CN111981248A - 一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，包括如下步骤：一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，第一步，剪切纳米微孔绝热毡；第二步，将剪切好的纳米微孔绝热毡包裹在物体表面；第三步，包裹后的纳米微孔绝热毡的接口进行对接。本发明的有益效果是：利用应用等离子微波干燥技术制备二氧化硅气凝胶包裹在管道上使管道达到保温标准。

Description

一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法

技术领域

本发明涉及气凝胶保温保冷材料技术领域，更具体地说涉及一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法。

背景技术

气凝胶材料作为保温保冷技术领域的代表性材料，逐渐引起了军事、航空航天、化工、节能、新能源等诸多领域的青睐。由于气凝胶材料基体表面具有良好的三维网络孔隙结构，在接触外部热源的过程中热流在气凝胶材料基体中传递时只能沿着气孔壁进行传递，其独特的高比表面积、高孔隙率结构使得该材料基体的热传导效果得到了最有效的抑制，气凝胶材料基体表面的热传导能力下降到接近最低极限，在-130℃到1200℃温度范围内皆可表现出良好的保温保冷效果。

目前，市场上使用范围最为广泛、技术最为成熟的保温爆冷型气凝胶为二氧化硅气凝胶，该类气凝胶在制备过程中经过溶胶、凝胶、老化等制备工艺的处理后，通常需要利用高温高压状态下的超临界干燥技术排除成品基体中未反应完全的液态浆料。由于超临界干燥工艺能耗相对较高、工序繁复、设备昂贵且可能导致安全事故发生的因素较多，极大的提高了二氧化硅气凝胶的生产成本、增加了生产过程中的危险系数，从而限制了二氧化硅气凝胶产品的大规模生产与推广领域。

随着节能减排意识的深入人心以及我国政府对于安全生产预防监管力度的逐渐增大，传统的超临界干燥工艺已经无法满足市场和生产单位的实际需求，此外，由于超临界干燥会不同程度上对气凝胶材料基体本身造成一定的伤害，严重时甚至会导致结构整体坍塌，破坏基体表面完善的三维网络结构，因此，寻找一种既能降低生产能耗、不伤害材料基体性能，又能有效提升生产工艺安全系数的干燥技术就成为目前国内外气凝胶材料制备过程中的热门课题。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法。

一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，包括如下步骤：

第一步，剪切纳米微孔绝热毡；

第二步，将剪切好的纳米微孔绝热毡包裹在物体表面；

第三步，包裹后的纳米微孔绝热毡的接口进行对接。

进一步，所述第三步中接口对接的方法为采用错缝对接、魔术贴粘结、拼接模式、插销式快接、槽口式对接、拉链式对接、搭扣式对接或者回字型卡扣对接中的任一种。

进一步，所述错缝对接接口的线性不局限于直线、波浪线。

进一步，所述魔术贴粘结不局限于错缝对接的接口。

进一步，所述拼接模式的形式不局限于：圆形、三角形、箭型、椭圆形、月牙形、锯齿形或不规则形。

进一步，所述拼接模式的形式不局限于：槽口式对接包含但不局限于单槽或多槽接口，且接口界面不局限于直线、波纹线。

进一步，所述纳米微孔绝热毡由二氧化硅气凝胶绝热材料制备而成，二氧化硅气凝胶绝热材料制备包括如下步骤：

步骤一，制备前驱体反应浆料：

步骤二，将所述第一步中所述前驱体反应浆料喷淋到柔性多孔材料基体表面；

步骤三，将所述第二步中得到的所述柔性多孔材料基体进行静置陈化；

步骤四，将所述第三步静置陈化后的柔性多孔材料基体进行等离子微波干燥；

步骤五，将所述第四步经过等离子微波干燥处理后的柔性多孔材料基体在常压条件下冷却至室温；

步骤六，将所述第五步中常压冷却后制备而成的单层气凝胶柔性多孔材料基体制备单层气凝胶成品/多层气凝胶成品。

本发明的有益效果为：

利用应用等离子微波干燥技术制备二氧化硅气凝胶包裹在管道上使管道达到保温标准；

在常压条件下应用等离子微波干燥技术制备二氧化硅气凝胶的方法，当二氧化硅前驱体浆料与柔性多孔材料充分浸润并挤压处理后，经过含有氧气或二氧化碳的等离子区间，在辉光放电的状态下利用等离子微波干燥技术激发热化为等离子，使得硅氧重新聚合附着在柔性材料表面，并控制射频速度来控制气相化学沉降速度，从而合成具有高比表面积、高孔隙率的二氧化硅气凝胶。应用等离子微波干燥技术能够有效替代超临界干燥法，生产工艺简化、安全系数较高、生产能耗下降、制备而成的二氧化硅气凝胶绝热材料结构完善、保温保冷效果良好，有利于气凝胶材料的大规模的工业化生产与推广。

