一种气凝胶前驱体生产设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种气凝胶前驱体生产设备，包括预制罐、反应釜、料罐以及压滤机，第一预制罐、第二预制罐、溶剂料罐以及偶联剂料罐均与反应釜相连接；所述第一预制罐中装有硅酸钠，第一预制罐还与去离子水料罐相连，第一预制罐罐底装有过滤器，所述过滤器另一端连接反应釜；所述第二预制罐中装有A酸，所述第二预制罐与反应釜通过喷淋装置连接；所述第三预制罐中装有氢氧化钠或氨水，所述第三预制罐与去离子水料罐相连，所述第三预制罐与反应釜通过喷淋装置连接；所述预制罐和反应釜内设有搅拌装置；所述反应釜的出料口与所述压滤机的进料口相连。本实用新型专利技术能够在常温常压下制备气凝胶的前驱体，适合产业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种气凝胶前驱体生产设备
本技术涉及节能环保材料
，特别涉及一种气凝胶前驱体生产设备。
技术介绍
气凝胶又称蓝烟，是一种结构可控的轻质多孔非晶态无机纳米材料，具有连续三维网状结构，其孔隙率高达80％～99.8％，孔洞尺寸为1～100nm，高比表面积200～1000㎡/g，低密度变化范围50～100kg/m3，常温常压下导热系数小于0.016～0.022W/(m·K)，比静止空气的热导率0.026W/(m·K)还低，是目前导热率最低的固体材料。气凝胶结构边缘较薄比较脆，在外界压力下容易坍塌导致导热系数下降，因此气凝胶的制备通常由溶胶、凝胶过程和超临界干燥处理构成。但是超临界干燥没备要求高，耗费大量能源，操作危险，大大增加了气凝胶的成本，且不利于规模化生产。因此需要一种常温、常压环境下进行、工艺时间短、适合产业化的气凝胶生产设备。
技术实现思路
本技术为上述技术问题提供一种气凝胶前驱体生产设备，能够在常温常压下制备，在关键工艺过程施加搅拌，加速实现了气凝胶的水解、缩聚与修饰，实现了30小时内合成气凝胶前驱体。本技术包括如下技术方案：一种气凝胶前驱体生产设备，包括预制罐、反应釜、料罐以及压滤机，所述预制罐分为第一预制罐、第二预制罐和第三预制罐；所述料罐分为去离子水料罐、置换溶剂料罐以及偶联剂料罐，所述第一预制罐、第二预制罐、置换溶剂料罐以及偶联剂料罐均与反应釜相连接；所述第一预制罐中装有硅酸钠，第一预制罐还与去离子水料罐相连，第一预制罐罐底装有过滤器，所述过滤器另一端连接反应釜；所述第二预制罐中装有A酸，所述第二预制罐与反应釜通过喷淋装置连接；所述第三预制罐中装有氢氧化钠或氨水，所述第三预制罐与去离子水料罐相连，所述第三预制罐与反应釜通过喷淋装置连接；所述预制罐和反应釜内设有搅拌装置；所述反应釜的出料口与所述压滤机的进料口相连。优选的，所述搅拌装置包括搅拌轴和框式搅拌器，搅拌轴垂直设置在罐体内并通过联轴器与高速电机连接；所述框式搅拌器通过罐体内部的安装座与减速电机连接。所述搅拌轴上装有锯齿形叶片剪刀盘。通过框式搅拌器和剪切盘的配合，实现对罐内溶液的迅速均匀搅拌。优选的，所述反应釜的出料口位于罐体底部，所述出料口与压滤机的进料口之间通过输送管道连接，所述输送管道上安装有浆料输送泵。所述反应釜内的剩余物质为包覆有置换溶剂和偶联剂的硅气凝胶前驱体以及偶联剂置换出来的水，通过浆料输送泵将其送入压滤机中进行固液分离得到气凝胶前驱体。优选的，所述预制罐和反应釜的罐体上设有温度监测仪和ph值监测仪，便于实时监控溶液的温度和酸碱度。优选的，所述预制罐、反应釜和料罐分别连通至空气压缩装置用于调节罐内的气压。优选的，所述反应釜罐体的上部设置有观察窗，便于观察罐内反应的进行情况；所述反应釜罐体两侧设置有耳式支座便于连接其他操作箱或控制箱。优选的，所述第二预制罐中的A酸为硫酸、盐酸、草酸或硝酸；所述的置换溶剂为甲醇、丙酮、正己烷或庚烷的一种或多种的混合物。本技术具有的优点和积极效果：1、本技术能够在常温常压下制备气凝胶的前驱体适合产业化生产。2、本技术的预制罐和反应釜内设有搅拌装置，在关键工艺过程施加搅拌，加速实现了气凝胶的水解、缩聚与修饰，实现了30小时内合成气凝胶前驱体。附图说明图1是本技术整体结构示意图；图2是反应釜内搅拌装置的结构示意图；图中，1-预制罐；11-第一预制罐；12-第二预制罐；13-第三预制罐；14-过滤器；2-料罐；21-去离子水料罐；22-置换溶剂料罐；23-偶联剂料罐；3-反应釜；31-观察窗；32-耳式支座；4-压滤机；5-搅拌装置；51-搅拌轴；52-框式搅拌器；53-高速电机；54-减速电机；55-剪刀盘；6-浆料输送泵。具体实施方式为能进一步公开本技术的
技术实现思路
