CN115073127B - 同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气凝胶产品制备领域，尤其涉及一种同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备及方法。同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备包括机架和安装在机架上的第一传送带、第二传送带、喷淋机构和刮除机构；第二传送带设在第一传送带的上方，用于接替传送湿纤维毡体，第一传送带、第二传送带的与湿纤维毡体接触的带面之间的区域形成除液区，湿纤维毡体表面多余的溶胶在第一传送带的与湿纤维毡体接触的带面区域和在除液区滴落在第一传送带带面上的区域凝胶形成凝胶层；喷淋机构和刮除机构均设在第一传送带的下方，分别向凝胶层喷淋改性溶液和将经过改性的凝胶层刮除并收集。本发明能制得改性均匀的改性凝胶体，同时保证凝胶毡体的质量。

Description

同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备及方法

技术领域

本发明涉及气凝胶产品制备领域，尤其涉及一种同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备及方法。

背景技术

气凝胶是一种分散介质为气体的凝胶材料，内部为高度交联的连续三维网络纳米中空结构，具有大的比表面积（500-1300m²/g）、低密度（30-150Kg/m³）、高孔隙率（85%-99%）、平均孔径小（2-50nm）、及比室温空气更低的热导率（0.01-0.02W/m·K）等特点，是目前公认热导率最低的固体材料。其中二氧化硅气凝胶及其毡体具有独特的物理化学特性，在航空航天、化工、节能建筑、隔热保温、催化剂载体、光学、声学等方面实现广泛研究和应用。

目前，对于气凝胶粉体疏水改性，需要先经过溶胶-凝胶制备凝胶块，然后将凝胶块进行疏水、干燥处理，最后再对气凝胶块进行研磨制备疏水性气凝胶粉体，疏水过程中需解决疏水均匀的问题，而且制备的气凝胶块体也相对较大，研磨不方便；若直接对亲水气凝胶粉体进行疏水改性、干燥处理，气凝胶粉体易飘散、溢出，对操作人员健康不利。上述两种疏水性二氧化硅气凝胶粉体的制备方法存在耗时长、改性过程繁琐、疏水化不均匀的问题。

另外，在气凝胶材料连续化生产过程中，经催化的溶胶于传送带上凝胶过程中会有凝胶滞留在传送带上，形成凝胶固体块（或风化成粉末），而黏附的凝胶固体块会导致有凝胶块区域的上下几层毡体出现褶皱、凹坑的情况，影响后续生产的气凝胶毡产品质量，同时也造成了大量气凝胶的浪费。为了保证产品质量，则需要定时清理传送带，将传送带上清理掉的凝胶碎块进行收集，收集后的凝胶碎块可以用于制备气凝胶粉体，但是收集后的凝胶碎块在疏水改性过程中仍需再次分散均匀才能保证改性的均匀性。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备及方法，以避免凝胶毡体表面出现褶皱和凹坑，在制备凝胶毡体的同时制备改性均匀的改性凝胶体，提高制备凝胶产品的效率。

为实现上述目的，本发明的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备所采用的技术方案是：

同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备，包括机架，机架上安装有：

第一传送带，用于传送浸渍溶胶后的湿纤维毡体；

第二传送带，设置在第一传送带的上方，用于接替传送所述湿纤维毡体，第一传送带的与湿纤维毡体接触的带面和第二传送带的与湿纤维毡体接触的带面之间的区域形成除液区，湿纤维毡体表面多余的溶胶在第一传送带的与湿纤维毡体接触的带面区域以及在除液区留存于在第一传送带带面上的区域凝胶形成凝胶层；