附图说明

图1为实施例1搭缝位置的示意图；

图2为实施例1中轴向接缝搭接处的结构示意图；

图3为实施例1中玻璃丝布缠绕示意图；

图4为实施例1中内外层错缝方式的示意图；

图5为实施例1相邻错缝衔接的示意图；

图6(a)、6(b)、6(c)为实施例2的铺设方法示意图；

图7为实施例4的铺设示意图；

图8为气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法的工艺流程图；

图9为(a)-(b)为本发明所制备的二氧化硅气凝胶的电子显微镜图；

图10为前驱体反应浆料质量分数对二氧化硅气凝胶成品堆积密度的影响；

图11为前驱体反应浆料质量分数对二氧化硅气凝胶成品导热系数的影响。

图12为错缝对接接口方式示意图；

图13为魔术贴层方式示意图；

图14为拼接模式示意图；

图15为插销模式示意图；

图16槽口对接模式示意图；

图17为拉链式对接模式示意图；

图18为搭扣式对接模式示意图；

图19为回字卡扣对接模式示意图；

图中：

1、不允许的范围；2、允许的范围；3、纳米微孔绝热毡；4、搭接处；

5、玻纤布或铝箔胶带；6、MK保温层；7、管道；8、内层环向接缝；

9、外层环向接缝；10、第一层错缝衔接位置；11、第二层错缝衔接位置；

12、保温层；13、异径接头；14、错缝对接接口；15、魔术贴层；16、拼接口；

17、插销；18、槽口对接口；19、卡口。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，包括如下步骤：

第一步，剪切纳米微孔绝热毡；

第二步，将剪切好的纳米微孔绝热毡包裹在物体表面；

第三步，包裹后的纳米微孔绝热毡的接口进行对接。

如图12-19所示，所述第三步中接口对接的方法为采用错缝对接、魔术贴粘结、拼接模式、插销式快接、槽口式对接、拉链式对接、搭扣式对接或者回字型卡扣对接中的任一种，错缝对接接口14、魔术贴层15、拼接口16、插销17、槽口对接口18、卡口19如图所示。

所述错缝对接接口的线性不局限于直线、波浪线。

所述魔术贴粘结不局限于错缝对接的接口。

所述拼接模式的形式不局限于：圆形、三角形、箭型、椭圆形、月牙形、锯齿形或不规则形。进一步，所述拼接模式的形式不局限于：槽口式对接包含但不局限于单槽或多槽接口，且接口界面不局限于直线、波纹线。

一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，包括如下步骤：

第一步，剪切纳米微孔绝热毡；

第二步，轴向接缝搭接处，保温材料由上搭下，整圈所述纳米微孔绝热毡紧贴管道外壁，搭接处需压紧密实，同层每段纳米微孔绝热毡轴向搭缝位置和方向应一致；

第三步，所述第二步中，每段所述纳米微孔绝热毡先将起始端用镀锌铁丝或捆扎钢带固定住，再将另一端以同样方法固定在管道上，每段保温材料环向接缝应整齐，不得出现倾斜现象，然后在每段纳米孔保温材料中间进行加固捆扎；

第四步，敷设所述纳米微孔绝热毡时在环向接缝作挤缝处理，确保此处不产生缝隙；

第五步，每层所述纳米微孔绝热毡施工完毕后，可用玻璃丝布通过螺旋缠绕法将材料固定在管道上，缠绕方向应与保温材料搭接方向一致，缠绕平整，玻璃丝布搭接尺寸为应其宽度的1/2左右。

