CN113291038B - 一种大型气凝胶隔热板材的成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于气凝胶制备技术领域，具体涉及一种大型气凝胶隔热板材的成型方法。所述方法包括下列步骤：在组装平台表面上预设位置处设置有多个导杆；沿背离所述组装平台一侧，所述导杆长度方向设有(N+1)板材单元、N个带多个支撑筋的中空层，所述板材单元和所述中空层交替设置，N均为正整数；将所述板材单元之间设有带多个支撑筋的中空层，获得成型单元；所述板材单元包括(M+1)个隔离板层和M个纤维毡层，所述隔离板层和纤维毡层通过套筒交替设置，且相互平行，其中M为正整数。将所述浸胶后成型单元干燥，后逐层分离，获得气凝胶隔热板材；使制得的气凝胶隔热板材变形小、厚度均匀，干燥效率高，同时生产成本低。

Description

一种大型气凝胶隔热板材的成型方法

技术领域

本申请涉及气凝胶制备技术领域，具体涉及一种大型气凝胶隔热板材的成型方法。

背景技术

气凝胶是一种具有纳米多孔轻质材料，具有优良的隔热性能。与传统保温隔热材料相比，气凝胶隔热材料具有密度小、导热系数低、耐热阻燃性好、疏水性能好、使用寿命长、施工和维护便捷等特点。气凝胶隔热材料制备工艺流程为：首先制备溶胶，然后溶胶与纤维毡层复合后凝胶，最后经干燥处理后制得。

气凝胶隔热板材在工程应用极为广泛，气凝胶隔热板材是通常采用大尺寸进行生成，生成效率高。同时大尺寸凝胶隔热板材的生成容易造成凝胶隔热板材变形大，厚度不均匀，干燥效率低等问题。

因此，低成本、变形小、厚度均匀，干燥效率高的气凝胶板材成型方法是急需攻破的关键技术。

发明内容

本申请提供了一种大型气凝胶隔热板材的成型方法，以解决大尺寸凝胶隔热板材的生产时造成凝胶隔热板材变形大，厚度不均匀，干燥效率低的技术问题。

本申请提供的一种气凝胶隔热板材成型方法，所述方法包括下列步骤：

在组装平台表面上预设位置处设置有多个导杆；

每个所述板材单元包括(M+1)个隔离板层和M个纤维毡层，将(M+1)个所述隔离板层和M个纤维毡层交替平行设置，且远离所述组装平台的最外层设置为所述隔离板层，其中，M为正整数。

将(N+1)个所述板材单元通过所述导杆平行设置于所述组装平台表面，且相邻的两个所述板材单元间隔设置，形成N个中空层，其中，N为正整数；

将(N+1)个所述板材单元与N个所述中空层锁紧，获得成型单元

将所述成型单元浸胶后干燥、分离，获得气凝胶隔热板材。

可选的，所述将所述成型单元锁紧包括：

向所述第二隔离板层施加压力使各层沿所述导杆下压至各层相接，后抽出所述导杆并插入连接杆，使所述连接杆依次贯通各层；

在所述连接杆两端设有锁紧件；

撤除向所述第二隔离板层施加的压力，成型单元锁紧。

可选的，第一隔离板层与所述第二隔离板层设有连通孔，所述连通孔的面积占板总面积的比例0.5％～1.5％。

可选的，第一隔离板层与所述第二隔离板层的材质为不锈钢或钛合金；厚度为1.5～15mm的网板或孔板。

可选的，所述填充板的材质为金属、硬塑和木质中任意一种，所述填充板的厚度为3～20mm。

可选的，所述纤维毡层由无碱纤维、硅酸铝纤维、岩棉纤维、高硅氧纤维、石英纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维中的一种或多种制成。