喷淋机构，设置在第一传送带的下方，用于向所述凝胶层喷淋改性溶液；

刮除机构，设置在第一传送带的下方且位于喷淋机构的下游，用于将经过改性的凝胶层刮除并收集。

本发明的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备的有益效果是：1、本发明通过第一传送带和第二传送带能够对浸渍溶胶后的纤维毡体进行有间隙地连续转运，能够将湿纤维毡体表面多余溶胶与通过毛细作用吸附在湿纤维毡体内部的溶胶分离，前者通过第一传送带、喷淋机构和刮除机构可以制备为改性凝胶体，后者通过第二传送带可制备为凝胶毡体，从而实现同时生产凝胶毡体和凝胶体，凝胶毡体和改性凝胶体通过相关设备处理可分别制备为气凝胶毡体和气凝胶粉体，较大的提高了凝胶产品的生产效率。2、在第一传送带带面上凝胶形成的凝胶层能够通过刮除机构刮除，从而能够解决凝胶毡在连续化生产过程中凝胶滞留在传送机构上的凝胶块产生的凝胶毡表面出现褶皱、凹坑等质量缺陷，保证制备的气凝胶毡体品控优良。3、凝胶在第一传送带上的凝胶层经过喷淋机构时能够均匀的喷淋改性溶液，保证改性的均匀性，制得改性均匀的改性凝胶体。

进一步的，第一传送带与第二传送带之间还设有提升铺设机构，提升铺设机构包括转运部和铺设部，转运部与湿纤维毡体接触以将湿纤维毡体从第一传送带上提升至第二传送带上，转运部的与湿纤维毡体接触的位置不高于第二传送带的与湿纤维毡体接触的带面高度，铺设部用于将留存于第一传送带的带面上的多余溶胶均匀铺设。

有益效果：提升铺设机构的转运部为湿纤维毡体提供支撑，避免湿纤维毡体上的溶胶大幅滴落而影响凝胶毡体的质量；提升铺设机构的铺设部能够将多余溶胶铺设均匀，使其凝胶为均匀且层薄的凝胶层，进而改性溶液能够均匀的喷洒于凝胶层上，最终制得改性均匀的改性凝胶体，而且在生产过程中产生的凝胶体较小，便于后续的研磨。

优选的，提升铺设机构为动力转辊，动力转辊同时形成所述转运部和铺设部，动力转辊的转动速度与第一传送带的传送速度相同，动力转辊与第一传送带的带面之间预留用于将多余的溶胶均匀铺设的间隙，湿纤维毡体依次经第一传送带和动力转辊传送至第二传送带上。

有益效果：动力转辊能够同时发挥湿纤维毡体转运和多余溶胶均匀铺设的作用，一体两用，结构简单，避免了在机架上分别设置转运部和铺设部，节约成本。

进一步的，第二传送带的与湿纤维毡体接触的带面高于动力转辊。

有益效果：湿纤维毡体从第一传送带至第二传送带之间传送时，是一个持续上升的过程，有利于湿纤维毡体表面多余的溶胶充分的滴落在第一传送带上。

进一步的，所述喷淋机构设置在第一传送带的端部，包括多个朝向第一传送带的带面喷射改性溶液的喷淋头和用于收集多余改性溶液的集液槽，喷淋头与储存改性溶液的储液罐连通，集液槽底部设置有排液口，排液口与储液罐之间连通有回液管。

有益效果：改性溶液所在喷淋机构可形成一个循环的回路，有利于喷淋的多余的改性溶液可以进行循环利用，避免浪费。

进一步的，所述刮除机构包括下料槽和安装在下料槽上槽口处的刮除板排、除粉刷，在第一传送带的传送方向上，除粉刷位于刮除板排的后侧，刮除板排包括安装板和固定在安装板上且沿第一传送带的宽度方向并排布置的多个刮除刀片，刮除刀片与第一传送带的传送方向之间呈钝角，该钝角位于刮除刀片的背向除粉刷的一侧。

有益效果：有利于保证凝胶层的刮除干净，保证第一传送带带面的平整。刮除机构与喷淋机构之间设置间隙，有利于在凝胶层被喷洒改性溶液至被刮除之间，改性溶液在凝胶层内有足够浸润时间。

本发明的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的方法的技术方案是：

同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的方法，包括以下步骤：

步骤一、纤维毡体浸渍溶胶得到湿纤维毡体，湿纤维毡体通过上下间隔布置的第一传送带和第二传送带连续传送；

步骤二、湿纤维毡体通过第一传送带传送至第二传送带并凝胶为凝胶毡体，湿纤维毡体表面多余的溶胶通过在第一传送带与第二传送带之间的转运滞留在第一传送带上传送，并凝胶为凝胶层；