所述纳米微孔绝热毡由二氧化硅气凝胶绝热材料制备而成，二氧化硅气凝胶绝热材料制备包括如下步骤：

第一步，制备前驱体反应浆料：

第二步，将所述第一步中所述前驱体反应浆料喷淋到柔性多孔材料基体表面；

第三步，将所述第二步中得到的所述柔性多孔材料基体进行静置陈化；

第四步，将所述第三步静置陈化后的柔性多孔材料基体进行等离子微波干燥；

第五步，将所述第四步经过等离子微波干燥处理后的柔性多孔材料基体在常压条件下冷却至室温；

第六步，将所述第五步中常压冷却后制备而成的单层气凝胶柔性多孔材料基体制备单层气凝胶成品/多层气凝胶成品。

进一步，所述第三步中所述加固捆扎的间隔距离为200-300mm，整段保温材料最低不少于4道捆扎。

进一步，所述第五步中所述相邻两层轴向搭缝位置不得小于200mm。

进一步，所述第一步中，所述制备前驱体反应浆料的方法为：步骤一，将硅源、金属醇盐、醇类、亲水改性剂和遮光剂充分混合，其摩尔比为1:(0.01-1):(0.005-2):(0.01-1):(0.001-1)；步骤二，向混合溶液中加入去蒸馏水进行稀释，在1000-50000r/min条件下均匀搅拌1-30min，制得质量分数为2.5％、10％、15％、20％、25％、50％的反应浆料。

进一步，所述第二步中，所述前驱体反应浆料通过双面喷淋的方式喷淋到柔性多孔材料基体表面。

进一步，所述喷淋压力为0.01-5MPa℃，挤压时间为0.5-10min；优选地，喷淋压力为0.1-5MPa，挤压时间为2-10min；优选地，喷淋压力为0.05-2.5MPa℃，挤压时间为1-8min；优选地，喷淋压力为0.01-2MPa℃，挤压时间为0.5-5min。

进一步，所述静置陈化的温度为200-500℃，时间为20-60min；

优选地，所述静置陈化的温度为300-500℃，时间30-60min；

优选地，所述静置陈化的温度为200-400℃，时间30-40min；

优选地，所述静置陈化的温度为200-300℃，时间20-30min。

进一步，所述离子微波干燥的条件为：等离子微波控制温度为200-500℃，高频放电频率为1-50kHz，输出功率为10-2000W；

优选地，所述等离子微波控制温度为300-500℃，高频放电频率为1-50kHz，输出功率为10-2000W；

优选地，所述等离子微波控制温度为200-400℃，高频放电频率为2-20kHz，输出功率为50-1000W；

优选地，所述等离子微波控制温度为200-300℃，高频放电频率为2-15kHz，输出功率为100-500W。

进一步，所述第五步中，制备单层气凝胶成品的方法为：常压冷却后制备而成的单层气凝胶柔性多孔材料基体，根据使用尺寸直接收卷包装。

进一步，所述第五步中，制备多层气凝胶成品的方法为：在单层气凝胶柔性多孔材料基体表面进行粘合剂喷涂处理并与复合材料粘合后再进行收卷包装。

进一步，所述表面喷涂粘合剂包含但不局限于热敏胶、压敏胶、水性粘合剂以及有机粘合剂。

进一步，所述复合材料包含但不局限于气凝胶绝热毡、铝箔、纤维布以及碳纤维。

进一步，所述硅源为单一硅源或复合硅源或功能性硅源。

进一步，所述单一硅源包括但不局限于硅溶胶、白炭黑、硅微粉、硅粉、水玻璃、硅酸钠、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲基乙氧基硅烷以及甲基三甲氧基硅烷。

进一步，所述复合硅源包括但不限于二甲基二乙氧基硅烷-正硅酸乙酯和甲基三甲氧基硅烷-正硅酸甲酯。

进一步，所述功能性硅源包括但不限于氨丙基三乙氧基硅烷、疏丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙氨基)正丙基三甲氧基硅烷与正辛基三乙氧基硅烷。

进一步，所述金属醇盐包含但不局限于Si、Al、Ti、B、Ge、Zr、Y、Ca类金属醇盐。

进一步，所述醇类包含但不局限于甲醇、乙醇以及异丙醇。

进一步，所述亲水改性剂包含但不局限于甲基三乙氧基硅烷。

进一步，所述遮光剂包括但不局限于二氧化肽。

进一步，所述柔性多孔材料基体包括但不局限于玻纤毡、耐火毯、预氧丝以及纤维布。

实施例1

对保温管道施工

一、施工前准备

纳米微孔绝热毡应该储藏在干净、干燥和有防护设施的环境下。如果材料只能放在户外环境下，应选择地势较高处，底部不小于200mm的垫层或托板、托架，并用防水布或者是塑料布将它完全盖严。尽管纳米微孔绝热毡有很好的疏水性，但是储藏纳米微孔绝热毡及其制品必须采取防雨水措施。