可选的，所述纤维毡层的密度为0.05g/cm³-0.25g/cm³。

可选的，所述中空层的厚度为3mm-20mm；所述套筒的高度为5mm-50mm。

可选的，各所述隔离板层上均设置有连接孔，所述导杆设置于所述连接孔中，所述连接孔的形状为腰形；所述连接孔的直径为2mm-20mm。

一种气凝胶隔热板材成型用的装置，所述装置包括：组装平台、多个导杆和(N+1)个板材单元；

多个所述导杆设置于所述组装平台表面的预设位置处；

(N+1)个所述板材单元通过所述导杆平行设置于所述组装平台表面，且相邻的两个所述板材单元间隔设置，形成N个中空层，其中，N为正整数；

每个所述板材单元包括(M+1)个隔离板层和M个纤维毡层，(M+1)个所述隔离板层和M个纤维毡层交替平行设置，且远离所述组装平台的最外层设置为所述隔离板层，其中，M为正整数。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：所述隔离板层、所述带有支撑筋的中空层，干燥时由于隔离板层良好的热传导性能可以快速将热量传导到板材中间部分，同时中空层的空隙增加了干燥介质的热对流效果，隔离板层能有效避免气凝胶隔热板材干燥时的变形，受热均匀，也有效地提高了气凝胶隔热板材生产时的干燥效率，节约了能耗，降低生产成本；大尺寸气凝胶隔热板材生产时，显著节约了成型模具成本，提高了生产工艺灵活性，制得的气凝胶隔热板材厚度均匀。另外由于隔离层板的存在，有效地避免了纤维毡的层间粘接，提高了产品表面的平整度，提高了产品的表观质量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的气凝胶隔热板材的成型用装置结构图；

图2为本发明实施例提供的气凝胶隔热板材的成型用装置中锁紧件细节图；

图3为本发明实施例提供的气凝胶隔热板材的成型用装置浸胶示意图；

图4为本发明实施例提供的向成型单元施加压力示意图；

图5本发明实施例提供的气凝胶隔热板材成型方法流程图。

图中：1、纤维毡层，2、第一隔离板层，3、第二隔离板层；4、导杆；5、套筒；6、支撑筋；7、填充板，8、组装平台，9、连接杆，10、锁紧件，11、浸胶槽。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本申请提供的一种气凝胶隔热板材成型方法，如图5所示，所述方法包括步骤：

S1.在组装平台表面上预设位置处设置有多个导杆；

S2.每个所述板材单元包括(M+1)个隔离板层和M个纤维毡层，将(M+1)个所述隔离板层和M个纤维毡层交替平行设置，且远离所述组装平台的最外层设置为所述隔离板层，其中，M为正整数。

S3.将(N+1)个所述板材单元通过所述导杆平行设置于所述组装平台表面，且相邻的两个所述板材单元间隔设置，形成N个中空层，其中，N为正整数；

S4.将(N+1)个所述板材单元与N个所述中空层锁紧，获得成型单元；

S5.将所述成型单元浸胶后干燥、分离，获得气凝胶隔热板材。

本申请实施例中，连续组装的所述板材单元中纤维毡厚度之和达到50mm以上时需设置中空层，纤维毡厚度之和小于50mm时，甚至是单层纤维的板材单元结构，可以设置中空层，干燥效果更好，但成本和性价比上考虑，不是优选项。

本申请实施例中，隔离板层，包括所有隔离板层，厚度为1.5～6mm，但每个最外侧的上下表面层即厚度为6～15mm，这是由于两块表板的单面受力较大，边缘有连接杆限位，但中心部位向外鼓，变形的风险很大，所对其刚度要求大，所以它的厚度要增加。

本申请实施例中，导杆用于限制和定位隔离板层；导杆和套筒通过组装，选不同高度限位套筒，可以实现不同厚度、不同增强纤维的大尺寸材板的同时成型。中空层在抽出填充板后便于在干燥时形成空隙，实现空气对流。

