一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶及其制备工艺，该纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶包括以下原料组份：硅源10

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及气凝胶
，具体来说，涉及一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶及其制备工艺。

技术介绍

[0002]近年来航空航天科技和新能源行业获得了蓬勃的发展，在民用航空航天领域对于低成本高温隔热材料的需求极为迫切，在新能源领域随着锂电池应用愈发广泛，电动车、乘用车、商用车和风电广电等储能领域，对新能源热失控的隔热防护需求也极为迫切。
[0003]目前在隔热绝热领域使用最广泛的气凝胶为二氧化硅气凝胶，其具有良好的隔热性能，常温导热系数低于0.02W/(m
·
K)，在600℃以下的应用场景下具有有意的隔热效果，但其在600℃左右开始烧结，导致孔结构塌陷，比表面积减小，随即失去隔热效果，完全无法满足800℃以上的高温使用要求，限制了其在高温领域的应用。
[0004]氧化铝(Al2O3)气凝胶是一种性能优异的耐高温材料，但其在1000℃以上高温条件下会发生一系列的相变生成莫来石相，而且高温红外辐射的透过率比较高，导致其高温导热系数较大，高温使用时隔热效果不良，而且其生产条件苛刻，成本高，需要投入大量设备。

技术实现思路

[0005]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶及其制备工艺，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0006]为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供了一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶，包括以下原料组份：
[0008]硅源10
‑
20份；
[0009]有机溶剂2
‑
80份；
[0010]水1
‑
40份；
[0011]催化剂0.01
‑
10份；
[0012]聚二甲基硅氧烷3
‑
10份；
[0013]正硅酸乙酯0.1
‑
3份；
[0014]纳米微孔氧化铝0.5
‑
3份；
[0015]纳米陶瓷微球0.5
‑
3份；
[0016]二氧化钛0.5
‑
4份；
[0017]四氧化三铁0.5
‑
4份；
[0018]纤维骨架1份。
[0019]进一步的，所述硅源包括水玻璃、正硅酸四乙酯、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、四甲基硅烷及六甲基二硅氧烷。
[0020]进一步的，所述有机溶剂包括乙醇、异丙醇、正丁醇和正戊醇、正己醇、异辛醇。
[0021]进一步的，所述催化剂包括酸性催化剂与碱性催化剂；
[0022]其中，所述酸性催化剂包括HCl、HF、HBr、H2SO4、HNO3、草酸或冰醋酸；
[0023]所述碱性催化剂包括氢NaOH、KOH或氨水。
[0024]进一步的，所述纳米微孔氧化铝的粒度为5
‑
10微米。
[0025]进一步的，所述纳米陶瓷微球的粒度为40
‑
120微米。
[0026]根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶的制备工艺，该制备工艺包括以下步骤：
[0027]S1、将硅源、有机溶剂及水混合，进行水解得到硅前驱体溶胶；
[0028]S2、将硅源和有机溶剂混合均匀后，加入酸性催化剂，调节PH值0.1
‑
4，促进水解，得到二氧化硅溶胶；
[0029]S3、在溶胶中加入聚二甲基硅氧烷和正硅酸乙酯；
[0030]S4、在溶胶中加入纳米微孔氧化铝粉末和纳米陶瓷微球，并分散均匀；
[0031]S5、在溶胶中加入二氧化钛和四氧化三铁粉末，并分散均匀，二氧化钛和四氧化三铁比例为1：1
‑
1.5，二氧化钛和四氧化三铁的总量为溶胶的0.5
‑
4％；
[0032]S6、将柔性纤维预制体浸入溶胶中，纤维预制体需经过碱性条件表面预处理；
[0033]S7、将溶胶包覆纤维预制体放入真空干燥箱中进行真空浸渍，浸渍时间为2
‑
8h，前2h压强保持在
‑
0.1Mpa，随后按照0.01
‑
0.05Mpa的梯度式升压，使得溶胶充分浸入纤维预制体孔洞之中，取出于室温下待其凝胶，凝胶时间0.1
‑
12h，得到的纤维预制体增强骨架的湿凝胶；
[0034]S8、将所述湿凝胶放入冻干机中，进行冻干处理，干燥媒介为二氧化碳，干燥时间为10
‑