表1工具辅助材料清单

二、施工前主要事项

纳米微孔绝热毡产品在运输、施工过程中会有粉尘出现(但这些粉尘的粒径远大于15微米，而且纳米微孔绝热毡是属于无定形二氧化硅结构，它不具有晶型结构，因此不会危害人体健康。)建议施工人员佩戴防尘口罩、防尘帽和手套或穿戴连体工作服，减少纳米微孔绝热毡粉末粘在身上时带来的“干燥感”。有风时还应佩戴防风眼罩，如不慎入眼，应立即用清水冲洗。

拧紧绑扎铁丝时，不得用力过猛，并应将铁丝头压平。

在地沟内安装绝热工程时，应预先检测沟内气体，确认无毒或无窒息气体后，方可进入。沟内不得有影响安全的物体或设施，并应有合格的照明。

需要绝热的设备、管道及其附件必须进行压力强度试验、严密性试验及防腐工程后才能进行绝热施工。

在有防腐、衬里的工业设备及管道上焊接绝热层的固定件时，焊接及焊后热处理必须在防腐、衬里和试压之前进行。

确保所有需要进行绝热的管道和设备表面的洁净和干燥。

施工前应对纳米微孔绝热毡及其制品的质量情况进行核查，确保纳米微孔绝热毡及其制品本身干净、干燥、绝热性能良好。

绝热工程施工人员应配备完善的劳动保护用品。

应配备绝热层、防潮层、保护层和预制品加工的施工工具。

施工场地应设置临时供水、供电等设施，道路应通畅，应有合适的加工场地，施工机具应匹配合理。

绝热层、防潮层、保护层材料及其制品所使用的辅助材料应准备齐全。

确认管径、管道长度及需要敷设的纳米微孔绝热毡的层数。

三、工作场地划分

为了绝热施工能高效的进行，我们建议独立设置一个裁剪区。在裁剪区内将纳米微孔绝热毡裁剪成施工所需的尺寸，裁剪后的尺寸要便于施工。裁剪区的设置应注意以下几点：

1、裁剪区应该有一些防护设施，防止材料损坏。

2、裁剪区应设置一张长宽合适的裁剪台或裁剪板，并准备一个放置材料的支架。

3、裁剪时应将整卷纳米微孔绝热毡，放置于支架上。然后将绝热材料平铺在支架前面的裁剪台上。

4、在裁剪台上，按施工要求的尺寸，选择美工刀或剪刀工具进行裁剪。

5、裁剪好的材料建议使用塑料布包好或盖好，便于运到施工区。

施工步骤:

1、施工前进行纳米微孔绝热毡的裁剪工作，对于裁剪长度可用卷尺或者其他测量工具量出管道的长度，并考虑轴向搭缝搭接尺寸30-50mm。裁剪长度为管道周长+搭接尺寸。每层施工都需要量尺寸进行裁剪尺寸，不得随意施工。

2、敷设的每段纳米微孔绝热毡的水平轴向搭缝位置不得布置在管道垂直中心线左方、右方和上方90°范围内(不允许的范围1)。如下图1所示，轴向搭缝位置在下侧90°范围内(允许的范围2)。图2所示为轴向接缝搭接处4，保温材料由上搭下，整圈纳纳米微孔绝热毡需以一定力度压紧使其紧贴管道外壁，尽量避免产生空隙，搭接处需压紧密实，同层每段纳米微孔绝热毡轴向搭缝位置和方向应一致。

3、每段纳纳米微孔绝热毡先将起始端用镀锌铁丝(Φ0.5mm或Φ1mm)或捆扎钢带固定住，不得由松动现象，再将另一端以同样方法固定在管道上，每段保温材料环向接缝应整齐，不得出现倾斜现象，然后在每段纳米孔保温材料中间进行加固捆扎，通常为200-300mm一道，整段保温材料最低不得少于4道捆扎，对于有鼓出或松动的地方应进行加强捆扎，捆扎点应处于轴向搭接处。

4、对于环向接缝可不做搭接处理，但在施工过程中敷设纳米微孔绝热毡时需在环向接缝作挤缝处理，确保此处不产生缝隙。

5、每层纳米微孔绝热毡施工完毕后，可用玻璃丝布通过螺旋缠绕法将材料固定在管道上，缠绕方向应与保温材料材料搭接方向一致，缠绕平整，玻璃丝布搭接尺寸为应其宽度的1/2左右。推荐使用宽度为30～40cm的玻璃丝布。