本申请实施例中，可以通过清除中空层各支撑筋之间的凝胶进行干燥。

本申请实施例中，支撑筋6的高度等同空隙厚度为3～20mm，支撑筋沿与隔热板平行方向设置有利于液体流通的凹槽。

本申请实施例中，套筒5的高度等同目标产品的厚度5～50mm，内径大于连接杆直径的0.2～1mm，壁厚1～5mm，通过改变套筒高度实现了实现不同厚度材板同时生产，显著节约了成型模具成本，提高了生产工艺灵活性。

本申请实施例中，所述板材单元中所述纤维毡厚度之和达到预定厚度时，在所述板材单元之间设有带多个支撑筋的中空层，获得成型单元。

本申请实施例中，所述预定厚度为50～60mm。

本申请实施例中，在所述中空层空档处插入填充板并将所述成型单元锁紧后浸入溶胶，获得浸胶后成型单元；取出填充板并将所述浸胶后成型单元干燥，后逐层分离，获得气凝胶隔热板材。

本申请实施例中，隔离板层，包括第一隔离板层和第二隔离板层，但不仅限于此，包括所有隔离板层，厚度为1.5～6mm，但每个成型单元的上下表面层即厚度为6～15mm，这是由于两块表板的单面受力较大，边缘有连接杆限位，但中心部位向外鼓，变形的风险很大，所对其刚度要求大，所以它的厚度要增加。

本申请实施例中，导杆用于限制和定位第一隔离板层和第二隔离板层；导杆和套筒通过组装，选不同高度限位套筒，可以实现不同厚度、不同增强纤维的大尺寸材板的同时成型。板材单元之间的中空层在抽出填充板后便于在干燥时形成空隙，实现空气对流。

本申请实施例中，传统大尺寸气凝胶材料生产时，凝胶后层间结合紧密，干燥时热量和气流很难到达大尺寸气凝胶材料中心部分，利用隔离板层的导热性进行对大尺寸气凝胶隔热材料进行干燥，单一的隔离板层的导热有限，效率低，使大尺寸气凝胶隔热材料中间部分干燥不透；填充板抽出带来的空隙，增加了干燥介质的热对流效果，降低干燥时间，使干燥时热量有效到达卷材内部，同时隔热板避免了板材的层间粘接，减小了材料变形，提高了产品表面的平整度。本发明所述该方法隔热材料板材变形减小，主要是由于刚性隔离的存在，有效约束了板材由于尺寸大超临界干燥时自由无刚性约束和支撑造成的变形；

本申请实施例中，填充板的加入，注胶时减小了溶胶用量，填充板作用就是省胶、省成本。中空层、隔离板上的连通孔、支撑筋上设置有利于液体流通的凹槽，传递胶液，使注胶的效率更高，

作为一种可选的实施方式，所述将所述成型单元锁紧包括：向所述第二隔离板层施加压力使各层沿所述导杆下压至各层相接，后抽出所述导杆并插入连接杆，使所述连接杆依次贯通各层；在所述连接杆两端设有锁紧件；撤除向所述第二隔离板层施加的压力，成型单元锁紧。图4为向成型单元施加压力示意图。

本申请实施例中，抽出所述导杆并插入连接杆，是一种实施方式，导杆起定位导向的作用；连接杆两端设有孔，用于锁紧。

本申请实施例中，直接使用导杆，不替换连接杆，是一种可以实施的方式，可以在导杆两端设置锁紧件。

本申请实施例中，所述导杆内套设有连接杆，所述导杆远离底座一端设有锁紧件，浸胶前，抽出所述导杆后锁紧所述成型单元。

本申请实施例中，锁紧件包括连接杆两端的销孔和销钉，在所述连接杆两端销孔中穿入销钉；撤除压力后，纤维反弹力使连接杆和销钉自行锁紧；导杆作用和平台配合使用，实际中理论上一个平台可以连续组装成型单元。