步骤三、对第一传送带上的凝胶层喷淋改性溶液得到改性凝胶层；

步骤四、将改性凝胶层从第一传送带上刮除并收集，得到改性凝胶体。

本发明的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的方法的有益效果是：1、本发明通过第一传送带和第二传送带能够对浸渍溶胶后的纤维毡体进行有间隙地连续转运，能够将湿纤维毡体表面多余溶胶与通过毛细作用吸附在湿纤维毡体内部的溶胶分离，前者通过第一传送带、喷淋机构和刮除机构可以制备为改性凝胶体，后者通过第二传送带可制备为凝胶毡体，从而实现同时生产凝胶毡体和凝胶粉体，凝胶毡体和改性凝胶体通过相关设备处理又可分别制备为气凝胶毡体和气凝胶粉体，较大的提高了凝胶产品的生产效率。2、在第一传送带带面上凝胶形成的凝胶层能够被刮除，能够解决凝胶毡在连续化生产过程中凝胶滞留在传送机构上的凝胶块产生的凝胶毡表面出现褶皱、凹坑等质量缺陷，保证制备的气凝胶毡体品控优良。3、凝胶在第一传送带上的凝胶层在传送过程中能够均匀的喷淋改性溶液，保证改性的均匀性，是在生产凝胶毡体过程中，直接对传送机构上滞留的凝胶体进行改性，然后收集，工序简单省事，同时保证凝胶毡体的质量。4、利用本发明方法制备并经干燥、研磨等处理得到的改性气凝胶粉体或改性凝胶粉均可用于气凝胶涂料、气凝胶玻璃等隔热产品的生产中，利用本发明的方法后续制备的气凝胶毡体可用于石油石化、热力化工、工业窑炉、家电数码、冷链船舶、建筑保温、新能源汽车等领域。

进一步的，在第一传送带与第二传送带之间设置提升铺设机构，提升铺设机构包括转运部和铺设部，转运部与湿纤维毡体接触以将湿纤维毡体从第一传送带上提升至第二传送带上，转运部的与湿纤维毡体接触的位置不高于第二传送带的与湿纤维毡体接触的带面高度，铺设部用于将留存于第一传送带的带面上的多余溶胶均匀铺设。

有益效果：提升铺设机构的转运部为湿纤维毡体提供支撑，避免湿纤维毡体上的溶胶大幅滴落而影响气凝胶毡体的质量；提升铺设机构的铺设部能够将多余溶胶铺设均匀，使凝胶层为均匀且层薄的凝胶层，进而改性溶液能够均匀的喷洒于凝胶层上，最终制得改性均匀的改性凝胶体，而且在生产过程中产生的凝胶体较小，便于后续的研磨。

进一步的，所述提升铺设机构采用动力转辊，动力转辊同时形成所述转运部和铺设部，动力转辊与第一传送带的带面之间预留用于将多余的溶胶均匀铺设的间隙，动力转辊的转动速度与第一传送带的传送速度相同，湿纤维毡体依次经第一传送带和动力转辊传送至第二传送带上。

有益效果：动力转辊能够同时发挥湿纤维毡体转运和多余溶胶均匀铺设的作用，一体两用，结构简单，避免了在机架上分别设置转运部和铺设部，节约成本。

优选的，所述溶胶为二氧化硅溶胶、氧化铝溶胶和硅铝复合溶胶中的一种。

进一步的，改性凝胶体经干燥处理、研磨处理后得到气凝胶粉体，凝胶毡通过改性处理、干燥后得到气凝胶毡体。

有益效果：可适用于多种类气凝胶产品的制备。

附图说明

图1是本发明的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备的整体结构示意图；

图2是本发明的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备在第一传送带处的结构示意图；

图3是本发明的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备在第二传送带处的结构示意图；

图4是本发明的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备中刮除机构的结构示意图；

图5是图4的俯视图。

附图标记：1-机架，2-第一传送带，3-第二传送带，4-湿纤维毡体，5-喷淋机构，6-刮除机构，7-动力转辊，8-集液槽，9-喷淋头，10-储液罐，11-回液管，12-下料槽，13-刮除刀片，14-除粉刷，15-刮除板排。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备的具体实施例：

如图1、图2和图3所示，同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备包括机架1和安装在机架1上的第一传送带2、第二传送带3、提升铺设机构、喷淋机构5和刮除机构6。