6、对于双层或多层纳米微孔绝热毡施工，应进行逐层捆扎，并采用内外层错缝方式，如图4所示。相邻两层轴向搭缝位置不得小于200mm，如图5所示。

7、对于复合式保温结构，外层传统保温材料的施工方法可参照以上纳米微孔绝热毡的施工，采取同层挤缝，内外层错缝。

8、当设计要求包覆铝箔玻纤布反射层时，可每二层纳米微孔绝热毡包覆一层铝箔玻纤布，具体也可根据设计要求在指定层数包覆，此时玻璃丝布缠绕可取消，用铝箔玻纤布缠绕替代，缠绕方式类同玻璃丝布缠绕，铝箔玻纤布反射面(光亮面)需朝内。

实施例2

对管道末端的施工

管道末端为焊接式或者法兰式时，可将纳米微孔绝热毡裁剪成末端需保温部位的形状，使敷设材料超出管道末端的长度大约等于管道保温所需厚度，其间可使用铁丝进行固定。封口处将纳米微孔绝热毡裁剪成管径大小的圆片，把这些圆片填补到管道末端，达到保温所需厚度即可，最后再敷设金属保护层。管道末端为盲板密封时，方法类似，如图6(a)、6(b)、6(c)所示方法敷设，也可使用可拆卸保温套的方式敷设。

实施例3

对支座、吊耳、支吊架的施工

将纳米微孔绝热毡裁剪成宽度、长度合适的长条，把裁切好的材料缠绕于需要保温的附件上，缠至保温所需厚度，使用镀锌铁丝或玻璃丝布捆扎固定，最后敷设金属保护层。

实施例4

对异径接头的施工

当异径接头的大端直径与小端管道敷设完纳米微孔绝热毡后的直径差值大于等于100mm时，可按钣金展开的方式裁切出合适尺寸的纳米微孔绝热毡包裹敷设，先使用镀锌铁丝捆扎固定，再使用玻璃丝布缠绕捆扎；当异径接头的大端直径与小端管道敷设好纳米微孔绝热毡后的直径差值小于100mm时，可按图7所示方法敷设，包裹完管道切掉多余的部分即可。与管道保温类似，敷设多层纳米微孔绝热毡时，相邻两层压缝、错缝敷设、逐层捆扎。

纳米微孔绝热毡剪切成梯形块和弧形块，梯形块的上底长为90-110mm，梯形块的下底长为240-260mm，梯形的高为168-188mm，梯形块两侧的对接口宽度为9-11mm；弧形块的内圆半径为131.6-151.6mm，外圆半径为324.8-344.8mm，弧形的宽为276-296mm。

优选地，纳米微孔绝热毡剪切成梯形块和弧形块，梯形块的上底长为100mm，梯形块的下底长为250mm，梯形的高为178mm，梯形块两侧的对接口宽度为10mm；弧形块的内圆半径为141.6mm，外圆半径为334.8mm，弧形的宽为286mm

实施例5

对三通的施工

根据三通的尺寸，按钣金展开的方式裁剪出合适尺寸的纳米微孔绝热毡，包裹敷设，使用镀锌铁丝捆扎。敷设多层纳米微孔绝热毡时，相邻两层应压缝敷设、逐层捆扎。

纳米微孔绝热毡剪切成长方形，长方形中心处剪出橄榄球状的孔，孔的长径为153.3-173.3mm，孔的短径为39.8-41.8mm，长方形的长为316.7-336.7mm，长方形的宽为200-220mm，橄榄球状的孔用于套设在三通阀垂直于其他两个水平通孔的垂直通孔上。

用于包裹在水平通孔表面处的纳米微孔绝热毡呈长条状，长度方向的一侧为波浪状，波浪的最高点与长度方向的另一侧边缘之间的距离为51.9-53.9mm，波浪最低点与长度方向的另一侧边缘之间的距离为95-115mm。

优选地，纳米微孔绝热毡剪切成长方形，长方形中心处剪出橄榄球状的孔，孔的长径为163.3mm，孔的短径为40.8mm，长方形的长为326.7mm，长方形的宽为210mm，橄榄球状的孔用于套设在三通阀垂直于其他两个水平通孔的垂直通孔上。

用于包裹在水平通孔表面处的纳米微孔绝热毡呈长条状，长度方向的一侧为波浪状，波浪的最高点与长度方向的另一侧边缘之间的距离为52.9mm，波浪最低点与长度方向的另一侧边缘之间的距离为105mm。

实施例6

对弯头的保温施工

对于45°和90°弯头的绝热施工，可通过钣金展开放样的方法将纳米微孔绝热毡加工成弧形的多节弯形(虾米腰)敷设。

1、通过直接包裹测量的方式确定各层纳米微孔绝热毡的长度。然后将加工好的虾米腰的中心线紧贴弯头的外径，从弯头切线处开始施工，先将第一节虾米腰用镀锌铁丝或玻璃丝布固定，然后再逐节固定下去。

