CN114804805A - 一种气凝胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于隔热材料制备技术领域，公开一种气凝胶复合材料及其制备方法。（1）、将废旧气凝胶材料进行破碎得到碎块，加入溶剂、表面活性剂，搅拌混合使碎块完全浸湿，再继续破碎制成浆料；（2）、将浆料装入纤维织物布袋中；（3）、对纤维织物布袋中的浆料进行抽滤，烘干得到粉料，加入粘结剂，搅拌分散；（4）、将纤维织物布袋连同其内混合有粘结剂的粉料进行平整，再经热压制得气凝胶复合材料。本发明气凝胶复合材料中主要成分为破碎的废旧气凝胶产物，最终产品中仍具有大量的气凝胶隔热材料，因此具备很好的隔热性能；同时，当与外表的纤维织物布袋材料一体成型时，因外表的纤维织物布袋材料具有一定的力学性能，增强了最终产品的力学性能。

Description

一种气凝胶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于隔热材料制备技术领域，具体涉及一种气凝胶复合材料及其制备方法。
背景技术
气凝胶材料具备极低的热导率和质量密度，作为隔热材料越来越受到人们青睐。近年来，随着气凝胶材料的不断推广使用，其生产产能不断扩大，在新能源、建筑、石油管道等领域占据的市场份额逐渐增大。
但气凝胶材料在制备以及使用过程中不可避免的会产生一些不合格品、废料、边角料等废品，因气凝胶材料属于耐高温无机材料，直接焚烧很难将这些废品处理掉，通过填埋处理方式也很难得到降解，因此会造成一定程度的环境污染。同时气凝胶材料制备成本较高，如果能对气凝胶废料合理的再利用，将是极佳的处理方法，增大气凝胶的利用率。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种气凝胶复合材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种气凝胶复合材料的制备方法，步骤如下：
（1）、将废旧气凝胶材料进行破碎得到碎块，加入溶剂、表面活性剂，搅拌混合使碎块完全浸湿，再继续破碎制成浆料；
（2）、将步骤（1）所得浆料装入纤维织物布袋中；
（3）、对纤维织物布袋中的浆料进行抽滤，烘干得到粉料，此时向粉料中加入粘结剂，搅拌分散；
（4）、将纤维织物布袋连同其内混合有粘结剂的粉料进行平整，再经热压制得气凝胶复合材料；
其中，所述废旧气凝胶材料、溶剂、表面活性剂与粘结剂的质量比为1∶（1-1.5）∶（0.02-0.1）∶（0.02-0.1）。
较好地，所述废旧气凝胶材料为纤维增强气凝胶毡，其中的气凝胶为SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、Al2O3气凝胶、石墨烯气凝胶中的一种或几种，纤维为玻璃纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、氧化锆纤维、预氧丝纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维中的一种或几种。所述纤维增强气凝胶毡可以来自纤维增强气凝胶毡本体，或者来自含有纤维增强气凝胶毡的板、纸、垫或片，此时需要对这些板、纸、垫或片进行简单预处理--除去外在材质只保留其中的毡体；所述废旧是指毡本体、板、纸、垫、片的不合格品或废料。
较好地，所述纤维织物布袋中的纤维织物为玻璃纤维、碳纤维、无纺布、玄武岩纤维、陶瓷纤维、高硅氧纤维布或石英纤维。
较好地，所述溶剂为水或乙醇，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂。
较好地，所述阳离子表面活性剂为双十八烷基二甲基氯化铵、二烷基酯羟乙基甲基硫酸甲酯铵或十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。
较好地，所述粘结剂为硅溶胶、铝溶胶、钠水玻璃、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸乳液、乳胶粉、改性淀粉、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
较好地，步骤（3）中，所述烘干温度为50-120℃。
较好地，步骤（4）中，所述热压温度为100-150℃，热压压强为0.5-5MPa，热压时间为20min-3h。
一种前述制备方法制得的气凝胶复合材料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明中，当破碎的废旧气凝胶材料烘干后再加入粘结剂组分，使粘结剂组分类型的选用不受前面废旧气凝胶材料处理过程中加入的溶剂组分的限制，因此，在一定程度上优化了制备工艺，扩大最终产品类型；
2、本发明气凝胶复合材料中主要成分为破碎的废旧气凝胶产物，最终产品中仍具有大量的气凝胶隔热材料，因此具备很好的隔热性能；同时，当与外表的纤维织物布袋材料一体成型时，因外表的纤维织物布袋材料具有一定的力学性能，增强了最终产品的力学性能，尤其是抗压缩性能。
具体实施方式
为使本发明更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种气凝胶复合材料的制备方法，步骤如下：
（1）、将废旧气凝胶材料进行破碎得到碎块，加入溶剂、表面活性剂，搅拌混合使碎块完全浸湿，再继续破碎制成浆料；所述废旧气凝胶材料为硅酸铝纤维增强SiO2气凝胶毡废料；所述溶剂为去离子水；所述表面活性剂为双十八烷基二甲基氯化铵（山东国化化学有限公司）；
（2）、将步骤（1）所得破碎后的浆料装入纤维织物布袋中；所述纤维织物布袋为无纺布布袋；
（3）、对纤维织物布袋中的浆料进行抽滤，在80℃条件下烘干得到粉料，此时向粉料中加入粘结剂，搅拌分散；所述粘结剂为硅溶胶（济南万事顺化工有限公司）；
（4）、将纤维织物布袋连同其内混合有粘结剂的粉料进行平整，再经热压制得气凝胶复合材料；所述热压温度为100℃，热压压强为3.5MPa，热压时间为20min；
其中，所述废旧气凝胶毡、溶剂、表面活性剂与粘结剂的质量比为1∶1∶0.02∶0.05。
本例生产得到的气凝胶复合材料在常温下的导热系数为0.0261W/m·K，抗压强度为3.5MPa。
实施例2
一种气凝胶复合材料的制备方法，步骤如下：
（1）、将废旧气凝胶材料进行破碎得到碎块，加入溶剂、表面活性剂，搅拌混合使碎块完全浸湿，再继续破碎制成浆料；所述废旧气凝胶材料为预氧丝纤维增强TiO2气凝胶毡（来自含有预氧丝纤维增强TiO2气凝胶毡的气凝胶片不合格品，应用之前除去外包装材质只保留其中的预氧丝纤维增强TiO2气凝胶毡）；所述溶剂为92v%乙醇；所述表面活性剂为双十八烷基二甲基氯化铵（山东国化化学有限公司）；
（2）、将步骤（1）所得浆料装入纤维织物布袋中；所述纤维织物布袋为玻璃纤维布袋；
（3）、对纤维织物布袋中的浆料进行抽滤，50℃烘干得到粉料，此时向粉料中加入粘结剂，搅拌分散；所述粘结剂为铝溶胶（济南鑫森源化工有限公司）；
（4）、将纤维织物布袋连同其内混合有粘结剂的粉料进行平整，再经热压制得气凝胶复合材料；所述热压温度为120℃，热压压强为3.5MPa，热压时间为30min；
其中，所述废旧气凝胶材料、溶剂、表面活性剂与粘结剂的质量比为1∶1.5∶0.05∶0.06。
本例生产得到的气凝胶复合材料在常温下的导热系数为0.0283W/m·K，抗压强度为3.8MPa。
实施例3
一种气凝胶复合材料的制备方法，步骤如下：
（1）、将废旧气凝胶材料进行破碎得到碎块，加入溶剂、表面活性剂，搅拌混合使碎块完全浸湿，再继续破碎制成浆料；所述废旧气凝胶材料为玻璃纤维增强SiO2气凝胶毡（来自含有玻璃纤维增强SiO2气凝胶毡的气凝胶垫不合格品，应用之前除去外包装材质只保留其中的玻璃纤维增强SiO2气凝胶毡）；所述溶剂为去离子水；所述表面活性剂为二烷基酯羟乙基甲基硫酸甲酯铵（天津红太阳化工有限公司）；
（2）、将步骤（1）所得浆料装入纤维织物布袋中；所述纤维织物布袋为碳纤维布袋；
（3）、对纤维织物布袋中的浆料进行抽滤，120℃烘干得到粉料，此时向粉料中加入粘结剂，搅拌分散；所述粘结剂为钠水玻璃（河南旭茂化工产品有限公司）；
（4）、将纤维织物布袋连同其内混合有粘结剂的粉料进行平整，再经热压制得气凝胶复合材料；所述热压温度为150℃，热压压强为3.5MPa，热压时间为1h；
其中，所述废旧气凝胶材料、溶剂、表面活性剂与粘结剂的质量比为1∶1.3∶0.1∶0.1。
本例生产得到的气凝胶复合材料在常温下的导热系数为0.0276W/m·K，抗压强度为4.1MPa。

