CN208009064U - 气凝胶纤维复合毡生产设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种气凝胶纤维复合毡生产设备，涉及材料加工设备领域，可以改善现有技术制备气凝胶复合毡时步骤繁琐，人工成本高，使用设备过多的技术问题。包括反应箱、搅拌罐、废液回收罐、第一存储罐和第二存储罐；第一存储罐的出料口与搅拌罐的进料口连通，搅拌罐的出料口与反应箱的第一进料口连通，反应箱的出料口与废液回收罐的进料口连通，第二存储罐的出料口与反应箱的第二进料口连通；反应箱设置有密封盖，第一存储罐用于存储硅溶胶，第二存储罐用于存储老化改性液。该生产设备实现将凝胶化、老化改性和干燥在同一反应箱中连续稳定进行，可以降低生产成本，操作简便可控，可工业化。产品性能稳定并且成分均匀。
Description
技术领域
本实用新型涉及材料加工设备领域，尤其是涉及一种气凝胶纤维复合毡生产设备。
背景技术
气凝胶纤维复合毡即是利用二氧化硅硅溶胶在纤维毡中凝胶化形成气凝胶从而得到的一种复合毡，其特点是导热系数低，有一定的抗拉及抗压强度，可应用于保温领域，是一种新型的保温材料。
现有的制备气凝胶毡的加工工艺中，需要对原料进行老化、改性、淋干和干燥后得到成品，但是老化和改性工艺都需要在加工罐中进行一定时间的反应，对完成老化和改性的气凝胶毡需要马上进行淋干，干燥也需要采用超临界干燥技术，如果独立设置老化、改性、淋干和干燥的装置，明显较为不便，增加了设备成本，也增加了人工成本。
有鉴于此，特提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种气凝胶纤维复合毡生产设备，实现气凝胶纤维复合毡的凝胶化、老化改性和干燥工艺可以在同一个反应箱中连续稳定进行的目的。生产出来的气凝胶纤维复合毡产品导热系数低，稳定性好，成分均匀，可以延长使用年限，并且韧性好和环保。
为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：
本实用新型提供的一种气凝胶纤维复合毡生产设备，包括：反应箱，搅拌罐，废液回收罐，第一存储罐和第二存储罐；
所述第一存储罐的出料口与所述搅拌罐的进料口连通，所述搅拌罐的出料口与所述反应箱的第一进料口连通，所述反应箱的出料口与所述废液回收罐的进料口连通，所述第二存储罐的出料口与所述反应箱的第二进料口连通；
所述第一存储罐用于存储硅溶胶溶液，所述第二存储罐用于存储老化改性液。
进一步地，所述搅拌罐和所述反应箱内均设有传热介质和加热装置。
进一步地，所述搅拌罐和所述反应箱均设置有温度检测装置。
进一步地，所述搅拌罐设置有pH值检测装置。
进一步地，所述第一存储罐与所述搅拌罐之间、所述搅拌罐与所述反应箱之间、所述反应箱与所述废液回收罐之间以及所述第二存储罐与所述反应箱之间均设置有抽液泵。
进一步地，所述反应箱内壁上设有相互垂直且相互连通的第一导向槽组和第二导向槽组。
进一步地，所述第一导向槽组由两个第一导向槽组成，第一导向槽组中的两个第一导向槽沿反应箱的中心轴线对称设置；所述第二导向槽组由两个第二导向槽组成，第二导向槽组中的两个第二导向槽分别与所述第一导向槽组中的两个第一导向槽垂直分布并相互连通，所述第二导向槽组至少设置两组。
进一步地，所述反应箱内还设有可拆卸连接的隔板；所述隔板两侧设有凸出于所述隔板侧壁的卡位。
进一步地，所述卡位与所述第一导向槽组和所述第二导向槽组相配合实现隔板水平固定在所述反应箱中。
进一步地，所述隔板上设置有漏液孔。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型提供的一种气凝胶纤维复合毡生产设备，将纤维毡放置反应箱中；将纤维与第一存储罐中的硅溶胶在搅拌罐中混合均匀得到混合液，然后调节pH值和温度，接着将混合液运输至反应箱中，混合液在纤维毡中形成气凝胶，得到湿气凝胶纤维复合毡。湿气凝胶纤维复合毡再经过老化改性，最后干燥制备得到成品气凝胶纤维复合毡。利用该生产设备生产气凝胶纤维复合毡，操作工艺中凝胶化、老化改性和干燥工艺逐步连续在反应箱中进行，实现多步工艺在同一反应箱中的连续操作，降低了人工成本、设备成本和时间成本，操作过程连续简单可控，能够做到温度可控的生产，保证产品质量的稳定性。通过该气凝胶纤维复合毡生产设备制备的产品内部成分均匀，结构稳定，不存在气凝胶开裂和塌陷问题，导热系数低，韧性好，抗压和抗折性能都得到改善，其防火、防水、保温和绝热性能与传统保温材料相比得到大幅度提高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的气凝胶纤维复合毡生产设备的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的反应箱内壁侧视局部示意图；