本申请实施例中，所述的连接杆、套筒、支撑筋、锁紧件为销钉，材质优选不锈钢。连接杆直径3～20mm；支撑筋高度等同空隙厚度为3～20mm，支撑筋的使用有效减小了板样的变形，同时支撑面设置有利于液体流通的凹槽，目的是提高浸胶时的浸透性。销钉设计为防脱落的螺旋状，直径为1～8mm。

作为一种可选的实施方式，第一隔离板层与所述第二隔离板层设有连通孔干燥时它有通气的作用，但注胶时主要作用是通液的作用，所述连通孔的面积占板总面积的比例0.5％～1.5％。

本申请实施例中，通孔在在注胶时，用于传递胶液，使注胶的效果更通透；干燥时，可用于传递热能，形成更完善的热对流，提高干燥效率。均匀设置通孔的目的是提高浸胶时的浸透性。孔面积占板总面积的0.5％～1.5％，该取值过大的不利影响是：过大的话会影响板的刚度，或过小分别的不利影响是：过小的话会影响上述连通的作用.

作为一种可选的实施方式，第一隔离板层与所述第二隔离板层的材质为不锈钢或钛合金；厚度为1.5～15mm的网板或孔板。成型单元的中间隔离层，厚度为1.5～6mm，但每个成型单元的上下表面层即厚度为6～15mm，这是由于两块表板的单面受力较大，边缘有连接杆限位，但中心部位向外鼓，变形的风险很大，所对其刚度要求大，所以它的厚度要增加。

本申请实施例中，金属材料具有优异的导热性能，选择不锈钢材料具有由于的导热性和耐蚀性性能，金属材料表面光滑，可以有效地避免了板材的层间粘接，提高了产品表面的平整度。厚度1.5～15mm，该取值过大的不利影响是增加重量增大热消耗，增加成本或过小分别的不利影响是刚度小易变形，受热变形大；纤维毡间加入不锈钢层和选用厚度较大的表面不锈钢层的目的是支撑制备过程中大尺寸气凝胶板材，减小其变形量，提高干燥时传热性能。选择网板或孔板有利于散热和与空气形成对流，增加了干燥介质的热对流效果，提高了干燥效率。本发明第一隔离板层与所述第二隔离板层的材质包括不锈钢或钛合金，但不仅限于此，任何可以实现发明目的的材质均可。

作为一种可选的实施方式，所述填充板的材质为金属、硬塑和木质中任意一种，所述填充板的厚度为3～20mm。

本申请实施例中，所述填充板的材质为金属包括钢、铝、铜。钢优选为不锈钢。填充板的材质应该具有一定耐腐蚀性能耐得住溶胶的浸蚀的材质，只是填充作用不锈钢、铝、硬塑或木质等材质均可，厚度为3～20mm的原因是：它的厚度是由中空层厚度决定的，只要略小于中空层，便于抽取即可，该取值过大的不利影响是抽取困难或过小分别的不利影响是浪费胶液，增加成本；

本申请实施例中，需要入釜干燥的：隔离板、套筒、支撑筋、连接杆及锁紧销钉。所述的金属材料，要求导热好，具有一定耐腐蚀性能耐得住溶胶的浸蚀，而且对于醇类超临界干燥工艺，温度260以上醇类超临界流体对金属的浸蚀性很强，目前发现铝、镁、铜等低熔点有色金属扛不住，普通的钢质和铁质表面腐蚀很严重，因此目前主要使用的材质为不锈钢类，也试验过钛合金没有问题但成本太高，其他符合条件的材料均可以使用。

本申请实施例中，不需要入釜干燥但和溶胶接触的：浸胶槽和填充板，应该具有一定耐腐蚀性能耐得住溶胶的浸蚀的材质，浸胶槽需要有一定的强度和刚度，所以不锈钢和铝材比较合适，填充板只是填充作用不锈钢、铝、硬塑或木质等材质均可。

本申请实施例中，不需要入釜干燥且不和溶胶接触的：组装平台和导杆材质为普通钢、不锈钢、铝、铜、硬塑或木质等材质均可。

作为一种可选的实施方式，所述纤维毡层由无碱纤维、硅酸铝纤维、岩棉纤维、高硅氧纤维、石英纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维中的一种或多种制成。