Claims (10)

1.一种气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）、将废旧气凝胶材料进行破碎得到碎块，加入溶剂、表面活性剂，搅拌混合使碎块完全浸湿，再继续破碎制成浆料；
（2）、将步骤（1）所得浆料装入纤维织物布袋中；
（3）、对纤维织物布袋中的浆料进行抽滤，烘干得到粉料，此时向粉料中加入粘结剂，搅拌分散；
（4）、将纤维织物布袋连同其内混合有粘结剂的粉料进行平整，再经热压制得气凝胶复合材料。
2.如权利要求1所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述废旧气凝胶材料、溶剂、表面活性剂与粘结剂的质量比为1∶（1-1.5）∶（0.02-0.1）∶（0.02-0.1）。
3.如权利要求1所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述废旧气凝胶材料为纤维增强气凝胶毡。
4.如权利要求1所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述纤维织物布袋中的纤维织物为玻璃纤维、碳纤维、无纺布、玄武岩纤维、陶瓷纤维、高硅氧纤维布或石英纤维。
5.如权利要求1所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述溶剂为水或乙醇，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂。
6.如权利要求5所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述阳离子表面活性剂为双十八烷基二甲基氯化铵、二烷基酯羟乙基甲基硫酸甲酯铵或十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为硅溶胶、铝溶胶、钠水玻璃、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸乳液、乳胶粉、改性淀粉、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述烘干温度为50-120℃。
9.如权利要求1所述的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，所述热压温度为100-150℃，热压压强为0.5-5MPa，热压时间为20min-3h。
10.一种利用如权利要求1-9之任一项所述的制备方法制得的气凝胶复合材料。
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