一种复合隔热垫及其制作工艺制造技术

本发明专利技术属于耐热材料技术领域，公开了一种复合隔热垫及其制作工艺。以超细玄武岩纤维针刺毡为原料可制备出超薄(厚度1mm)的超细玄武岩纤维气凝胶复合隔热垫，可应用于动力电池高温隔热材料领域。制备获得一种更耐高温、导热系数更低的制品，不但具有更好的绝热性能，绝缘性能更高、使用寿命更长，环境危害更小的绝缘隔热复合材料。超细玄武岩纤维气凝胶复合隔热垫可作为性能更为优质的隔热材料可以更加广泛应用于冶金、机械、电力、化工的热能设备以及航空航天、军工领域。利用超临界方式对陈化后的超细玄武岩纤维针刺毡进行直接干燥，得到超细玄武岩纤维针刺毡的凝胶状，省去了置换溶剂步骤，提升了生产效率，缩短了干燥时间，降低了生产成本。了生产成本。了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种复合隔热垫及其制作工艺


[0001]本专利技术属于耐热材料
，具体涉及一种复合隔热垫及其制作工艺。

技术介绍

[0002]随着无机陶瓷纤维材料的发展，已有各种不同SiO2，Al2O3含量的硅铝及氧化铝纤维制成板或纤维毡，这种材料受热不膨胀，具有良好的隔热性，耐高温热冲击性，因此被广泛用于工业装置或高温燃烧炉的保温、隔热。此外也被广泛应用于航空航天热防护工程中。但由于其材料的性能，耐热系数理论导热系数在0.045W/(m
·
K)～0.210W/(m
·
K)之间。由于SiO2气凝胶的低密度、不规则孔隙结构、无序三维网络形态和密集性团聚形成密度梯度等特点，导致SiO2气凝胶开裂比较严重、整体性较差，限制了纯二氧化硅气凝胶的应用。在SiO2气凝胶与纤维复合领域，常用玻璃纤维、莫来石纤维和石英纤维等纤维以短切纤维或纤维毡的形式与SiO2气凝胶进行复合，由于纤维本身的缺陷，难以在较高温度(300℃以上)环境下使用。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术目的在于提供一种复合隔热垫及其制作工艺。
[0004]本专利技术所采用的技术方案为：一种复合隔热垫的制作工艺，所述隔热垫的制作工艺包括如下步骤：
[0005]S1、制备气凝胶前驱体水解液：选取正硅酸脂和水解剂混匀、调节pH，获得气凝胶前驱体水解液；
[0006]S2、浸渍基材：经放卷机将玄武岩纤维针刺毡基材置于气凝胶前驱体水解液中浸渍，获得溶胶状玄武岩纤维针刺毡；<br/>[0007]S3、获得成品：将上述溶胶状玄武岩纤维针刺毡依次进行陈化、一次干燥和二次干燥，获得成品。
[0008]上述该复合隔热垫的制作工艺中，所采用的玄武岩纤维针刺毡的厚度为1mm～20mm，通过调整传动辊转速控制浸渍时间，进而控制气凝胶前驱体水解液的浸透性；通过调整上下辊压力，控制针刺毡中气凝胶前驱体水解液的含量，进而控制最终玄武岩纤维针刺毡增强正硅酸脂(二氧化硅气凝胶)中玄武岩纤维与二氧化硅的含量。
[0009]作为优选地，所述S1中，水解剂包括去离子水和无水乙醇；
[0010]所述去离子水和无水乙醇的质量比为10
‑
50：30
‑
85；
[0011]所述正硅酸脂和水解剂的质量比为5
‑
20：40
‑
125。
[0012]作为优选地，所述S1中，调节pH包括先加酸液调节pH值为3
‑
5，进行第一次搅拌，后加碱液调节pH值为7
‑
8，进行第二次搅拌；
[0013]所述酸液包括盐酸溶液；所述碱液包括氨水；
[0014]所述第一次搅拌时长15
‑
60分钟；所述第二次搅拌时长为15
‑
60分钟。
[0015]作为优选地，所述S2中，玄武岩纤维针刺毡基材厚度为1
‑
20mm；
[0016]所述浸渍时长为30
‑
120秒。
[0017]作为优选地，所述S2中，溶胶状玄武岩纤维针刺毡中气凝胶前驱体水解液含量不低于30％。
[0018]作为优选地，所述S2中，溶胶状玄武岩纤维针刺毡的毡卷直径不大于0.5m。
[0019]上述对于玄武岩纤维针刺毡经过浸渍气凝胶前驱体水解液后，经收卷机挤压收卷，并对卷内径进行设定，均是为了保证玄武岩纤维针刺毡在不大于0.5m的厚度下，进一步增强了玄武岩纤维针刺毡对气凝胶前驱体水解液的吸附，又保证了吸附量的吸收率达到最大限度。且便于后续陈化过程的进行。
[0020]作为优选地，所述S3中，陈化温度为25
‑
45摄氏度；
[0021]陈化时长为1
‑
3小时。
