CN113352709B - 一种不掉粉气凝胶毡及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种不掉粉气凝胶毡及其生产方法，设有底胶层和顶胶层，底胶层和顶胶层之间依次间隔设有纤维层和气凝胶层，以形成纤维层和气凝胶层交替排列的结构。生产方法包括以下步骤：1)对纤维进行疏松、梳理，并对铺设于气凝胶毡底层的纤维的底面进行喷胶；2)在纤维上均匀喷洒一定量的硅烷偶联剂；3)采用撒粉机在纤维上进一步均匀撒洒二氧化硅气凝胶粉，接着将其送入连续式烘箱进行反应；4)反应结束后，铺网机进行铺网，并在铺设于气凝胶毡顶层的纤维顶面进行喷胶；5)采用针刺机对网进行针刺加固成型，然后切边机进行切边，最后打卷机打卷。本发明生产工艺简单，可连续性生产，所制备的不掉粉气凝胶毡，导热率低，保温效果好，结构牢固不掉粉。
Description
技术领域
本发明涉及气凝胶毡领域，尤其涉及一种不掉粉气凝胶毡及其生产方法。
背景技术
现有的气凝胶毡是以纳米二氧化硅气凝胶为主体材料，通过特殊工艺同玻璃纤维棉或预氧化纤维毡复合而成的柔性保温毡，其特点是导热系数低，有一定的抗拉及抗压强度，属于新型的保温材料。现有的气凝胶毡制备方法均是将纤维和液体二氧化硅凝胶混合后进行超临界干燥制备而得，这种方法具有一定的局限性，气凝胶毡的尺寸受反应釜的影响，导致后期还需要进行拼接，增加制作成本；此外，该方法涉及的化学反应较多，流程复杂，生产成本更高；此外，该方法制备的气凝胶毡，会掉粉，影响使用，安全性降低。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种不掉粉气凝胶毡及其生产方法，生产工艺简单，可连续性生产，所制备的不掉粉气凝胶毡，导热率低，保温效果好，结构牢固，不掉粉。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种不掉粉气凝胶毡，设有底胶层和顶胶层，所述底胶层和顶胶层之间依次间隔设有纤维层和气凝胶层，以形成纤维层和气凝胶层交替排列的结构，且与底胶层和顶胶层相接触的为纤维层。
所述气凝胶层包括疏水型气凝胶层和亲水型气凝胶层中的至少一种。
所述一种不掉粉气凝胶毡的生产方法，包括以下步骤：
1)采用开松机对纤维进行疏松，接着梳理机对开松后的纤维进行梳理，并对铺设于气凝胶毡底层的纤维的底面进行喷胶；
2)在纤维上均匀喷洒一定量的硅烷偶联剂；
3)采用撒粉机在纤维上进一步均匀撒洒二氧化硅气凝胶粉，接着将其送入连续式烘箱进行反应；
4)反应结束后，铺网机进行铺网，并在铺设于气凝胶毡顶层的纤维顶面进行喷胶；
5)采用针刺机对网进行针刺加固成型，然后切边机进行切边，最后打卷机打卷。
所述纤维为耐火等级为A级的纤维材料。
所述耐火等级为A级的纤维材料包括玻璃纤维、莫来石纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、氧化锆纤维中的至少一种。
本发明还包括以下步骤：在步骤1)前，对纤维进行预处理，所述预处理包括焙烧和表面活化，其中，与疏水型气凝胶层接触的纤维采用酸、碱或有机硅烷对纤维表面进行活化处理，与亲水型气凝胶层接触的纤维采用酸、碱或含有亲水官能团的硅烷偶联剂对纤维表面进行活化处理。
按质量比计，所述硅烷偶联剂的用量为纤维用量的1％～20％。
在步骤3)中，所述反应的温度为30～120℃，时间为30s～30min。
所述二氧化硅气凝胶粉为疏水型气凝胶粉，其接触角大于110°。
所述铺网机采用2台交替铺网，铺网厚度为2～50mm。
相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：
1、本发明气凝胶毡的宽度可以不受高压釜大小的限制，更宽的气凝胶毡在使用过程中需要拼接的次数越少，降低使用安装成本；