其中，如图1和图2所示，喷淋机构5和刮除机构6均设置在第一传送带2的下方，并且处于第一传送带2的两端；提升铺设机构位于第一传送带2与第二传送带3之间，提升铺设机构和第二传送带3均位于第一传送带2的上方。安装时，第二传送带3与第一传送带2之间的高度差控制在0~20cm范围内，该范围不包括0。第一传送带2用于传送浸渍溶胶后的湿纤维毡体4。提升铺设机构包括转运部和铺设部，转运部与湿纤维毡体4接触以将湿纤维毡体4从第一传送带2上提升至第二传送带3上，铺设部用于将留存于第一传送带的带面上的多余溶胶均匀铺设。本实施例中，提升铺设机构采用动力转辊7，动力转辊7转动装配在机架1上，动力转辊7的表面与湿纤维毡体4接触，转动时将处于低处的湿纤维毡体4朝向第二传送带3上进行转运。动力转辊7与第一传送带2的带面之间预留用于将多余的溶胶均匀铺设的间隙。如图3所示，第二传送带3的与湿纤维毡体4接触的带面位于动力转辊7的上方。

本实施例中，与湿纤维毡体4接触的第一传送带2的带面与动力转辊7之间、动力转辊7和与湿纤维毡体4接触的第二传送带3的带面之间形成湿纤维毡体4的除液区，湿纤维毡体4表面多余的溶胶在除液区内通过重力作用留存（或滴落或沿湿纤维毡体滑落或残留）于第一传送带带面，并在第一传送带2上凝胶；另外，湿纤维毡体4上的多余溶胶与第一传送带带面接触，并在第一传送带2上凝胶，这两部分凝胶在第一传送带2的传送方向上连续，共同形成凝胶层。动力转辊7在转动时，能够将凝胶层铺设均匀，此时动力转辊7能够同时发挥转运和铺设的功能。通过毛细作用保留于湿纤维毡体4中的溶胶传送至第二传送带带面上，并于第二传送带3上凝胶，形成凝胶毡体。凝胶毡体经过后续疏水、干燥处理后可以制备气凝胶毡体。

喷淋机构5用于向凝胶层喷淋改性溶液，如图1和图2所示，喷淋机构5包括多个朝向第一传送带2的带面喷射改性溶液的喷淋头9和用于收集多余改性溶液的集液槽8。其中，喷淋头9用于与储存改性溶液的储液罐10连通，储液罐10设置在较高位置。集液槽8的底部设置有排液口，排液口与储液罐10之间连通有回液管11，回液管11上连接有动力泵，可以将集液槽8内收集的多余改性溶液泵送至储液罐10内，实现循环利用的目的，减少改性溶液的浪费。喷淋头9为现有技术中常见的上喷式水雾喷头，可以向凝胶层喷淋过量的改性溶液。

刮除机构6位于喷淋机构5的下游，用于将经过改性的凝胶层刮除并收集。如图4和图5所示，刮除机构6包括下料槽12、刮除板排15和除粉刷14。其中，下料槽呈锥形漏斗状，刮除板排、除粉刷14安装在下料槽12的上槽口处。在第一传送带2的传送方向上，除粉刷14位于刮除板排15的后侧。刮除板排15包括安装板和固定在安装板上且沿第一传送带2的宽度方向并排布置的多个刮除刀片13，刮除刀片13的刮除区域能够将第一传送带2的宽度覆盖。为便于凝胶层的刮除，本实施例中，刮除刀片13与第一传送带2之间呈钝角，该钝角位于刮除刀片13的背向除粉刷14的一侧。刮除刀片13能够将凝胶层刮除，刮除的凝胶体下落至下料槽12内进行收集。除粉刷14采用毛刷，能进一步对第一传送带带面进行扫除，避免第一传送带带面上残留凝胶层。落在下料槽12内的凝胶体为改性凝胶体。改性凝胶体继续经干燥处理、研磨处理，可制得气凝胶粉体。

在实际生产的过程中，纤维毡体可以采用片状或卷状的预氧丝纤维毡、陶瓷纤维毡和玻璃纤维毡中的一种，溶胶可以采用可制备为气凝胶的二氧化硅溶胶、氧化铝溶胶和硅铝复合溶胶中的一种。