作为一种可选的实施方式，所述纤维毡层的密度为0.05g/cm³-0.25g/cm³。

本申请实施例中，所述纤维毡的纤维材料的密度0.05～0.25g/cm³；本发明所述纤维毡来源广泛，任何纤维毡都可以适用于本发明的成型方法，纤维层的密度和厚度选择要根据两点：一是目标产品的厚度5～50mm，即等同于套筒高度；二是目标产品的密度有关。

本申请实施例中，所述气凝胶隔热板材面积为0.5～3m²，厚度为5～50mm。干燥后各厚度会有一定收缩，但实际干燥时处于受压状态，还存在一定的反弹，所以实际产品中厚度不是一定值，与纤维均匀性和压缩量有很大关系。

作为一种可选的实施方式，所述中空层的厚度为3mm-20mm；所述套筒的高度为5mm-50mm。

作为一种可选的实施方式，各所述隔离板层上均设置有连接孔，所述导杆设置于所述连接孔中，所述连接孔的形状为腰形；所述连接孔的直径为2mm-20mm。连接孔设计为腰形目的是减少因热胀冷缩产生的变形，为了装配和合模时操作更方便快捷。连接孔的直径可以略大于导杆直径。

本申请实施例中，可以根据需要选择醇类超临界干燥、二氧化碳超临界干燥和常压干燥任意一种，

一种气凝胶隔热板材成型用的装置，如附图1-2所示，所述装置包括：组装平台8、多个导杆4和(N+1)个板材单元；

多个所述导杆设置于所述组装平台表面的预设位置处；

(N+1)个所述板材单元通过所述导杆4平行设置于所述组装平台表面，且相邻的两个所述板材单元间隔设置，形成N个中空层，其中，N为正整数；

每个所述板材单元包括(M+1)个隔离板层和M个纤维毡层1，(M+1)个所述隔离板层和M个纤维毡层1交替平行设置，且远离所述组装平台的最外层设置为所述隔离板层，其中，M为正整数。

本申请实施例中，所述导杆4长度方向依次套设第一隔离板层2、套筒5、第二隔离板层3；所述第一隔离板层2与所述第二隔离板层3之间设有纤维毡层1，且三者相互平行，获得板材单元；所述板材单元之间设有带多个支撑筋6的中空层，所述中空层空档处设有填充板7，如图3。

本申请实施例中，所述的填充板7插入成型单元中空层的孔隙处，与四周间隙1～5mm。使用填充板的目的是减少溶胶浪费，降低生产成本。

本申请实施例中，所述填充板7沿放入所述支撑筋6的方向的长度，大于所述纤维毡层1的长度，便于浸胶后填充板7的抽出。

本申请实施例中，如图2，所述导杆4内套设有连接杆9，所述连接杆9两端设有锁紧件10。

本申请实施例中，支撑筋6的高度等同空隙厚度为3～20mm，支撑筋沿与隔热板平行方向设置有利于液体流通的凹槽。

本申请实施例中，套筒5的高度等同目标产品的厚度5～50mm，内径大于连接杆直径的0.2～1mm，壁厚1～5mm，通过改变套筒高度实现了实现不同厚度材板同时生产，显著节约了成型模具成本，提高了生产工艺灵活性。

本申请实施例中，如图3，成型单元置入浸胶槽11中，浸胶槽11材质为不锈钢，与四周槽壁间隙在5～20mm。可以将所述成型单元沿长度方向旋转90度后置于浸胶槽中。

下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的一种大尺寸气凝胶隔热板材的成型方法进行详细说明。

实施例1

本实施例目标是制备增强纤维分别为硅酸铝纤维和石英纤维两种材质的1500×800×15mm和1500×800×35mm二氧化硅气凝胶板材产品，选用厚度为18和42mm，密度为0.14g/cm³，材质为硅酸铝纤维和石英纤维针刺毡，按照目标尺寸裁切长宽1500×800mm纤维毡；