、特点及功效，特例举以下实例并结合附图详细说明如下。实施例：参阅附图1，一种气凝胶前驱体生产设备，包括预制罐1、反应釜3、料罐2以及压滤机4，所述预制罐1分为第一预制罐11、第二预制罐12和第三预制罐13；所述料罐2分为去离子水料罐21、置换溶剂料罐22以及偶联剂料罐23，所述第一预制罐11、第二预制罐12、置换溶剂料罐22以及偶联剂料罐23均与反应釜3相连接；所述第二预制罐12中的A酸为硫酸、盐酸、草酸或硝酸；所述的置换溶剂为甲醇、丙酮、正己烷或庚烷的一种或多种的混合物。所述第一预制罐11中装有硅酸钠，第一预制罐11还与去离子水料罐21相连，第一预制罐11罐底装有过滤器14，所述过滤器14另一端连接反应釜3；所述第二预制罐12中装有A酸，所述第二预制罐12与反应釜3通过喷淋装置连接；所述第三预制罐13中装有氢氧化钠或氨水，所述第三预制罐13与去离子水料罐21相连，所述第三预制罐13与反应釜3通过喷淋装置连接；所述反应釜3的出料口位于罐体底部，所述出料口与压滤机4的进料口之间通过输送管道连接，所述输送管道上安装有浆料输送泵6。所述反应釜3内的剩余物质为包覆有置换溶剂和偶联剂的硅气凝胶前驱体以及偶联剂置换出来的水，通过浆料输送泵6将其送入压滤机4中进行固液分离得到气凝胶前驱体。所述预制罐1和反应釜3内设有搅拌装置5；所述反应釜3的出料口与所述压滤机4的进料口相连。所述预制罐1和反应釜3的罐体上设有温度监测仪和ph值监测仪，便于实时监控溶液的温度和酸碱度；所述预制罐1、反应釜3和料罐2分别连通至空气压缩装置用于调节罐内的气压。所述反应釜3罐体的上部设置有观察窗31，便于观察罐内反应的进行情况；所述反应釜3罐体两侧设置有耳式支座32便于连接其他操作箱或控制箱。参阅附图2，所述搅拌装置5包括搅拌轴51和框式搅拌器52，搅拌轴51垂直设置在罐体内并通过联轴器与高速电机53连接；所述框式搅拌器52通过罐体内部的安装座与减速电机54连接。所述搅拌轴51上装有锯齿形叶片剪刀盘55。通过框式搅拌器52和剪切盘55的配合，实现对罐内溶液的迅速均匀搅拌。生产流程：第一步，制备硅源和溶剂的混合溶液，取摩数3.5水玻璃装入第一预制罐中，并用2.5倍质量的去离子水进行稀释，120转/分钟，搅拌30分钟，经200目筛过滤，得到水玻璃溶液装入反应釜内。第二步，溶胶，取6mol/L硝酸装入第二预制罐中，加入硝酸锆盐(以氧化锆计，与水玻璃溶液中氧化硅的摩尔比为4：100)、硝酸铈盐(以氧化铈计，与氧化锆的摩尔比为4：100)；混合均匀后，喷淋加入至第一步得到的水玻璃溶液（反应釜内），喷淋的同时以2000转/分的速度进行快速搅拌，控制pH值到5为止，喷淋时间控制在120分钟；得到溶胶。第三步，凝胶，在第三预制罐中将氨水溶液pH值通过加去离子水调至10.5，喷淋加入反应釜中，喷淋的同时以1300转/分的速度进行快速搅拌，直至pH值为4.5时停止喷淋，用时180分钟，得到凝胶。第四步，老化，反应釜以20转/分的速度继续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气凝胶前驱体生产设备，包括预制罐、反应釜、料罐以及压滤机，所述预制罐分为第一预制罐、第二预制罐和第三预制罐；所述料罐分为去离子水料罐、置换溶剂料罐以及偶联剂料罐，其特征在于：所述第一预制罐、第二预制罐、置换溶剂料罐以及偶联剂料罐均与反应釜相连接；所述第一预制罐中装有硅酸钠，第一预制罐还与去离子水料罐相连，第一预制罐罐底装有过滤器，所述过滤器另一端连接反应釜；所述第二预制罐中装有A酸，所述第二预制罐与反应釜通过喷淋装置连接；所述第三预制罐中装有氢氧化钠或氨水，所述第三预制罐与去离子水料罐相连，所述第三预制罐与反应釜通过喷淋装置连接；所述预制罐和反应釜内设有搅拌装置；所述反应釜的出料口与所述压滤机的进料口相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种气凝胶前驱体生产设备，包括预制罐、反应釜、料罐以及压滤机，所述预制罐分为第一预制罐、第二预制罐和第三预制罐；所述料罐分为去离子水料罐、置换溶剂料罐以及偶联剂料罐，其特征在于：所述第一预制罐、第二预制罐、置换溶剂料罐以及偶联剂料罐均与反应釜相连接；所述第一预制罐中装有硅酸钠，第一预制罐还与去离子水料罐相连，第一预制罐罐底装有过滤器，所述过滤器另一端连接反应釜；所述第二预制罐中装有A酸，所述第二预制罐与反应釜通过喷淋装置连接；所述第三预制罐中装有氢氧化钠或氨水，所述第三预制罐与去离子水料罐相连，所述第三预制罐与反应釜通过喷淋装置连接；所述预制罐和反应釜内设有搅拌装置；所述反应釜的出料口与所述压滤机的进料口相连。


2.根据权利要求1所述的气凝胶前驱体生产设备，其特征在于：所述搅拌装置包括搅拌轴和框式搅拌器，搅拌轴垂直设置在罐体内并通过联轴器与高速电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑善，
申请(专利权)人：天津朗华科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12