2、不同于目前的液体凝胶，本发明以气凝胶粉为原料生产毡，生产过程简单、少涉及化学反应，生产更容易，成本更低；
3、本发明可以根据不同客户对气凝胶毡疏水性的不同需求，采用疏水能力不同的气凝胶粉为原料，一条生产线可以满足不同系列产品的生产需求；
4、本发明工艺为连续性生产工艺，生产效率更高、成本更低。
5、本发明在气凝胶毡的表面进行喷胶，可有效防止气凝胶粉脱落，结构牢固，使用寿命长。
附图说明
图1为实施例1不掉粉气凝胶毡的结构示意图；
图2为实施例3不掉粉气凝胶毡的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例所述一种不掉粉气凝胶毡，设有底胶层和顶胶层，所述底胶层和顶胶层之间依次间隔设有纤维层和气凝胶层，以形成纤维层和气凝胶层交替排列的结构，且与底胶层和顶胶层相接触的为纤维层。
具体地，所述气凝胶层采用疏水型气凝胶层，纤维采用耐火等级为A级的玻璃纤维。
本实施例中不掉粉气凝胶毡的生产方法，包括以下步骤：
1)采用开松机对纤维进行疏松，接着梳理机对开松后的纤维进行梳理，并对铺设于气凝胶毡底层的纤维的底面进行喷胶；
2)在纤维上均匀喷洒一定量的硅烷偶联剂，按质量比计，所述硅烷偶联剂的用量为纤维用量的10％。
3)采用封闭式负压撒粉机在纤维上进一步均匀撒洒疏水型二氧化硅气凝胶粉，接着将其送入连续式烘箱进行反应，反应的温度为80℃，时间为10min。
4)反应结束后，铺网机进行铺网，并在铺设于气凝胶毡顶层的纤维顶面进行喷胶；所述铺网机采用2台交替铺网，可避免单个网在折回来铺的时候掉粉，铺网厚度为10mm；
5)采用针刺机对网进行针刺加固成型，然后切边机进行切边，最后打卷机打卷。
本实施例还包括以下步骤：在步骤1)前，对纤维进行预处理，所述预处理包括焙烧和表面活化，焙烧可去除纤维表面的有机杂质；所述表面活化包括使用酸、碱或有机硅烷对纤维表面进行处理。
本实施例中，对所制备的不掉粉气凝胶毡进行性能测试，结果如下：导热系数为0.019W/(m·K)，接触角为112°，体积吸湿率小于1％，吸水率小于2％，燃烧等级A级。
实施例2
本实施例中，不掉粉气凝胶毡的结构与实施例1相同，仅将疏水型气凝胶层改为亲水型气凝胶层。
本实施例中不掉粉气凝胶毡的生产方法，包括以下步骤：
1)采用开松机对纤维进行疏松，接着梳理机对开松后的纤维进行梳理，并对铺设于气凝胶毡底层的纤维的底面进行喷胶；所述纤维采用耐火等级为A级的玻璃纤维；
2)在纤维上均匀喷洒一定量的硅烷偶联剂，按质量比计，所述硅烷偶联剂的用量为纤维用量的20％。
3)采用封闭式负压撒粉机在纤维上进一步均匀撒洒亲水型二氧化硅气凝胶粉，接着将其送入连续式烘箱进行反应，反应的温度为100℃，时间为20min。
4)反应结束后，铺网机进行铺网，并在铺设于气凝胶毡顶层的纤维顶面进行喷胶，所述铺网机采用2台交替铺网，可避免单个网在折回来铺的时候掉粉，铺网厚度为30mm；
5)采用针刺机对网进行针刺加固成型，然后切边机进行切边，最后打卷机打卷。
本实施例还包括以下步骤：在步骤1)前，对纤维进行预处理，所述预处理包括焙烧和表面活化，焙烧可去除纤维表面的有机杂质；所述表面活化包括使用酸、碱或含有亲水官能团的有机硅烷对纤维表面进行处理。
本实施例中，对所制备的不掉粉气凝胶毡进行性能测试，结果如下：导热系数为0.018W/(m·K)，水润湿性好，燃烧等级A级。
实施例3
如图2所示，本实施例不掉粉气凝胶毡设有底纤维层和顶纤维层，所述底纤维层和顶纤维层的外面均设有胶层，底纤维层和顶纤维层之间依次间隔设有气凝胶层和中间纤维层，以形成气凝胶层和纤维层成交替排列的结构；其中，气凝胶层包括亲水型气凝胶层和疏水型气凝胶层，所述亲水型气凝胶层设于气凝胶毡的中间部分，所述疏水型气凝胶层设于气凝胶毡的上部分和下部分。
本实施例中不掉粉气凝胶毡的生产方法，包括以下步骤：