2、双层或多层绝热层施工时，内外层应压缝敷设，逐层捆扎固定。最后敷设金属保护层。

3、钣金展开的敷设节数建议按下列表格2选取。

表2虾米节选取与弯头角度及管径对照表

实施例7

1、阀门、法兰的保温施工

设备或管道上的阀门、法兰和人孔等经常拆卸和检修部位的保温，宜用可拆卸式的保温套结构。保温套里层用纳米微孔绝热毡贴覆，外层敷设保护层。保温套所敷设材料厚度应与设备或管道保温层厚度一致。

(1)阀门

阀门的保温套结构宜为上方下半圆形式或制作成与阀门形状相匹配的外型。保温套外层可采用金属、玻璃钢、特种纤维布等材质做为保护层。阀门保温套两端与管道保温外保护层的搭接长度应等于管道保温的施工厚度。

(2)法兰

法兰的保温套结构应为圆柱形，由两半组成，尺寸稍大，保温套外层可采用金属、玻璃钢、特种纤维布等材质做为保护层。法兰保温套两端与管道保温外保护层的搭接长度应等于管道保温的施工厚度。

人孔的保温套一端封口，与设备相连一端不封口，下料成马鞍形，向外翻遍12～15mm，应使用金属做为保护层。保温套与设备相连一端采用自攻螺钉固定在设备的金属保护层外，接缝处用密封剂密封。人孔保温套两端与设备保温外保护层的搭接长度应不小于设备保温的施工厚度。

实施例8

如图8所示一种气凝胶保温保冷材料制备方法的具体步骤如下：

(a)制备前驱体反应浆料

将硅源、金属醇盐、醇类、亲水改性剂和遮光剂充分混合，其摩尔比为1：0.01：0.005：0.01：0.001，向混合溶液中加入去蒸馏水进行稀释，在1000r/min条件下均匀搅拌1min，制得质量分数为2.5％的反应浆料。

(b)前驱体浆料在柔性多孔材料上的常压润湿

将柔性多孔材料基体应用压辊等机械传送装置定位到传输带上，随后将混合均匀的前驱体反应浆料利用液体传输装置输送至喷淋锟涂喷头处，通过双面喷淋的方式将前驱体反应浆料喷淋到柔性多孔材料基体表面，并经过压辊的挤压使前驱体浆料进入材料空隙中并附着在柔性基材上，挤压后剩余的反应浆料进入循环系统重复使用；喷淋压力为0.1MPa℃，挤压时间为2min。

(c)常压陈化处理过程

将经过前驱体浆料喷淋润湿、挤压处理后的柔性多孔材料基体进行静置陈化；所述静置陈化的温度为500℃，时间60min。

(d)等离子微波干燥过程

应用传送装置将经过常压陈化处理后的柔性多孔材料基体送入等离子微波干燥区域实施干燥；

(e)常压冷却过程

将经过等离子微波干燥处理后的柔性多孔材料基体在常压条件下冷却至室温。

(f)多孔高比表面积二氧化硅气凝胶成品的制备过程

常压冷却后制备而成的单层气凝胶柔性多孔材料基体，可根据使用尺寸直接收卷包装，如需制备为多层气凝胶柔性多孔材料基体，需要在单层气凝胶柔性多孔材料基体表面进行粘合剂喷涂处理并与复合材料粘合后再进行收卷包装。

实施例9

一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，所述制备方法的具体步骤如下：

(a)制备前驱体反应浆料

将硅源、金属醇盐、醇类、亲水改性剂和遮光剂充分混合，其摩尔比为1:0.02:0.05:0.25:0.01，向混合溶液中加入去蒸馏水进行稀释，在10000r/min条件下均匀搅拌10min，制得质量分数为10％的反应浆料。

(b)前驱体浆料在柔性多孔材料上的常压润湿

将柔性多孔材料基体应用压辊等机械传送装置定位到传输带上，随后将混合均匀的前驱体反应浆料利用液体传输装置输送至喷淋锟涂喷头处，通过双面喷淋的方式将前驱体反应浆料喷淋到柔性多孔材料基体表面，并经过压辊的挤压使前驱体浆料进入材料空隙中并附着在柔性基材上，挤压后剩余的反应浆料进入循环系统重复使用；喷淋压力为0.25MPa℃，挤压时间为2min。

