一种气凝胶复合纤维纸及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种气凝胶复合纤维纸，其包括：20～50重量份的SiO2气凝胶、0～5重量份的红外遮光剂、40～70重量份的无机纤维、1～5重量份的结合剂与100～150重量份的无水乙醇。本申请所述气凝胶复合纤维纸中的结合剂具有较好的粘结性、成膜性与断裂伸长率，可使SiO2气凝胶与无机纤维之间、无机纤维与无机纤维之间结合成稳固的结构，不出现脱粉现象，且具有较好的强度与柔韧性。本申请还提供了一种气凝胶复合纤维纸的制备方法，所述制备方法未采用成本较高、周期较长的超临界干燥工艺，提高了生产效率。

Aerogel composite fiber paper and preparation method thereof

The present invention provides an aerogel composite fiber paper, which comprises 20 to 50 parts by weight of SiO2 aerogels, 0 to 5 parts by weight of infrared opacifier, 40 to 70 parts by weight of inorganic fiber, 1 to 5 parts by weight of binder and 100 to 150 parts by weight of anhydrous ethanol. The application of the bonded aerogel composite fiber in paper with adhesive, film forming and breaking elongation better, can be combined into a solid structure between SiO2 aerogel and inorganic inorganic fiber and inorganic fiber, no shedding phenomenon, and has good strength and flexibility. The invention also provides a preparation method of the aerogel composite fiber paper, the preparation method does not adopt the super critical drying process with high cost and long cycle, and improves the production efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纤维纸
，尤其涉及一种气凝胶复合纤维纸及其制备方法。
技术介绍
SiO2气凝胶具有特殊的纳米网络骨架和纳米孔隙，是一种由纳米骨架组成的半透明材料，其孔隙率高达99％，密度为0.05～0.2g/cm3，凝胶尺寸小于50nm，孔直径小于空气分子的平均自由程，热导率常温下为0.013W/(m·k)，低于静止空气，是目前世界上绝热性能最好的固体材料。无论在航空航天还是在民用方面，SiO2气凝胶都具有非常大的应用前景，因此成为国内外专家研究的热点，还曾被列为九十年代十大热门科学技术之一。但是纯SiO2气凝胶存在强度低与脆性大等问题，难以满足工程实际应用的需要。为了克服SiO2气凝胶强度低与脆性大的问题，研究者通常采用与纤维复合的方式，通过溶胶-凝胶、超临界干燥工艺制备出气凝胶复合绝热材料。公开号为CN104402395A的中国专利公开了一种纤维增强柔性SiO2气凝胶绝热材料及其制备方法，其采用正硅酸乙酯、正硅酸甲酯与水玻璃等含硅物质为前驱体，纤维毡垫为增强体，通过溶胶-凝胶工艺制备了纤维/SiO2复合湿凝胶，再经过老化以及超临界干燥的过程，最终制备出纤维增强柔性SiO2气凝胶绝热材料。公开号为CN103303930A的中国专利公开了一种气凝胶纸板及其制备方法，该专利中气凝胶纸板的原料含有以下重量份的成分：正硅酸乙酯5～30份、无水乙醇100份、氨水1～3份、去离子水0.5～3份与多聚二甲基环硅氧烷1～6份；在制备的过程中，按照比例称取各原料，混合搅拌均匀后形成溶胶混合液，然后将无机纤维纸放入上述混合液中完全浸渍密封，待凝胶老化后放进超临界流体中干燥，制得气凝胶纸板。公开号为CN104402395A的中国专利所涉及的纤维增强柔性SiO2气凝胶绝热材料及其制备方法生产工艺复杂，且制备出的产品存在脱粉的问题；而公开号为CN103303930A的中国专利所涉及的气凝胶纸板及其制备方法同样需要经过复杂的溶胶-凝胶及超临界干燥工艺，且制备出的纸板虽然强度优异但弯曲性能较差，限制了其应用领域。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种气凝胶复合纤维纸及其制备方法，本申请提供的气凝胶复合纤维纸具有强度与柔韧性好，且不脱粉的特点。有鉴于此，本申请提供了一种气凝胶复合纤维纸，包括：优选的，所述SiO2气凝胶的含量为25～40重量份。优选的，所述红外遮光剂的含量为2～4重量份。优选的，所述无机纤维的含量为45～60重量份。优选的，所述结合剂的含量为2～4重量份。优选的，所述红外遮光剂选自钛白粉、氧化锆和碳化硅中的一种或多种，所述红外遮光剂的粒径为0.5～3.5μm。优选的，所述无机纤维选自玻璃纤维、硅酸铝纤维和玄武岩纤维中的一种或多种；所述无机纤维的直径为2～6μm。优选的，所述结合剂选自柔性丙烯酸乳液与聚氨酯乳液中的一种或两种。优选的，所述SiO2气凝胶的堆积密度为0.05～0.2g/cm3，粒径为30～50nm。本申请还提供了一种气凝胶复合纤维纸的制备方法，包括以下步骤：将40～70重量份的无机纤维与水混合，搅拌后得到浆料，将所述浆料依次经过上浆、脱水与定型，得到湿纸坯；将20～50重量份的SiO2气凝胶、0～5重量份的红外遮光剂、1～5重量份的结合剂与100～150重量份的无水乙醇混合，搅拌后得到凝胶乳液；将所述凝胶乳液复合于所述湿纸坯表面，再将得到的纸坯依次经过真空吸滤与真空干燥，得到气凝胶复合纤维纸。本申请提供了一种气凝胶复合纤维纸，其包括：20～50重量份的SiO2气凝胶、0～5重量份的红外遮光剂、40～70重量份的无机纤维、1～5重量份的结合剂与100～150重量份的无水乙醇。本申请所述气凝胶复合纤维纸中的结合剂具有较好的粘结性、成膜性与断裂伸长率，可使SiO2气凝胶与无机纤维之间、无机纤维与无机纤维之间结合成稳固的结构，不出现脱粉现象，且具有较好的强度与柔韧性。进一步的，本申请在制备气凝胶复合纤维纸的过程中，通过依次采用表面施胶、真空吸滤与真空干燥的工艺制备了气凝胶复合纤维纸，制备方法简单，提高了生产效率。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种气凝胶复合纤维纸，包括：本申请提供了一种气凝胶复合纤维纸，其包括SiO2气凝胶、红外遮光剂、无机纤维、结合剂与无机乙醇，通过结合剂的作用，使得到的气凝胶复合纤维纸具有较好的强度与柔韧性，且不掉粉。按照本专利技术，所述气凝胶复合纤维纸中的SiO2气凝胶可降低复合纤维纸的导热系数，在气凝胶复合纤维纸中，SiO2气凝胶填充在纤维交织的孔隙中，减小孔隙直径，降低对流传热，另外，SiO2气凝胶颗粒之间会形成低于空气分子平均自由程的纳米孔，进一步降低材料的对流传热，降低导热系数。本申请对SiO2气凝胶的来源没有特别的限制，可为市售产品，或按本领域技术人员熟知的技术手段制备得到。所述本申请中，所述SiO2气凝胶的含量为20～50重量份，在实施例中，所述SiO2气凝胶的含量优选为25～40重量份，更优选为30～35重量份。所述SiO2气凝胶的含量过多，则出现脱粉现象；含量过少，则会削弱降低复合纤维纸的导热系数。本申请所述SiO2气凝胶的堆积密度优选为0.05～0.2g/cm3，粒径优选为30～50nm。所述红外遮光剂可以阻断材料高温下的辐射传热，降低气凝胶复合纤维纸高温下的导热系数。本申请所述红外遮光剂优选选自钛白粉、氧化锆与碳化硅中的一种或多种，在实施例中，所述红外遮光剂优选为钛白粉。本申请对所述红外遮光剂的来源没有特别的限制，可为市售产品。本申请所述红外遮光剂的含量为0～5重量份，在实施例中，所述红外遮光剂的含量优选为2～4重量份。由于所述红外遮光剂自身的导热系数较大，其添加量过多，则会增加气凝胶复合纤维纸的常温导热系数，添加量过少，气凝胶复合纤维纸在高温下的导热系数会增大。所述红外遮光剂的粒径优选为0.5～3.5μm。本申请中所述结合剂具有较好的粘结性、成膜性及断裂伸长率，可以使气凝胶与纤维之间、纤维与纤维之间结合成稳固的结构，保证了复合纤维纸的性能。所述结合剂选自柔性丙烯酸乳液与聚氨酯乳液中的一种或两种。本申请对所述结合剂的来源没有特别的限制，可为市售产品。所述结合剂的含量为1～5重量份，在实施例中，所述结合剂的含量优选为2～4重量份，在实施例中，所述结合剂的含量优选为3重量份。所述结合剂的含量过多，干燥过程中会填充在材料内部的孔隙中，增大导热系数，还会使材料的柔软性变差；结合剂含量过少，粘结作用会变差，会出现脱粉现象。按照本专利技术，所述无机纤维在气凝胶复合纤维纸中起到骨架增强作用。所述无机纤维优选选自玻璃纤维、硅酸铝纤维与玄武岩纤维中的一种或多种。本申请对所述无机纤维的来源没有特别的限制，可为市售产品。所述无机纤维的直径优选为2～6μm。本申请所述无机纤维的含量为40～70重量份，在实施例中，所述无机纤维的含量优选为45～60重量份，更优选为48～55重量份。本申请所述无机纤维含量过多，则会使气凝胶复合纤维纸中出现过多的“热桥”，增大导热系数；无机纤维过少，则增强效果会减弱，纤维纸强度会变差。所述无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气凝胶复合纤维纸，其特征在于，包括：

【技术特征摘要】
1.一种气凝胶复合纤维纸，其特征在于，包括：2.根据权利要求1所述的气凝胶复合纤维纸，其特征在于，所述SiO2气凝胶的含量为25～40重量份。3.根据权利要求1所述的气凝胶复合纤维纸，其特征在于，所述红外遮光剂的含量为2～4重量份。4.根据权利要求1所述的气凝胶复合纤维纸，其特征在于，所述无机纤维的含量为45～60重量份。5.根据权利要求1所述的气凝胶复合纤维纸，其特征在于，所述结合剂的含量为2～4重量份。6.根据权利要求1所述的气凝胶复合纤维纸，其特征在于，所述红外遮光剂选自钛白粉、氧化锆和碳化硅中的一种或多种，所述红外遮光剂的粒径为0.5～3.5μm。7.根据权利要求1所述的气凝胶复合纤维纸，其特征在于，所述无机纤维选自玻璃纤维、硅酸铝纤维和玄武岩纤维中的一种或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：任大贵，张成贺，刘超，葛振鹏，
申请(专利权)人：山东鲁阳节能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37