1)采用开松机对纤维进行疏松，接着梳理机对开松后的纤维进行梳理，并对铺设于气凝胶毡底层的纤维的底面进行喷胶；所述纤维采用耐火等级为A级的硅酸铝纤维；
2)在纤维上均匀喷洒一定量的硅烷偶联剂，按质量比计，所述硅烷偶联剂的用量为纤维用量的15％。
3)采用封闭式负压撒粉机在纤维上进一步均匀撒洒二氧化硅气凝胶粉，接着将其送入连续式烘箱进行反应，反应的温度为120℃，时间为10min。
4)反应结束后，铺网机进行铺网，并在铺设于气凝胶毡顶层的纤维顶面进行喷胶；具体地，所述铺网机采用2台交替铺网，可避免单个网在折回来铺的时候掉粉，铺网厚度为50mm；
5)采用针刺机对网进行针刺加固成型，然后切边机进行切边，最后打卷机打卷。
本实施例还包括以下步骤：在步骤1)前，对纤维进行预处理，所述预处理包括焙烧和表面活化，焙烧可去除纤维表面的有机杂质；其中，与疏水型气凝胶层接触的纤维采用酸、碱或有机硅烷对纤维表面进行活化处理，与亲水型气凝胶层接触的纤维采用酸、碱或含有亲水官能团的有机硅烷对纤维表面进行活化处理。
本实施例中，对所制备的不掉粉气凝胶毡进行性能测试，结果如下：导热系数为0.022W/(m·K)，接触角为117°，体积吸湿率小于1％，吸水率小于2％，燃烧等级A级。
本发明气凝胶层也可采用上部分为疏水型气凝胶层，下部分为亲水型气凝胶层的结构，两种类型的气凝胶层数比例不受限制。
本发明在气凝胶毡的表面进行喷胶，可有效防止气凝胶粉脱落，结构牢固，使用寿命长。相比传统的超临界干燥工艺，本发明气凝胶毡的宽度可以不受高压釜大小的限制，更宽的气凝胶毡在使用过程中需要拼接的次数越少，降低使用安装成本；而且不同于目前的液体凝胶，本发明以气凝胶粉为原料生产毡，生产过程简单、少涉及化学反应，生产更容易，成本更低；另外，本发明可以根据不同客户对气凝胶毡疏水性的不同需求，采用疏水能力不同的气凝胶粉为原料，一条生产线可以满足不同系列产品的生产需求；本发明工艺为连续性生产工艺，生产效率更高、成本更低。
Claims (6)
1.一种不掉粉气凝胶毡，其特征在于：设有底胶层和顶胶层，所述底胶层和顶胶层之间依次间隔设有纤维层和气凝胶层，以形成纤维层和气凝胶层交替排列的结构，且与底胶层和顶胶层相接触的为纤维层；所述不掉粉气凝胶毡的生产方法，包括以下步骤：
1)采用开松机对纤维进行疏松，接着梳理机对开松后的纤维进行梳理，并对铺设于气凝胶毡底层的纤维的底面进行喷胶；
2)在纤维上均匀喷洒硅烷偶联剂；按质量比计，所述硅烷偶联剂的用量为纤维用量的1％～20％；
3)采用撒粉机在纤维上进一步均匀撒洒二氧化硅气凝胶粉，接着将其送入连续式烘箱进行反应；
4)反应结束后，铺网机进行铺网，并在铺设于气凝胶毡顶层的纤维顶面进行喷胶；
5)采用针刺机对网进行针刺加固成型，然后切边机进行切边，最后打卷机打卷。
2.如权利要求1所述的一种不掉粉气凝胶毡，其特征在于：所述纤维为耐火等级为A级的纤维材料。
3.如权利要求2所述的一种不掉粉气凝胶毡，其特征在于：所述耐火等级为A级的纤维材料包括玻璃纤维、莫来石纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、氧化锆纤维中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种不掉粉气凝胶毡，其特征在于：在步骤3)中，所述反应的温度为30～120℃，时间为30s～30min。
5.如权利要求1所述的一种不掉粉气凝胶毡，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶粉为疏水型气凝胶粉，其接触角大于110°。
6.如权利要求1所述的一种不掉粉气凝胶毡，其特征在于：所述铺网机采用2台交替铺网，铺网厚度为2～50mm。
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