在底座上，通过组装导杆和套筒定位，在纤维毡层间加入刚性的3mm不锈钢隔热板，表面不锈钢层厚度为8mm，边缘连接孔孔间距250mm，孔形状设计为腰形孔。不锈钢隔热板和表面的不锈钢隔热板都均匀分布有直径为8mm的通孔，孔面积占板总面积的1％。套筒高度等同目标产品的厚度为15和35mm，壁厚3mm。

加入隔离板连续连续组装18mm和42mm厚两层纤维毡计为1组，每组间加入带有支撑筋的厚度为10mm空隙。共组装6组，其中硅酸铝纤维毡3组(18mm厚硅酸铝纤维毡3块，42mm厚硅酸铝纤维毡3块)，石英纤维毡3组(18mm厚石英纤维毡3块，42mm厚石英纤维毡3块)，然后施加压力使各层沿导杆下压到套筒尺寸后，抽出导杆，留下连接杆，连接杆直径12mm；连接杆两端销孔中穿入销钉(锁紧件)，撤除压力后，纤维反弹力使连接杆和销钉自动锁死，销钉为防脱落的螺旋状，直径为5mm。

将组装好的成型单元沿长度方向旋转90度后，置于浸胶槽中，与四周槽壁间隙在10mm成型单元空隙处插入填充板，与四周间隙1mm。配制溶胶并注入浸胶槽中，一定时间后凝胶，将凝胶后的成型单元从浸胶槽中取出后，抽出填充板，清理并吹扫多余凝胶。

然后置于乙醇超临界干燥釜中进行干燥；升温到260℃，升压到7MPa，保温保压30min后，降压降温到常压室温，将成型单元取出，置于组装台上，施加一定压力后，取出销钉，抽出连接杆，将气凝胶板材与不锈钢隔热板逐层分离，最获得目标气凝胶板材产品：增强纤维分别为硅酸铝纤维和石英纤维两种材质的1500*800*15mm和1500*800*35mm二氧化硅气凝胶板材各3块，共计12块。

实施例2

本实施例目标是制备增强纤维分别为高硅氧纤维，5mm、8mm、20mm、40mm、60mm不同厚度的二氧化硅气凝胶板材产品，选用厚度为6mm、10mm、25mm、48mm、70mm，密度为0.128g/cm³高硅氧纤维针刺毡，按照目标尺寸裁切长宽1500×800mm纤维毡；

在底座上，通过组装导杆和套筒定位，在纤维毡层间加入刚性的4mm不锈钢隔热板，表面不锈钢层厚度为6mm，边缘连接孔孔间距300mm，孔形状设计为腰形孔。不锈钢隔热板和表面的不锈钢隔热板都均匀分布有直径为16mm的通孔，孔面积占板总面积的4％。套筒高度等同目标产品的厚度为5mm、8mm、20mm、40mm、60mm，壁厚4mm。

加入隔离板连续组装5mm厚10层纤维毡计为第1板材单元，加入隔离板连续组装10mm厚6层纤维毡计为第2板材单元，加入隔离板连续组装25mm厚3层纤维毡计为第3板材单元，加入隔离板连续组装48mm厚2层纤维毡计为第4板材单元，加入隔离板组装70mm厚1层纤维毡计为第5和6板材单元。第1板材单元和第1板材单元之间加入带有支撑筋的厚度为5mm空隙；第2板材单元和第3板材单元之间加入带有支撑筋的厚度为10mm空隙；第3板材单元和第4板材单元之间加入带有支撑筋的厚度为10mm空隙；第4板材单元和第5板材单元之间加入带有支撑筋的厚度为15mm空隙；第5板材单元和第6板材单元之间加入带有支撑筋的厚度为20mm空隙。共组装6组，然后施加压力使各层沿导杆下压到套筒尺寸后，抽出导杆，留下连接杆，连接杆直径18mm；连接杆两端销孔中穿入销钉(锁紧件)，撤除压力后，纤维反弹力使连接杆和销钉自动锁死，销钉为防脱落的螺旋状，直径为8mm。