图3为本实用新型实施例提供的反应箱内壁俯视局部示意图；
图4为本实用新型实施例提供的隔板示意图。
图标：1000-密封盖；200-第一存储罐；300-搅拌罐；400-第二存储罐；500-废液回收罐；600-温度检测装置；700-pH检测装置；800-抽液泵；900-反应箱；901-卡位；902-孔洞；903-第一导向槽；904-第二导向槽；905-第一进料口；906-第二进料口。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
图1为本实用新型实施例提供的一种气凝胶纤维复合毡生产设备的结构示意图。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型实施例提供的一种气凝胶纤维复合毡生产设备，如图1所示，包括：反应箱900，搅拌罐300，废液回收罐500，第一存储罐200和第二存储罐400；第一存储罐200的出料口与搅拌罐300的进料口连通，搅拌罐300的出料口与反应箱900的第一进料口905连通，反应箱900的出料口与废液回收罐500的进料口连通，第二存储罐400的出料口与反应箱900的第二进料口906连通；第一存储罐200用于存储硅溶胶溶液，第二存储罐400用于存储老化改性液。由此分析可知，本实用新型提供的气凝胶纤维复合毡生产设备，将纤维毡放置在反应箱900中；将纤维与第一存储罐200中的硅溶胶在搅拌罐300中混合均匀得到混合液，然后调节pH值和温度，接着将混合液运输至反应箱900中，混合液在纤维毡中形成气凝胶，得到湿气凝胶纤维复合毡。湿气凝胶纤维复合毡再经过老化改性，最后干燥制备得到成品气凝胶纤维复合毡。利用该生产设备生产气凝胶纤维复合毡，操作工艺中凝胶化、老化改性和干燥工艺逐步连续在反应箱900中进行，实现多步工艺在同一反应箱900中的连续操作，降低了人工成本、设备成本和时间成本，操作过程连续简单可控，能够做到温度可控的生产，保证产品质量的稳定性。通过该气凝胶纤维复合毡生产设备制备的产品内部成分均匀，结构稳定，不存在气凝胶开裂和塌陷问题，导热系数低，韧性好，抗压和抗折性能都得到改善，其防火、防水、保温和绝热性能与传统保温材料相比得到大幅度提高。
可选地，搅拌罐300中与硅溶胶混合的纤维可以是玻璃纤维、陶瓷纤维和粘胶纤维中的一种或多种混合；优选地，为玻璃纤维、粘胶纤维或玻璃纤维和粘胶纤维。玻璃纤维和粘胶纤维的重量比例为(6-8)：(2-4)。纤维的长度为1-3mm。纤维与硅溶胶的重量比例为1：(5-10)；优选地，纤维与硅溶胶的重量比例为1:5。反应箱900上可以设置有与反应箱900顶部大小相同的密封盖1000，方便隔板的放入和取出，同时由于生产操作有温度要求，密封盖1000可以给反应箱900保温，防止热量的散失，节约成本。
进一步地，搅拌罐300和反应箱900内均含有传热介质和加热装置。
进一步地，搅拌罐300和反应箱900均设置有温度检测装置600。
进一步地，搅拌罐300设置有pH检测装置700。
通过加热装置加热传热介质实现搅拌罐300和反应箱900的加热，使设备达到预定生产温度，温度检测装置600用于检测生产温度，与加热装置共同实现搅拌罐300和反应箱900的控温操作。pH检测装置700用于检测第一存储罐200中的硅溶胶的pH值，同时监控搅拌罐300中的溶液pH值是否达到凝胶化要求。
可选地，第一存储罐200中的硅溶胶pH值为2-4，运输到搅拌罐300中，加热温度至60℃-90℃，优选地，温度为80℃。用搅拌罐300搅拌混匀硅溶胶和纤维，用弱碱将溶液pH值调整到8-9，在混合液未形成气凝胶之前运输到反应箱900中。反应箱900中凝胶化温度为60-90℃；老化改性温度为40℃-60℃；干燥温度为30℃-50℃。