[0022]上述经过浸渍后的玄武岩纤维针刺毡为溶胶状，经过陈化以后是凝胶(果冻状)状，进一步增强了玄武岩纤维针刺毡含有的正硅酸脂(二氧化硅气凝胶)含量，保证了一定的机械强度和隔热、耐热的强度和性能。
[0023]作为优选地，所述S3中，一次干燥为微波干燥；
[0024]所述一次干燥后，陈化的玄武岩纤维针刺毡含水量为20
‑
40wt％。
[0025]作为优选地，所述S3中，二次干燥为超临界干燥；
[0026]所述二次干燥的温度为40
‑
85摄氏度；干燥压力为10
‑
36MPa；
[0027]干燥时长为1
‑
3小时。
[0028]将超临界状态的CO2通入干燥釜，对陈化后的玄武岩纤维针刺毡进行直接干燥，得到玄武岩纤维针刺毡的凝胶状。与传统CO2置换超临界干燥技术相比省去了置换溶剂步骤，提升了生产效率，缩短了干燥时间，降低了生产成本。
[0029]同时，上述干燥的过程分别进行了两次干燥，第一次干燥是为了去除多余的水分，第二次干燥是为了加强玄武岩纤维针刺毡的凝胶含量。不能使用一次完成干燥，是由于一次直接完成干燥，容易造成玄武岩纤维针刺毡的凝胶开裂，进而也会对玄武岩纤维针刺毡造成影响，无法获得具有一定效果的产品。
[0030]一种复合隔热垫，采用上述任一所述的制作工艺获得。
[0031]上述该复合隔热垫，是采用13um以下玄武岩纤维与正硅酸脂复合制得的玄武岩纤维针刺毡经过加工处理获得的。该复合隔热垫具有极低的体积密度及纳米网络结构的弯曲路径也阻止了气态和固态热传导，趋于“无穷多”的空隙壁使热辐射降至最低。玄武岩纤维气凝胶复合隔热垫达到其他材料无法比拟的隔热效果，甚至远低于常温下静态空气0.025W/(m
·
K)的导热系数，达到0.015W(m
·
K)以下，从而实现超高温隔热性能。
[0032]本专利技术的有益效果为：
[0033](一)本专利技术将正硅酸脂与玄武岩纤维针刺毡进行复合，目的在于制备一种更耐高温(
‑
260℃～1200℃)、导热系数更低的制品，此材料不但具有更好的绝热性能，同时绝缘性能更高、使用寿命更长，环境危害更小的绝缘隔热复合材料。本专利技术达到其他无机材料无法达到的隔热效果，甚至远低于常温下静态空气0.025W/(m
·
K)的导热系数，达到0.015W(m
·
K)以下。应用于热端部件的隔热保温，例如汽车动力舱表面、新能源汽车电池包中电芯隔热等。
[0034](二)本专利技术以玄武岩纤维针刺毡为原料可制备出超薄(厚度为1mm)的玄武岩纤维气凝胶复合隔热垫，可应用于动力电池高温隔热材料领域。
[0035](三)玄武岩纤维针刺毡采用玄武岩纤维制作，因其原材料的特性，更耐高温(
‑
260℃～700℃)、导热系数更低(0.015W(m
·
K)以下)，制作工序灵活、使用便捷高效、对于环境比其他原材料更为环保。因此，玄武岩纤维气凝胶复合隔热垫可作为性能更为优质的隔热材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合隔热垫的制作工艺，其特征在于，所述隔热垫的制作工艺包括如下步骤：S1、制备气凝胶前驱体水解液：选取正硅酸脂和水解剂混匀、调节pH，获得气凝胶前驱体水解液；S2、浸渍基材：经放卷机将玄武岩纤维针刺毡基材置于气凝胶前驱体水解液中浸渍，获得溶胶状玄武岩纤维针刺毡；S3、获得成品：将上述溶胶状玄武岩纤维针刺毡依次进行陈化、一次干燥和二次干燥，获得成品。2.根据权利要求1所述的一种复合隔热垫的制作工艺，其特征在于，所述步骤S1中，水解剂包括去离子水和无水乙醇；所述去离子水和无水乙醇的质量比为10
‑
50：30
‑
85；所述正硅酸脂和水解剂的质量比为5
‑
20：40
‑
125。3.根据权利要求1所述的一种复合隔热垫的制作工艺，其特征在于，所述S1中，调节pH包括先加酸液调节pH值为3
‑
5，进行第一次搅拌，后加碱液调节pH值为7
‑
8，进行第二次搅拌；所述酸液包括盐酸溶液；所述碱液包括氨水；所述第一次搅拌时长15
‑
60分钟；所述第二次搅拌时长为15
‑
60分钟。4.根据权利要求1所述的一种复合隔热垫的制作工艺，其特征在于，所述S...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖尧，刘云跃，
申请(专利权)人：重庆智笃新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：