 | 2012-05-04 | 엠파워(주) | 다공성 실리카 분말을 이용한 에어로겔 매트 제조방법 및 에어로겔 매트 |
| KR101506096B1 (ko) * | 2013-11-08 | 2015-03-25 | 지오스 에어로겔 리미티드 | 적층방식을 이용한 에어로겔이 함침된 단열원단의 제조장치 및 제조방법 |
| CN105271403A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-01-27 | 哈尔滨工业大学 | 二次凝胶法结合常压干燥制备氧化锆气凝胶的方法 |
| KR20170096514A (ko) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 주식회사 엘지화학 | 에어로겔 시트의 제조방법 및 장치 |
| CN110483004A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-11-22 | 航天海鹰(镇江)特种材料有限公司 | 一种胶液再利用的气凝胶制备方法 |
| CN110775980A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-11 | 鑫创新材料科技(徐州)有限公司 | 一种气凝胶的高效制备方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111375358B (zh) | 2024-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106477611B (zh) | 一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法 | |
| CN102416373B (zh) | 一种塑胶基材的表面高光涂装工艺 | |
| CN102733823B (zh) | 一种矿用湿式喷射混凝土的方法 | |
| CN100566961C (zh) | 一种制作发泡砖的发泡机 | |
| CN202212405U (zh) | 基于超高压水射流技术可产业化回收废旧轮胎的装置 | |
| CN111375358A (zh) | 用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的方法 | |
| CN212348673U (zh) | 用于硅基气凝胶复合材料生产中提高凝胶效率的装置 | |
| CN201552469U (zh) | 水刀切割控制装置 | |
| CN214183129U (zh) | 一种利用氯硅烷残液与壳聚糖制备复合硅吸附剂的设备 | |
| CN110255596A (zh) | 一种制备碳酸钙的连续碳酸化工艺 | |
| JPH11244678A (ja) | 消石灰水溶液の生成方法及びその装置 | |
| CN113683112A (zh) | 一种矿化二氧化碳的方法在处理皂化渣中的应用 | |
| CN206535485U (zh) | 一种用于固体粉剂水溶肥料生产过程中消除粉尘的喷洒设备 | |
| ES8203065A1 (es) | Procedimiento y dispositivo para la obtencion de oxido de plomo industrial otrosi se hace constar que el procedimien- to y dispositivo que se reivindican en esta patente son in- separables y constituyen un solo objeto | |
| CN206359488U (zh) | 煤气湿式催化氧化法脱硫母液的压力溶气再生设备 | |
| CN102784922A (zh) | 细铟粉的制取方法 | |
| CN114634588B (zh) | 聚氯乙烯的生产方法 | |
| CN1006602B (zh) | 排烟脱硫方法 | |
| CN112452304B (zh) | 利用氯硅烷残液与壳聚糖制备复合硅吸附剂的方法及设备 | |
| CN115959696B (zh) | 一种基于蒸汽直接加热的制备碳酸钙和硫酸铵的方法 | |
| CN216092809U (zh) | 一种适用于干法乙炔发生器的密闭循环水系统 | |
| CN210674622U (zh) | 一种矿粉的除尘回收装置 | |
| CN207951387U (zh) | 一种喷射型加料装置 | |
| CN112142939B (zh) | 一种聚氨酯的混合发泡方法 | |
| CN217221502U (zh) | 一种纳米碳酸钙的碳化反应系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |