一种射频辐射快速制备气凝胶的方法及生产线技术

本发明专利技术涉及一种射频辐射快速制备气凝胶的方法及生产线。气凝胶生产线包括射频辐射快速制备气凝胶主机、原辅料系统、惰性气体系统、供热系统、回收系统和三废处理系统。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，包括溶胶-凝胶工段、老化工段、置换改性工段和干燥工段，主机上具有射频发生器、监测装置和自动控制装置，主机上有前后贯通的内胆，内胆内有履带用于物料输送，内胆上有通道，可以与主机外部的其他系统贯通或关闭。本发明专利技术可连续化生产气凝胶粉体、气凝胶颗粒、气凝胶毡、气凝胶板、气凝胶布和气凝胶薄膜等多种形态的产品，具有极高的生产效率和自动化程度，将有力促进气凝胶行业迈入生产自动化、规模化和智能化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气凝胶的制备方法及生产线，特别涉及一种射频辐射快速制备气凝胶的方法及生产线。
技术介绍
气凝胶是一种新型的纳米多孔材料，因具有超低导热系数、低密度、低介电常数、低折射率和高比表面积、高绝缘性、高透光性等奇特性能，在热学、光学、电学、化学、声学等领域显示出许多神奇的特性，被称为改变世界的神奇材料。当前气凝胶的生产技术主要包括超临界干燥生产技术和常压干燥生产技术，尽管经过10多年的发展，生产工艺不断改进和完善，生产效率不断提高，但不论国内还是国外企业基本都还是间歇式的半自动化生产，行业内还没有企业可以做到连续式的全自动生产。究其原因，一是超临界干燥生产中需要超临界高压萃取釜，常压干燥生产工艺中也需要采用干燥釜，气凝胶毡和气凝胶板等产品无法通过管道输送，必须将釜盖打开，通过行车吊装物料；二是传统气凝胶生产工艺的工段时间较长，特别是老化工段和改性工段，往往长达10几小时乃至数天，这给各工段的衔接带来很大阻碍。因此，当前各气凝胶生产企业主要是通过调整各生产工段设备数量组合和优化各工段的衔接来提升整个气凝胶生产的效率，进而降低成本。间歇式半自动生产方式，不仅阻碍生产效率的提升，由于工段衔接环节多，现场操作工人多，还不利于产品质量的控制、人工成本的控制，生产过程中容易因人员误操作或乙醇等有机物泄露或设备故障引发的安全事故对现场人员生命安全的保障构成威胁。为解决以上问题，本专利技术提出了一种全新的气凝胶快速生产线技术及制备方法。
技术实现思路
一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，生产线包括射频辐射快速制备气凝胶主机、原辅料系统、惰性气体系统、供热系统、回收系统和三废处理系统。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，包括溶胶-凝胶工段、老化工段、置换改性工段和干燥工段，主机前后两端分别有放料和收料装置，主机上工作电机均为防爆电机，主机上具有射频发生器、监测装置和自动控制装置，主机上有前后贯通的内胆，内胆内有履带用于物料输送，内胆上有通道，可以与主机外部的原辅料系统、惰性气体系统、供热系统、回收系统、三废处理系统贯通或关闭，主要设备组成分述如下。（1）射频辐射快速制备气凝胶主机。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，包括溶胶-凝胶工段、老化工段、置换改性工段和干燥工段，主机前后两端分别有放料和收料装置，主机上工作电机均为防爆电机。（2）原辅料系统。所述的原辅料系统，用于供给生产原料和辅料，原料包括气凝胶的胶源、纤维增强材料、红外阻隔材料中的一种或几种，辅料包括水、稀释剂、保湿剂、置换剂、改性剂、酸和碱中的一种或几种。（3）惰性气体系统。所述的惰性气体系统，向主机供给惰性气体，确保主机内的氧浓度低于主机内可燃气体燃烧或爆炸需要的最低氧含量，惰性气体包括氮气、二氧化碳、氦气、氩气、氖气中的一种或几种。（4）供热系统。所述的供热系统，由换热器和热介质组成，其中热介质包括热水、蒸汽、导热油、空气、惰性气体和电热丝中一种或几种。（5）回收系统。所述回收系统，用于回收原辅料系统注入主机的可循环使用的原辅料以及惰性气体系统注入主机的惰性气体，回收方式包括冷凝、蒸发、精馏、浓缩、吸附、过滤、筛分中一种或几种方式。（6）三废处理系统。所述三废处理系统用于处理生产过程中产生的不可循环使用的废液、废气和废固。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，包括溶胶-凝胶工段、老化工段、置换改性工段和干燥工段，其中老化工段可以独立存在，也可以与溶胶-凝胶工段重叠，还可以与置换改性工段重叠，还可以溶胶－凝胶、老化、置换改性三个工段重叠，各工段可以集成于单一设备，也可以各工段分别对应一台设备再组合成前后贯通的组合设备。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，在溶胶-凝胶工段或老化工段或置换改性工段，需要加热时，可以仅采用射频辐射加热，也可以仅通过供热系统加热，还可以采用射频辐射加热与供热系统加热组合加热；在干燥工段，可以仅采用射频辐射干燥，也可以仅采用惰性气体热风干燥，还可以采用射频辐射干燥与惰性气体热风干燥组合干燥。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，具有射频发生器，射频发生器发出射频的工作频率为300KHz~300GHz，射频输出功率为250W~1000kW，射频辐射可以运用于所有工段，也可以只运用于部分工段。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，具有监测装置和自动控制装置；监测装置包括金属监测装置、温度监测装置、氧浓度监测装置、有机气体监测装置和视频监视装置中的一种或几种，金属监测装置监测的金属粒径范围为大于0.1mm，温度监测装置监测的温度范围为-50~300℃，氧浓度监测装置监测的氧浓度范围为0.01%~25%；自动控制装置包括PLC控制系统装置或DCS控制系统装置或安全连锁装置，自动控制装置的控制界面可以远离工作现场；射频发生器、设备工作电机可以通过监测装置和自动控制装置实现远程或现场自动控制、安全连锁或紧急停车。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，具有前后贯通的内胆，能够阻隔生产过程中水分或酸组分或碱组分或有机组分与内胆外的主机其他工作部件直接接触，内胆材质为聚合物或陶瓷或玻璃，内胆可以是一个整体也可以是多段拼接。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，内胆内具有履带输送装置，该输送装置的材质为聚合物或陶瓷或玻璃，输送装置在主机内可以是一整条也可以是多段拼接，履带速度为0.1m/min~25m/min可调，履带输送装置可以是实心的，也可以是网孔的。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，内胆上有通道，可以与主机外部的原辅料系统、惰性气体系统、供热系统、回收系统、三废处理系统贯通或关闭。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，在射频辐射快速制备气凝胶主机的入口和出口处设置有惰性气体封闭气幕，在主机的各工段均有惰性气体鼓入通道和抽出通道，鼓入通道和抽出通道的风量基本相当并维持主机内部处于微正压。所述的回收系统，其从主机内胆内回收的气体量基本等于原辅料系统注入的原辅料蒸发的气体量与惰性气体系统注入的气体量的总和。所述的老化工段与溶胶-凝胶工段重叠，指的是通过调整内胆内履带输送装置的速度，物料在此工段内先后完成溶胶-凝胶和老化两个工艺过程；所述的老化工段与置换改性工段重叠，指的是物料在此工段同时进行老化和置换改性两个工艺过程；所述的溶胶－凝胶、老化、置换改性三个工段重叠，指的是物料的配比中具有自疏水组分，在完成溶胶-凝胶工艺过程时就同步完成了疏水改性，其后仅需进行老化工艺过程，无需再置换改性工艺过程。...

【技术保护点】
一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，其特征是，生产线包括射频辐射快速制备气凝胶主机1、原辅料系统2、惰性气体系统3、供热系统4、回收系统5和三废处理系统6；射频辐射快速制备气凝胶主机1上具有射频发生器15、监测装置17、自动控制装置13和前后贯通的内胆12，内胆12内有履带输送装置19，内胆12上有通道，可与原辅料系统2、惰性气体系统3、供热系统4、回收系统5、三废处理系统6贯通或关闭；主要设备组成如下：（1）射频辐射快速制备气凝胶主机1；所述的射频辐射快速制备气凝胶主机1，包括溶胶‑凝胶工段7，老化工段8，置换改性工段9，干燥工段10；所述的射频辐射快速制备气凝胶主机1前后两端分别有放料和收料装置，主机上工作电机均为防爆电机；（2）原辅料系统2；所述的原辅料系统2，用于供给生产原料和辅料，原料包括气凝胶的胶源、纤维增强材料、红外阻隔材料中的一种或几种，辅料包括水、稀释剂、保湿剂、置换剂、改性剂、酸和碱中的一种或几种；（3）惰性气体系统3；所述的惰性气体系统3，向主机供给惰性气体，确保主机内的氧浓度低于主机内可燃气体燃烧或爆炸需要的最低氧含量，惰性气体包括氮气、二氧化碳、氦气、氩气、氖气中的一种或几种；（4）供热系统4；所述的供热系统4，由换热器和热介质组成，其中热介质包括热水、蒸汽、导热油、空气、惰性气体和电热丝中一种或几种；（5）回收系统5；所述回收系统5，用于回收原辅料系统注入主机的可循环使用的原辅料以及惰性气体系统注入主机的惰性气体，回收方式包括冷凝、蒸发、精馏、浓缩、吸附、过滤、筛分中一种或几种方式；（6）三废处理系统6；所述三废处理系统6用于处理生产过程中产生的不可循环使用的废液、废气和废固。...