将组装好的成型单元沿长度方向旋转90度后，置于浸胶槽中，与四周槽壁间隙在10mm，在成型单元不同厚度空隙处分别插入填充板厚度分别为4mm、9mm、14mm、18mm，材质为木质材料，与四周间隙0.5～1mm。配制溶胶并注入浸胶槽中，一定时间后凝胶，将凝胶后的成型单元从浸胶槽中取出后，抽出填充板，清理并吹扫多余凝胶。

然后置于二氧化碳超临界干燥釜中进行干燥；升温到60℃，升压到14MPa，保温保压360min后，降压降温到常压室温，将成型单元取出，置于组装台上，施加一定压力后，取出销钉，抽出连接杆，将气凝胶板材与不锈钢隔热板逐层分离，最获得目标气凝胶板材产品5mm、8mm、20mm、40mm、60mm不同厚度的高硅氧纤维增强二氧化硅气凝胶板材产品，密度为230～270kg/m³。

实施例3

本实施例目标是制备增强纤维分别为无碱纤维的1500×800×10mm二氧化硅气凝胶板材产品，选用厚度为12mm，密度为0.15g/cm³，材质为无碱纤维针刺毡，按照目标尺寸裁切长宽1500×800mm纤维毡；

在底座上，通过组装导杆和套筒定位，在纤维毡层间加入刚性的2mm不锈钢隔热板，表面不锈钢层厚度为10mm，边缘连接孔孔间距200mm，孔形状设计为腰形孔。不锈钢隔热板和表面的不锈钢隔热板都均匀分布有直径为12mm的通孔，孔面积占板总面积的2％。套筒高度等同目标产品的厚度为10mm，壁厚3mm。

连续组装5层纤维毡计为1组，每组间加入带有支撑筋的厚度为15mm空隙。共组装6组，然后施加压力使各层沿导杆下压到套筒尺寸后，抽出导杆，留下连接杆，连接杆直径10mm；连接杆两端销孔中穿入销钉(锁紧件)，撤除压力后，纤维反弹力使连接杆和销钉自动锁死，销钉为防脱落的螺旋状，直径为5mm。

将组装好的成型单元沿长度方向旋转90度后，置于浸胶槽中，与四周槽壁间隙在10mm，成型单元空隙处插入填充板13mm，材质为硬塑材料，与四周间隙1mm。配制溶胶并注入浸胶槽中，一定时间后凝胶，将凝胶后的成型单元从浸胶槽中取出后，抽出填充板，清理并吹扫多余凝胶。

然后置于乙醇超临界干燥釜中进行干燥；升温到260℃，升压到7MPa，保温保压30min后，降压降温到常压室温，将成型单元取出，置于组装台上，施加一定压力后，取出销钉，抽出连接杆，将气凝胶板材与不锈钢隔热板逐层分离，最获得目标气凝胶板材产品：增强纤维分别为无碱纤维1500*800*10mm二氧化硅气凝胶板材共计30块，密度为200kg/m³。

对比例1

采用与实施例3相同的材料和方式，与实施例4相比，没有使用填充板。

对比例2

采用与实施例3相同的材料和方式，但不使用不锈钢隔热板。

对比例3

采用与实施例3相同的材料和方式，但不使用支撑筋和填充板。

表1，实施例和对比例干燥情况对比表。

完全干燥透，密度为230～250kg/m³；每组中间1层未完全干燥透，密度为300～400kg/m³，其它层干燥透，密度为230～250kg/m³；表面几层干燥透，密度为230～250kg/m³，由表及里，未完全干燥透程度越来越严重，密度最大层达到为600kg/m³。

