CN111375358B - 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
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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 (6)
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，溶胶在固体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；
具体包括以下步骤：
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，其中，硅源和催化剂的体积流量比值为8:1～20:1；
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；其中，控制回收溶胶加压单元开启频次为3～10min/次；所述回收溶胶加压单元采用无留存液体形式的气源驱动；所述坡度的取值1％～15％；
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。
2.根据权利要求1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。
3.根据权利要求1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。
4.根据权利要求1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中描述的坡度取值3％～10％。
5.根据权利要求1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。
6.根据权利要求1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。
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