利用本发明的设备并经后续处理得到的气凝胶粉体或经研磨的改性凝胶粉均可用于气凝胶涂料、气凝胶玻璃等隔热产品中。利用本发明的设备并经后续处理制得的气凝胶毡体可用于石油石化、热力化工、工业窑炉、家电数码、冷链船舶、建筑保温、新能源汽车等领域。

本发明通过第一传送带和第二传送带能够对浸渍溶胶后的纤维毡体进行有间隙地连续转运，能够将湿纤维毡体表面多余溶胶与通过毛细作用吸附在湿纤维毡体内部的溶胶分离，前者通过第一传送带、喷淋机构和刮除机构可以制备为改性凝胶体，后者通过第二传送带可制备为凝胶毡体，从而实现同时生产凝胶毡体和凝胶体，凝胶毡体和改性凝胶体通过相关设备处理又可分别制备为气凝胶毡体和气凝胶粉体，较大的提高了凝胶产品的生产效率。在第一传送带带面上凝胶形成的凝胶层能够被刮除，从而能够解决凝胶毡在连续化生产过程中凝胶滞留在传送机构上的凝胶块产生的凝胶毡表面出现褶皱、凹坑等质量缺陷，保证制备的气凝胶毡体品控优良。凝胶在第一传送带上的凝胶层在传送过程中能够均匀的喷淋改性溶液，保证改性的均匀性，制得改性均匀的凝胶体。

在其他实施例中，也可以不设置提升铺设机构，湿纤维毡体直接从第一传送带传送至第二传送带上，此时需要保证纤维毡体内能够充分浸胶和凝胶，此时可仅设置铺设结构来保证凝胶层的铺设均匀。

在其他实施例中，提升铺设机构也可以采用分体式的结构，即转运部和铺设部分开设置，两者各自发挥自身的功能。

在其他实施例中，在设置动力转辊的情况下，第二传送带的与湿纤维毡体接触的带面也可以与动力转辊的顶部平齐。

在其他实施例中，集液槽也可以不与储液罐连接，在集液槽内收集的多余改性溶液满时，可以将改性溶液倒入到储液罐内。

本发明的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的方法的实施例：

同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的方法包括以下步骤：

步骤一、纤维毡体浸渍溶胶得到湿纤维毡体，湿纤维毡体通过上下间隔布置的第一传送带和第二传送带连续传送；

步骤二、湿纤维毡体通过第一传送带传送至第二传送带并凝胶为凝胶毡体，湿纤维毡体表面多余的溶胶通过在第一传送带与第二传送带之间的转运滞留在第一传送带上传送，并凝胶为凝胶层；

步骤三、对第一传送带上的凝胶层喷淋改性溶液得到改性凝胶层；

步骤四、将改性凝胶层从第一传送带上刮除并收集，得到改性凝胶体。

为保证湿纤维毡体的稳定传送，避免溶胶大量流失，在第一传送带与第二传送带之间设置提升铺设机构，提升铺设机构与上述各同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备实施例中提升铺设机构的结构相同，均为动力转辊。动力转辊位于第一传送带的上方并与第一传送带的带面之间预留用于将多余的溶胶均匀铺设的间隙，动力转辊的转动速度与第一传送带的传送速度相同，湿纤维毡体依次经第一传送带和动力转辊传送至第二传送带上。动力转辊能够将在第一传送带带面上的凝胶层均匀铺设，使凝胶层为均匀且层薄的凝胶层。

步骤二中，采用喷淋机构对凝胶层进行喷淋过量的改性溶液；步骤三中，采用刮除机构对改性凝胶层进行刮除并收集。需要说明的是，喷淋机构和刮除机构分别与上述同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备实施例中喷淋机构5和刮除机构6的结构对应相同，在此不再详细赘述。

本实施例中，纤维毡体采用卷状的预氧丝纤维毡，通过浸泡在二氧化硅溶胶中，形成湿纤维毡体。二氧化硅溶胶的配置步骤包括：取硅源、乙醇和水混合均匀，然后加入催化剂搅拌均匀，得到二氧化硅溶胶；其中，以摩尔比计，按照硅源∶乙醇∶水=1：（2~60）：（0.05~30）混合得到。上述的硅源可选用正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丁酯、正硅酸异丙酯、烷基烷氧基硅烷中的一种或多种；烷基烷氧基硅烷包括甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。催化剂包括碱性催化剂，碱性催化剂可以选择氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氟化铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠、乙醇胺、二乙醇胺、甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、二丙胺、异丙醇胺、苯胺、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺中的一种或两种的组合。