24h，干燥压力为0.5
‑
0.8MPa，得到纤维增强气凝胶。
[0035]进一步的，所述硅源、有机溶剂与水的比例为1：6
‑
8：2
‑
4。
[0036]进一步的，所述正硅酸乙酯与聚二甲基硅氧烷的比例为1：1
‑
20，80℃加热搅拌5
‑
10min，正硅酸乙酯与聚二甲基硅氧烷的总量为溶胶的3％
‑
10％。
[0037]进一步的，所述纳米微孔氧化铝和纳米陶瓷微球比例为1：0.1
‑
0.5，纳米微孔氧化铝和纳米陶瓷微球的总量为溶胶的0.5
‑
3％。
[0038]本专利技术的有益效果为：
[0039]1、本专利技术成本低、工序简单易操作、反应条件温和、产率稳定，可以规模化生产，且制得的气凝胶复合材料可以达到以下技术效果，与市场现有的二氧化硅气凝胶相比，本产品可以耐受1200℃，满足特殊情况下的高温使用条件，并起到良好的隔热效果。
[0040]2、本专利技术的气凝胶微孔具有良好的隔热效果，其常温导热系数低于0.025W/(m
·
K)，具有良好的红外热辐射反射能力，在1200℃中2h后也能保持良好的纳米孔结构，通过使用柔性纤维增强，制成所需耐高温隔热材料，而且操作简单、成本低且在原有二氧化硅气凝胶产线上略作改动即可规模化生。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。
[0042]图1是根据本专利技术实施例的一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶制备工艺的流程图；
[0043]图2是根据本专利技术实施例的一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶制备工艺的湿凝胶示意图；
[0044]图3是根据本专利技术实施例的一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶制备工艺的扫描电镜照片。
具体实施方式
[0045]为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图，这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶，其特征在于，包括以下原料组份：硅源10
‑
20份；有机溶剂2
‑
80份；水1
‑
40份；催化剂0.01
‑
10份；聚二甲基硅氧烷3
‑
10份；正硅酸乙酯0.1
‑
3份；纳米微孔氧化铝0.5
‑
3份；纳米陶瓷微球0.5
‑
3份；二氧化钛0.5
‑
4份；四氧化三铁0.5
‑
4份；纤维骨架1份。2.根据权利要求1所述的一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶，其特征在于，所述硅源包括水玻璃、正硅酸四乙酯、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、四甲基硅烷及六甲基二硅氧烷。3.根据权利要求1所述的一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶，其特征在于，所述有机溶剂包括乙醇、异丙醇、正丁醇和正戊醇、正己醇、异辛醇。4.根据权利要求1所述的一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶，其特征在于，所述催化剂包括酸性催化剂与碱性催化剂；其中，所述酸性催化剂包括HCl、HF、HBr、H2SO4、HNO3、草酸或冰醋酸；所述碱性催化剂包括氢NaOH、KOH或氨水。5.根据权利要求1所述的一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶，其特征在于，所述纳米微孔氧化铝的粒度为5
‑
10微米。6.根据权利要求1所述的一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶，其特征在于，所述纳米陶瓷微球的粒度为40
‑
120微米。7.一种纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶的制备工艺，用于实现权利要求1所述纤维增强耐高温防热辐射复合气凝胶的制备，其特征在于，该制备工艺包括以下步骤：S1、将硅源、有机溶剂及水混合，进行水解得到硅前驱体溶胶；S2、将硅源和有机溶剂混合均匀后，加入酸性催化剂，调节PH值0.1
‑
4，促进水解，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓燕，闫明，
申请(专利权)人：南京奥创先进材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：