【技术特征摘要】
1.一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，其特征是，生产线包括射频辐射快速制备气
凝胶主机1、原辅料系统2、惰性气体系统3、供热系统4、回收系统5和三废处理系统6；射频辐
射快速制备气凝胶主机1上具有射频发生器15、监测装置17、自动控制装置13和前后贯通的
内胆12，内胆12内有履带输送装置19，内胆12上有通道，可与原辅料系统2、惰性气体系统3、
供热系统4、回收系统5、三废处理系统6贯通或关闭；主要设备组成如下：
（1）射频辐射快速制备气凝胶主机1；
所述的射频辐射快速制备气凝胶主机1，包括溶胶-凝胶工段7，老化工段8，置换改性工
段9，干燥工段10；所述的射频辐射快速制备气凝胶主机1前后两端分别有放料和收料装置，
主机上工作电机均为防爆电机；
（2）原辅料系统2；
所述的原辅料系统2，用于供给生产原料和辅料，原料包括气凝胶的胶源、纤维增强材
料、红外阻隔材料中的一种或几种，辅料包括水、稀释剂、保湿剂、置换剂、改性剂、酸和碱中
的一种或几种；
（3）惰性气体系统3；
所述的惰性气体系统3，向主机供给惰性气体，确保主机内的氧浓度低于主机内可燃气
体燃烧或爆炸需要的最低氧含量，惰性气体包括氮气、二氧化碳、氦气、氩气、氖气中的一种
或几种；
（4）供热系统4；
所述的供热系统4，由换热器和热介质组成，其中热介质包括热水、蒸汽、导热油、空气、
惰性气体和电热丝中一种或几种；
（5）回收系统5；
所述回收系统5，用于回收原辅料系统注入主机的可循环使用的原辅料以及惰性气体
系统注入主机的惰性气体，回收方式包括冷凝、蒸发、精馏、浓缩、吸附、过滤、筛分中一种或
几种方式；
（6）三废处理系统6；
所述三废处理系统6用于处理生产过程中产生的不可循环使用的废液、废气和废固。
2.如权利要求1所述的射频辐射快速制备气凝胶主机1，其特征是，包括溶胶-凝胶工段
7、老化工段8、置换改性工段9和干燥工段10，其中老化工段8可以独立存在，也可以与溶胶-
凝胶工段7重叠，还可以与置换改性工段9重叠，还可以溶胶－凝胶工段7、老化工段8、置换
改性工段9三个工段重叠，各工段可以集成于单一设备，也可以各工段分别对应一台设备再
组合成前后贯通的组合设备。
3.如权利要求1所述的射频辐射快速制备气凝胶主机1，其特征是，在溶胶-凝胶工段7
或老化工段8或置换改性工段9，需要加热时，可以仅采用射频辐射加热，也可以仅通过供热
系统4加热，还可以采用射频辐射加热与供热系统4加热组合加热；在干燥工段10，可以仅采
用射频辐射干燥，也可以仅采用惰性气体热风干燥，还可以采用射频辐射干燥与惰性气体
热风干燥组合干燥。
4.如权利要求1所述的射频辐射快速制备气凝胶主机1，其特征是，具有射频发生器15，
射频发生器发出射频的工作频率为300KHz~300GHz，射频输出功率为250W~1000kW，射频可
以运用于所有工段，也可以只运用于部分工段。
5.如权利要求1所述的射频辐射快速制备气凝胶主机1，其特征是，具有监测装置17和
自动控制装置13；监测装置17包括金属监测装置、温度监测装置、氧浓度监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：金承黎，
申请(专利权)人：金承黎，
类型：发明
国别省市：浙江;33