本实施例中，从喷淋机构喷出的改性溶液为疏水改性溶液，通过醇溶剂、碱催化剂和疏水剂调配制备。改性溶液中疏水剂体积分数为0.2-10%。其中，碱催化剂包括无机碱和/或有机碱。无机碱优选包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氟化铵、碳酸氢铵、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或多种；有机碱优选包括乙醇胺、二乙醇胺、甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、二丙胺、异丙醇胺、苯胺、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺中的一种或多种。醇溶剂选用甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇的一种或多种。疏水剂选用甲基三甲氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷、氯丙基甲基二甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、三甲基氯硅烷、六甲基二硅氧烷、六甲基二硅氮烷的一种或多种。

对改性凝胶体和凝胶毡的干燥采用乙醇超临界干燥，乙醇超临界干燥的温度为245~260℃，干燥压力为8~11MPa，升温速率为5~20℃/min，超临界状态保持时间为0.5h~3h，放气时间为3h~9h。

需要说明的是，本发明的方法能够同时制备凝胶毡体和改性凝胶体。制得的凝胶毡体经过疏水、干燥后可以制得气凝胶毡体；改性凝胶体经过干燥处理和研磨处理后可以制得气凝胶粉体。其中，气凝胶粉体或经研磨的改性凝胶粉均可用于气凝胶涂料、气凝胶玻璃等隔热产品中。制得的气凝胶粉体的粒径为5~40μm，比表面积为400~850 m²/g、热导率为0.016~0.031 W/(m·K)。得到的气凝胶粉体的憎水率为95%-99.5%。（气凝胶粉体憎水率按照JC/T 2518-2019中，疏水二氧化硅气凝胶粉体的质量吸湿率换算，此处的气凝胶粉体憎水率为1-质量吸湿率。）

气凝胶毡体可用于石油石化、热力化工、工业窑炉、家电数码、冷链船舶、建筑保温、新能源汽车等领域。

本发明的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的方法对浸渍溶胶后的纤维毡体进行有间隙地连续转运，能够将湿纤维毡体表面多余溶胶与通过毛细作用吸附在湿纤维毡体内部的溶胶分离，前者通过第一传送带、喷淋机构和刮除机构可以制备为改性凝胶体，后者通过第二传送带可制备为凝胶毡体，从而实现同时生产凝胶毡体和凝胶体，凝胶毡体和改性凝胶体通过相关设备处理又可分别制备为气凝胶毡体和气凝胶粉体，较大的提高了凝胶产品的生产效率。另外，本发明的方法能够解决凝胶毡在连续化生产过程中凝胶滞留在传送机构上的凝胶块产生的凝胶毡表面出现褶皱、凹坑等质量缺陷，保证制备的气凝胶毡体品控优良。再者，动力转辊将留存在第一传送带带面的溶胶铺设均匀，能够凝胶为均匀且层薄的凝胶层，凝胶层进行疏水改性处理，然后再收集、干燥、研磨可以制备为气凝胶粉体，改性溶液能够均匀喷洒于凝胶层上，整个工序简单且能够制备改性均匀的疏水性气凝胶粉体，在生产过程中产生凝胶体较小，在后续研磨成粉也更为便捷。

在其他实施例中，纤维毡体也可以采用片状或卷状的陶瓷纤维毡、玻璃纤维毡。

在其他实施例中，凝胶层在凝胶之后也可以喷淋亲水改性试剂进行亲水改性处理。

在其他实施例中，溶胶也可以采用氧化铝溶胶和硅铝复合溶胶。其中，氧化铝溶胶的制备步骤包括：将铝源、螯合剂、醇、水和铝溶胶用催化剂按照摩尔比为1：（0.001~0.06）：（4~32）：（0.6~4）：（0.0001~1)，混合得到经凝胶催化剂催化的铝溶胶。硅铝复合溶胶的制备步骤包括：（1）制备硅溶胶：先将一种或多种硅源与乙醇、水按照摩尔比1：（2~60）：（0.05~30）混合，加入水解催化剂，混合均匀后硅源水解形成硅溶胶；（2）制备铝溶胶：将铝源、螯合剂、醇、水按照摩尔比为1：（0.001~0.06）：（4~32）：（0.6~4）：（0.0001~1)，混合得到铝溶胶；（3）将硅溶胶和铝溶胶按照摩尔比硅：铝为（1~8）：（1~8）倒入容器中混合搅拌10~30min后得到硅铝复合溶胶。