(c)常压陈化处理过程

将经过前驱体浆料喷淋润湿、挤压处理后的柔性多孔材料基体进行静置陈化；所述静置陈化的温度为400℃，时间45min。

(d)等离子微波干燥过程

应用传送装置将经过常压陈化处理后的柔性多孔材料基体送入等离子微波干燥区域实施干燥；所述等离子微波控制温度为200℃，高频放电频率为5kHz，输出功率为100W。

(e)常压冷却过程

将经过等离子微波干燥处理后的柔性多孔材料基体在常压条件下冷却至室温。

(f)多孔高比表面积二氧化硅气凝胶成品的制备过程

常压冷却后制备而成的单层气凝胶柔性多孔材料基体，可根据使用尺寸直接收卷包装，如需制备为多层气凝胶柔性多孔材料基体，需要在单层气凝胶柔性多孔材料基体表面进行粘合剂喷涂处理并与复合材料粘合后再进行收卷包装。

实施例10

一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，所述制备方法的具体步骤如下：

(a)制备前驱体反应浆料

将硅源、金属醇盐、醇类、亲水改性剂和遮光剂充分混合，其摩尔比为1:0.5:1:0.5:0.5，向混合溶液中加入去蒸馏水进行稀释，在25000r/min条件下均匀搅拌15min，制得质量分数为25％的反应浆料。

(b)前驱体浆料在柔性多孔材料上的常压润湿

将柔性多孔材料基体应用压辊等机械传送装置定位到传输带上，随后将混合均匀的前驱体反应浆料利用液体传输装置输送至喷淋锟涂喷头处，通过双面喷淋的方式将前驱体反应浆料喷淋到柔性多孔材料基体表面，并经过压辊的挤压使前驱体浆料进入材料空隙中并附着在柔性基材上，挤压后剩余的反应浆料进入循环系统重复使用；喷淋压力为1MPa℃，挤压时间为2.5min。

(c)常压陈化处理过程

将经过前驱体浆料喷淋润湿、挤压处理后的柔性多孔材料基体进行静置陈化；所述静置陈化的温度为300℃，时间30min。

(d)等离子微波干燥过程

应用传送装置将经过常压陈化处理后的柔性多孔材料基体送入等离子微波干燥区域实施干燥；所述等离子微波控制温度为300℃，高频放电频率为5kHz，输出功率为1000W。

(e)常压冷却过程

将经过等离子微波干燥处理后的柔性多孔材料基体在常压条件下冷却至室温。

(f)多孔高比表面积二氧化硅气凝胶成品的制备过程

常压冷却后制备而成的单层气凝胶柔性多孔材料基体，可根据使用尺寸直接收卷包装，如需制备为多层气凝胶柔性多孔材料基体，需要在单层气凝胶柔性多孔材料基体表面进行粘合剂喷涂处理并与复合材料粘合后再进行收卷包装。

实施例11

一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，所述制备方法的具体步骤如下：

(a)制备前驱体反应浆料

将硅源、金属醇盐、醇类、亲水改性剂和遮光剂充分混合，其摩尔比为1:1:2:1:1，向混合溶液中加入去蒸馏水进行稀释，在50000r/min条件下均匀搅拌30min，制得质量分数为50％的反应浆料。

(b)前驱体浆料在柔性多孔材料上的常压润湿

将柔性多孔材料基体应用压辊等机械传送装置定位到传输带上，随后将混合均匀的前驱体反应浆料利用液体传输装置输送至喷淋锟涂喷头处，通过双面喷淋的方式将前驱体反应浆料喷淋到柔性多孔材料基体表面，并经过压辊的挤压使前驱体浆料进入材料空隙中并附着在柔性基材上，挤压后剩余的反应浆料进入循环系统重复使用；喷淋压力为2MPa℃，挤压时间为10min。

(c)常压陈化处理过程

将经过前驱体浆料喷淋润湿、挤压处理后的柔性多孔材料基体进行静置陈化；所述静置陈化的温度为300℃，时间20min。

(d)等离子微波干燥过程

应用传送装置将经过常压陈化处理后的柔性多孔材料基体送入等离子微波干燥区域实施干燥；所述等离子微波控制温度为500℃，高频放电频率为5kHz，输出功率为2000W。

(e)常压冷却过程

将经过等离子微波干燥处理后的柔性多孔材料基体在常压条件下冷却至室温。

(f)多孔高比表面积二氧化硅气凝胶成品的制备过程

常压冷却后制备而成的单层气凝胶柔性多孔材料基体，可根据使用尺寸直接收卷包装，如需制备为多层气凝胶柔性多孔材料基体，需要在单层气凝胶柔性多孔材料基体表面进行粘合剂喷涂处理并与复合材料粘合后再进行收卷包装。