从表1中的数据可知：

本发明可满足不同的干燥方式、不同厚度、不同增强纤维气凝胶板材产品的生产，如实施例1、实施例2和实施例3。

从对比例1-3中数据可知：

从对比例1的数据可知，在纤维毡层间不加入填充板，会导致溶胶使用量增强，造成原材料浪费。

从对比例2的数据可知，在纤维毡层间不加入不锈钢隔热板，会导致板材中间层不易干燥透，干燥效率下降，而且板材产品厚度不均匀，表面不平整。

从对比例3的数据可知，没有添加填充板和支持筋，会导致成型单元中间大部分未干燥透，干燥效率显著下降。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气凝胶隔热板材成型方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

在组装平台表面上预设位置处设置有多个导杆；

每个所述板材单元包括（M+1）个隔离板层和M个纤维毡层，将（M+1）个所述隔离板层和M个纤维毡层交替平行设置，且远离所述组装平台的最外层设置为所述隔离板层，其中，M为正整数；

将（N+1）个所述板材单元通过所述导杆平行设置于所述组装平台表面，且相邻的两个所述板材单元间隔设置，形成N个中空层，其中，N为正整数，所述中空层带有支撑筋；

将（N+1）个所述板材单元与N个所述中空层锁紧，获得成型单元；

将所述成型单元的中空层插入填充板，并浸气凝胶，后取出所述填充板并干燥、分离，获得气凝胶隔热板材。

2.根据权利要求1所述的气凝胶隔热板材成型方法，其特征在于，所述将所述成型单元锁紧包括：

向背离所述组装平台一侧的隔离板层施加压力使各层沿所述导杆下压至各层相接，后抽出所述导杆并插入连接杆，使所述连接杆依次贯通各层；

在所述连接杆两端设有锁紧件；

撤除向所述隔离板层施加的压力，成型单元锁紧。

3.根据权利要求1所述的气凝胶隔热板材成型方法，其特征在于，所述隔离板层设有连通孔，所述连通孔的面积占板总面积的比例0.5%～1.5%。

4.根据权利要求1所述的气凝胶隔热板材成型方法，其特征在于，所述隔离板层的材质为不锈钢或钛合金；厚度为1.5～15mm的网板或孔板。

5.根据权利要求1所述的气凝胶隔热板材成型方法，其特征在于，所述中空层之间的填充板的材质为金属、硬塑和木质中任意一种，所述填充板的厚度为3～20mm。

6.根据权利要求1所述的气凝胶隔热板材成型方法，其特征在于，所述纤维毡层由无碱纤维、硅酸铝纤维、岩棉纤维、高硅氧纤维、石英纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维中的一种或多种制成。

7.根据权利要求1所述的气凝胶隔热板材成型方法，其特征在于，所述纤维毡层的密度为0.05g/cm³-0.25g/cm³。

8.根据权利要求1所述的气凝胶隔热板材成型方法，其特征在于，所述中空层的厚度为3mm-20mm；所述中空层之间的套筒的高度为5mm-50mm。

9.根据权利要求1所述的气凝胶隔热板材成型方法，其特征在于，各所述隔离板层上均设置有连接孔，所述导杆设置于所述连接孔中，所述连接孔的形状为腰形；所述连接孔的直径为2mm-20mm。

10.一种如权利要求1-9任意一项所述的气凝胶隔热板材成型方法所用的装置，所述装置包括:组装平台、多个导杆和（N+1）个板材单元；

多个所述导杆设置于所述组装平台表面的预设位置处；

（N+1）个所述板材单元通过所述导杆平行设置于所述组装平台表面，且相邻的两个所述板材单元间隔设置，形成N个中空层，其中，N为正整数，所述中空层带有支撑筋；

每个所述板材单元包括（M+1）个隔离板层和M个纤维毡层，（M+1）个所述隔离板层和M个纤维毡层交替平行设置，且远离所述组装平台的最外层设置为所述隔离板。

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