在其他实施例中，也可以采用CO₂超临界干燥、常压干燥或冷冻干燥的方式。其中，CO₂超临界干燥的参数为：干燥温度为40~55℃，干燥压力为8~20MPa，升温速度为1-5℃/min，替换时间为3h~12h，放气时间为3h~12h。常压干燥是经过正烷烃溶剂置换6h~24h，在50~80℃下常压干燥6h~24h。冷冻干燥的参数为：预冷冻时间3~12h，预冷冻温度-30℃~-5℃，冷阱温度-60~-40℃，真空度10~500Pa，干燥时间12h~36h。

以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备，包括机架，其特征在于，机架上安装有：

第一传送带，用于传送浸渍溶胶后的湿纤维毡体；

第二传送带，设置在第一传送带的上方，用于接替传送所述湿纤维毡体，第一传送带的与湿纤维毡体接触的带面和第二传送带的与湿纤维毡体接触的带面之间的区域形成除液区，湿纤维毡体表面多余的溶胶在第一传送带的与湿纤维毡体接触的带面区域以及在除液区留存于在第一传送带带面上的区域凝胶形成凝胶层；

喷淋机构，设置在第一传送带的下方，用于向所述凝胶层喷淋改性溶液；

刮除机构，设置在第一传送带的下方且位于喷淋机构的下游，用于将经过改性的凝胶层刮除并收集；

第一传送带与第二传送带之间还设有提升铺设机构，转运部与湿纤维毡体接触以将湿纤维毡体从第一传送带上提升至第二传送带上，转运部的与湿纤维毡体接触的位置不高于第二传送带的与湿纤维毡体接触的带面高度，铺设部用于将留存于第一传送带的带面上的多余溶胶均匀铺设；

所述提升铺设机构为动力转辊，动力转辊同时形成所述转运部和铺设部，动力转辊的转动速度与第一传送带的传送速度相同，动力转辊与第一传送带的带面之间预留用于将多余的溶胶均匀铺设的间隙，湿纤维毡体依次经第一传送带和动力转辊传送至第二传送带上。

2.根据权利要求1所述的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备，其特征在于，第二传送带的与湿纤维毡体接触的带面高于动力转辊。

3.根据权利要求1或2所述的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备，其特征在于，所述喷淋机构设置在第一传送带的端部，包括多个朝向第一传送带的带面喷射改性溶液的喷淋头和用于收集多余改性溶液的集液槽，喷淋头与储存改性溶液的储液罐连通，集液槽底部设置有排液口，排液口与储液罐之间连通有回液管。

4.根据权利要求2所述的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备，其特征在于，所述刮除机构包括下料槽和安装在下料槽上槽口处的刮除板排、除粉刷，在第一传送带的传送方向上，除粉刷位于刮除板排的后侧，刮除板排包括安装板和固定在安装板上且沿第一传送带的宽度方向并排布置的多个刮除刀片，刮除刀片与第一传送带的传送方向之间呈钝角，该钝角位于刮除刀片的背向除粉刷的一侧。

5.采用权利要求1-4中任一项所述的同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的设备同时生产凝胶毡体和改性凝胶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、纤维毡体浸渍溶胶得到湿纤维毡体，湿纤维毡体通过上下间隔布置的第一传送带和第二传送带连续传送；

步骤二、湿纤维毡体通过第一传送带传送至第二传送带并凝胶为凝胶毡体，湿纤维毡体表面多余的溶胶通过在第一传送带与第二传送带之间的转运滞留在第一传送带上传送，并凝胶为凝胶层；

步骤三、对第一传送带上的凝胶层喷淋改性溶液得到改性凝胶层；

步骤四、将改性凝胶层从第一传送带上刮除并收集，得到改性凝胶体。

6.根据权利要求5所述的同时生产气凝胶毡体和改性凝胶体的方法，其特征在于，所述溶胶为可制备为气凝胶的二氧化硅溶胶、氧化铝溶胶和硅铝复合溶胶中的一种。

Images