为了验证本发明的技术效果，实施例1-4所制备的二氧化硅气凝胶绝热材料为例，发明人通过以下实验进行说明，具体为：

(1)电子显微镜图

使用导电胶将制备而成的待测二氧化硅气凝胶绝热材料样品固定在载玻片上后，通过对其进行间歇性喷金的方式完成待测试样的表面处理，然后通过QUANTA200型扫描电子显微镜(FE-SEM)观察待测实施例1-4所制备的二氧化硅气凝胶绝热材料的表面形貌。

如图9(a)-(b)所示，制备而成的二氧化硅气凝胶基体表面质地均匀、比表面积大并形成了完善的三维孔隙结构，应用本发明制备而成的二氧化硅气凝胶纳米颗粒直径在20nm左右，孔径在20-50nm区间范围之内。

(2)前驱体反应浆料质量分数对二氧化硅气凝胶成品堆积密度的影响

将制备而成的二氧化硅气凝胶绝热材料样品充分干燥后，研磨后取材料基体中不同部位的气凝胶颗粒若干并充分混合，应用200目标准筛筛分20min后，精确称取量筒、量筒与二氧化硅气凝胶样品的总质量m₀、m₁。此时，该二氧化硅气凝胶绝热材料样品的松散堆积密度为1000(m₁-m₀)/Vkg·m^-3,直至颗粒密度基本无变化。测试过程中忽略略雷诺膨胀，每次测试进行5次平行实验取平均值。

如图10所示，随着前驱体反应浆料质量分数的不断增加，二氧化硅气凝胶绝热材料基体的堆积密度不断增大，随着前驱体反应浆料质量分数从2.5％增长到50％时，其堆积密度从20.5kg·m^-3逐渐增长到302.8kg·m^-3。

(3)前驱体反应浆料质量分数对二氧化硅气凝胶成品导热系数的影响

将制备的二氧化硅气凝胶绝热材料基体研磨为粉体，利用STA449C型导热系数测试仪对来测定导热系数。

如图11所示，随着前驱体反应浆料质量分数的增加，由于应用辉光放电的状态下利用等离子微波干燥技术激发热化为等离子，使得硅氧重新聚合附着在柔性材料表面制备而成的具有高比表面积、高孔隙率的二氧化硅气凝胶有效阻止了热量的传播，成品的二氧化硅气凝胶显示了良好的保温爆冷效能。当前驱体反应浆料质量分数为50％时，制备而出的气凝胶导热系数仅为0.001W/(m.K)。

以上对本发明的11个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，剪切纳米微孔绝热毡；

第二步，将剪切好的纳米微孔绝热毡包裹在物体表面；

第三步，包裹后的纳米微孔绝热毡的接口进行对接。

2.根据权利要求1所述的气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，其特征在于：所述第三步中接口对接的方法为采用错缝对接、魔术贴粘结、拼接模式、插销式快接、槽口式对接、拉链式对接、搭扣式对接或者回字型卡扣对接中的任一种。

3.根据权利要求2所述的气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，其特征在于：所述错缝对接接口的线性不局限于直线、波浪线。

4.根据权利要求2所述的气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，其特征在于：所述魔术贴粘结不局限于错缝对接的接口。

5.根据权利要求2所述的气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，其特征在于：所述拼接模式的形式不局限于：圆形、三角形、箭型、椭圆形、月牙形、锯齿形或不规则形。

6.根据权利要求2所述的气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，其特征在于：所述拼接模式的形式不局限于：槽口式对接包含但不局限于单槽或多槽接口，且接口界面不局限于直线、波纹线。

7.根据权利要求1所述的气凝胶保温保冷材料在管道中的施工方法，其特征在于：所述纳米微孔绝热毡由二氧化硅气凝胶绝热材料制备而成，二氧化硅气凝胶绝热材料制备包括如下步骤：

步骤一，制备前驱体反应浆料：

步骤二，将所述第一步中所述前驱体反应浆料喷淋到柔性多孔材料基体表面；

步骤三，将所述第二步中得到的所述柔性多孔材料基体进行静置陈化；

步骤四，将所述第三步静置陈化后的柔性多孔材料基体进行等离子微波干燥；

步骤五，将所述第四步经过等离子微波干燥处理后的柔性多孔材料基体在常压条件下冷却至室温；

步骤六，将所述第五步中常压冷却后制备而成的单层气凝胶柔性多孔材料基体制备单层气凝胶成品/多层气凝胶成品。

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