进一步地，第一存储罐200与搅拌罐300之间、搅拌罐300与反应箱900之间、反应箱900与废液回收罐500之间以及第二存储罐400与反应箱900之间均设置有抽液泵800。第一存储罐200中的硅溶胶通过抽液泵800运输到搅拌罐300中；搅拌罐300中的混合液通过抽液泵800运输到反应箱900中；反应箱900中的反应后废液通过抽液泵800运输到废液回收罐500中；第二存储罐400中的老化改性液通过抽液泵800运输到反应箱900中。
图2为本实用新型实施例提供的反应箱900内壁侧视局部示意图；图3为本实用新型实施例提供的反应箱900内壁俯视局部示意图。
具体地，反应箱900内壁上设有相互垂直且相互连通的第一导向槽903和第二导向槽904。两个第一导向槽903为一组构成第一导向槽组，两个第二导向槽904为一组构成第二导向槽组。第一导向槽组中的两个第一导向槽903沿反应箱900的中心轴线对称设置；第二导向槽组中的两个第二导向槽904分别与所述第一导向槽组中的两个第一导向槽903垂直分布并相互连通，所述第二导向槽组至少设置两组。
图4为本实用新型实施例提供的隔板示意图。
具体地，反应箱900内还设有可拆卸连接的隔板；所述隔板两侧设有凸出于所述隔板侧壁的卡位901。卡位901沿第一导向槽903放入反应箱900，到达第二导向槽904平行位置，移动隔板使卡位901进入第二导向槽904，实现隔板固定于反应箱900中。
结合图2-4，卡位901与第一导向槽组和第二导向槽组相配合实现隔板水平固定在所述反应箱900中。具体操作为：反应箱900内部两侧对应的内壁上有一组竖直方向的第一导向槽903，宽度刚好可以通过隔板的卡位901，将隔板水平放入反应箱900中，隔板两侧的卡位901刚好落入反应箱900的第一导向槽903内，向下垂直下降；反应箱900的内壁上设置有与第一导向槽903垂直连通的第二导向槽904，宽度与隔板卡位901的厚度相同，长度与隔板卡位901的长度相同，当卡位901顺着第一导向槽903移动到第二导向槽904的位置时，隔板移动进入第二导向槽904内，实现将隔板卡位901固定在第二导向槽904中，隔板水平固定于反应箱900中。第二导向槽904可以为一组或多组，实现隔板多层有间距的水平放置在反应箱900中，每一层隔板放置有纤维毡。需要说明的是第一导向槽903和第二导向槽904凹入反应箱900内壁的深度与隔板的卡位901的宽度相同。
可选地，纤维毡可以是玻璃纤维、陶瓷纤维和粘胶纤维中的一种制备的纤维毡或多种制备的复合毡，优选地，纤维毡为玻璃纤维和陶瓷纤维制备的复合毡。复合毡中陶瓷纤维和玻璃纤维的重量比例为(6-8)：(2-4)。
需要说明的是，当卡位901顺着第一导向槽903移动到第二导向槽904的位置时，隔板移动进入第二导向槽904内，隔板移动方式可以为水平移动或旋转移动。当反应箱900为圆柱体形状时，第二导向槽组中的两个第二导向槽904方向相反，隔板卡位901顺着第一导向槽903移动到第二导向槽904的位置时，旋转移动进入第二导向槽904内；当反应箱900为长方体形状时，第二导向槽组中的两个第二导向槽904方向相同，隔板卡位901顺着第一导向槽903移动到第二导向槽904的位置时，水平移动进入第二导向槽904内。
进一步地，隔板上设置有漏液孔洞902便于液体的通过。隔板在反应箱900中分层放置，方便纤维毡的分层固定，可以实现一次多量的生产，提高生产效率。隔板上有孔洞902使得反应箱900中各个隔板间相互连通，搅拌罐300中的混合液和第二存储罐400中老化改性液都是分别由反应箱900的上部进料口进入反应箱900，直至充满；反应结束后反应箱900中多余的废液需要通过反应箱900下部的出料口运输到废液回收罐500中，隔板上设置有漏液孔洞902便于液体的通过。
可选地，老化改性液为三甲基氯硅烷和醇的水溶液，老化改性液中三甲基氯硅烷、醇和水的重量比例与硅溶胶中硅醇盐、醇和水的重量比例相同。
本实用新型提供的上述生产设备生产气凝胶纤维复合毡，是将长度为1-3mm的纤维加入硅溶胶中，利用气凝胶自身的属性，调整pH值在纤维毡中进行凝胶化，通过纤维与硅溶胶的合理配比使得纤维在气凝胶中形成三维网状结构，进一步在气凝胶中起到支架的作用，不仅有助于气凝胶在纤维毡中的凝胶化，也防止了气凝胶的开裂和塌陷，提高了产品的韧性。老化后产品的稳定性得到提高，与改性同时进行，节省了工艺与时间，更有助于常压干燥，降低生产成本和资源消耗。凝胶化、老化改性和干燥的温度设置为梯度下降可以满足工艺需求的同时节约资源，工艺连续稳定在反应箱900中实现，节约了人工成本和设备成本，提高产品稳定性，便于工艺操作。该方法制备得到的气凝胶纤维复合毡使用年限长，内部成分均匀，结构稳定，不存在气凝胶开裂和塌陷问题，导热系数低，韧性好，抗压和抗折性能都得到改善，其防火、防水、保温和绝热性能与传统保温材料相比得到大幅度提高。
用上述生产设备生产气凝胶纤维复合毡，包括以下步骤：
(a)将隔板放置于反应箱900中，每固定一层隔板放置一层纤维毡，纤维毡为玻璃纤维和陶瓷纤维的重量比例为2:8的复合纤维毡，盖上密封盖1000，反应箱900进行预加热，加热温度至80℃；
(b)用抽液泵800将第一存储罐200中的硅溶胶运输到搅拌罐300中，加热搅拌罐300，控制溶液温度为80℃；
(c)向硅溶胶中加入长度为2mm的粘胶纤维和玻璃纤维的混合纤维，粘胶纤维和玻璃纤维的重量比例为6:4，搅拌混合均匀制得混合液；
(d)用弱碱调整混合液pH到8，在混合液未形成气凝胶之前，用抽液泵800将混合液从搅拌罐300中通过第一进料口905运输到反应箱900中，直至纤维毡浸没在混合液中；
(e)在反应箱900中，保持箱内温度80℃，混合液浸泡纤维毡40-50min后，从反应箱900的出料口将多余的混合液排出到废液回收罐500中，混合液在纤维毡中进行凝胶化；
(f)将反应箱900中温度降至50℃，用抽液泵800从第二存储罐400中将老化改性液通过第二进料口906运输到反应箱900中，直至老化改性液浸没纤维毡，老化改性20h，多余液体从出料口排出到废液回收罐500中；其中老化改性液中的三甲基氯硅烷、醇和水的重量比例与硅溶胶中硅醇盐、醇和水的重量比例相同；
(g)将反应箱900中的温度降至40℃进行干燥，将密封盖1000打开，干燥时间为12h，然后将纤维毡从反应箱900中取出，即得气凝胶纤维复合毡产品。
该气凝胶纤维复合毡生产设备可以连续稳定的生产得到气凝胶纤维复合毡，生产制备的气凝胶纤维复合毡产品成分均匀，性能稳定，由于纤维在气凝胶内部形成三维网状结构，进一步在气凝胶中起到支架的作用，不仅有助于气凝胶在纤维毡中的凝胶化，也防止了气凝胶的开裂和塌陷。产品的韧性好，抗折性能和抗压性能得到提高，复合毡的整体性能得到了较大的改善，可以满足更多的不同用途和环境的需求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种气凝胶纤维复合毡生产设备，其特征在于，包括：反应箱，搅拌罐，废液回收罐，第一存储罐和第二存储罐；
所述第一存储罐的出料口与所述搅拌罐的进料口连通，所述搅拌罐的出料口与所述反应箱的第一进料口连通，所述反应箱的出料口与所述废液回收罐的进料口连通，所述第二存储罐的出料口与所述反应箱的第二进料口连通；
所述第一存储罐用于存储硅溶胶溶液，所述第二存储罐用于存储老化改性液。
2.根据权利要求1所述的气凝胶纤维复合毡生产设备，其特征在于，所述搅拌罐和所述反应箱内均设有传热介质和加热装置。
3.根据权利要求1所述的气凝胶纤维复合毡生产设备，其特征在于，所述搅拌罐和所述反应箱均设置有温度检测装置。
4.根据权利要求1所述的气凝胶纤维复合毡生产设备，其特征在于，所述搅拌罐设置有pH值检测装置。
5.根据权利要求1所述的气凝胶纤维复合毡生产设备，其特征在于，所述第一存储罐与所述搅拌罐之间、所述搅拌罐与所述反应箱之间、所述反应箱与所述废液回收罐之间以及所述第二存储罐与所述反应箱之间均设置有抽液泵。
6.根据权利要求1所述的气凝胶纤维复合毡生产设备，其特征在于，所述反应箱内壁上设有相互垂直且相互连通的第一导向槽组和第二导向槽组。
7.根据权利要求6所述的气凝胶纤维复合毡生产设备，其特征在于，所述第一导向槽组由两个第一导向槽组成，第一导向槽组中的两个第一导向槽沿所述反应箱的中心轴线对称设置；所述第二导向槽组由两个第二导向槽组成，第二导向槽组中的两个第二导向槽分别与所述第一导向槽组中的两个第一导向槽垂直分布并相互连通，所述第二导向槽组至少设置两组。
8.根据权利要求6所述的气凝胶纤维复合毡生产设备，其特征在于，所述反应箱内还设有可拆卸连接的隔板；所述隔板两侧设有凸出于所述隔板侧壁的卡位。
9.根据权利要求8所述的气凝胶纤维复合毡生产设备，其特征在于，所述卡位与所述第一导向槽组和所述第二导向槽组相配合实现隔板水平固定在所述反应箱中。
10.根据权利要求8所述的气凝胶纤维复合毡生产设备，其特征在于，所述隔板上设置有漏液孔。
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