一种保冷用柔性SiO2气凝胶毡制造技术

本发明专利技术公开了一种保冷用柔性SiO2气凝胶毡，所述气凝胶毡由混杂纤维毡和改性SiO2气凝胶复合而成，所述混杂纤维毡由无机纤维和有机纤维复合而成。所述柔性SiO2气凝胶毡通过硅基前驱体溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种保冷用柔性SiO2气凝胶毡


[0001]本专利技术涉及隔热材料制造
，具体涉及一种保冷用柔性SiO2气凝胶毡及其制备方法。

技术介绍

[0002]通常把介质温度低于常温的绝热措施称为保冷，包括低温设备保冷和管道保冷，目前比较普遍的保冷施工方式有真空保冷、粉末填充保冷、包覆保冷。真空保冷绝热效果较好，但缺点是造价太高，一旦真空度被破坏，则保冷失效；粉末填充保冷优点是造价低，施工相对容易，特别适用于异形设备，但缺点是粉末易沉降，保冷效果不稳定；包覆保冷使用无机或有机类材料进行直接包覆，施工方便，造价适中，保冷效果稳定，但缺点是柔性相对较差，不适用于小口径管道及异形设备，且无机类材料导热系数高、吸湿率高，有机类材料耐超低温性能差、易燃。以上几种保冷措施及材料各具优缺点，单一使用时仅适用于某类工况，极大限制了保冷工程的应用和发展，因此亟需一种兼具防火性能和低导热性系数且施工方便的柔性保冷材料，以适应复杂的应用工况。
[0003]纳米SiO2气凝胶复合材料是一种新型保温材料，它具有气凝胶纳米级空洞丰富、低密度的特点，又兼具毡材防火、施工方便的优点，因此具有卓越的保温隔热性能和广阔的应用空间。但常规的气凝胶复合材料在低温下使用柔性相对不足，隔汽防潮性能不足，因此需要针对低温工况开发新型的柔性保冷用气凝胶毡。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种保冷用柔性SiO2气凝胶毡，解决现有气凝胶毡在低温环境下柔性较低、隔汽防潮性能不足，致使保冷效果较低的问题。
[0005]进一步，提供所述保冷用柔性SiO2气凝胶毡的制备方法，解决现有气凝胶毡制备工艺耗时长，成本高的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种保冷用柔性SiO2气凝胶毡，由混杂纤维毡和改性SiO2气凝胶复合而成，所述混杂纤维毡由无机纤维和有机纤维复合而成。
[0007]进一步，所述无机纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或两种；所述有机纤维是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维或聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维。
[0008]进一步，所述无机纤维是直径6~12μm、长度5~10cm的玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或两种；所述有机纤维是直径8~15μm、长度5~10cm的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维或聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维。
[0009]进一步，上述保冷用柔性SiO2气凝胶毡采用如下方法制备而成：（1）将无机纤维与有机纤维按质量比50~80：20~50，通过针刺法制成分布均匀密度为70~100kg/m
³
的的混杂纤维毡；
（2）将硅酸酯、改性剂、醇溶剂、酸催化剂按质量比9~15：5~7：70~76：8~10混合均匀，50℃下持续搅拌3~6h，配置成溶胶；（3）将步骤（2）制备的溶胶与碱催化剂混合，调节pH至7~8，配置成预凝胶液；（4）将步骤（1）制备的混杂纤维毡，快速置于步骤（3）制备的预凝胶液中，待纤维毡充分吸附预凝胶液后，用具有密封性的薄膜完全包覆，置于恒温加热台加热，待其完全凝胶化后，去除表面包覆薄膜，得到湿凝胶复合材料；（5）将步骤（4）制备的湿凝胶复合材料置于无水甲醇或乙醇溶液中进行老化；（6）将老化后的湿凝胶复合材料进行超临界干燥，获得柔性SiO2气凝胶复合材料；（7）将步骤（6）制备的柔性SiO2气凝胶复合材料的一面与隔汽膜通过粘接剂相贴附，并辊压成型，制备成保冷用柔性SiO2气凝胶毡。
[0010]进一步，所述步骤（2）中硅酸酯是硅酸甲酯或硅酸乙酯；改性剂为二甲基二甲氧基硅烷、1,2
‑
双三甲氧基硅基乙烷、1,6
‑
双三甲氧基硅基己烷、正辛基三乙氧基硅烷中的两种或两种以上；醇溶剂是甲醇或乙醇，酸催化剂为0.1~0.2mol/L的盐酸或硝酸。
[0011]进一步，所述步骤（3）中碱催化剂为0.5~1mol/L氨水、NH4F混合溶液。
[0012]进一步，所述步骤（4）中混杂纤维毡与预凝胶液浸渍的体积比为1：1.1~1.2，凝胶温度为45~55℃恒温，恒温时间0.5~1h。
[0013]进一步，所述步骤（5）中老化温度为50~55℃恒温，老化时间10~12h。
[0014]进一步，所述步骤（6）中的超临界干燥工艺条件为CO2流量450~600L/h、干燥温度50
‑
55℃、干燥压力14.5
‑
16.5MPa、干燥时间5
‑
8h。
[0015]进一步，所述步骤（7）中隔汽膜是厚度为7~15μm的PET+VMPET复合膜；粘接剂为适用于低温工作环境的快干类溶剂型胶粘剂；常温使用初干时间为3~10分钟。
[0016]相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术保冷用柔性SiO2气凝胶毡，由混杂纤维毡和改性SiO2气凝胶复合而成，混杂纤维毡由无机纤维和有机纤维复合而成。其中，无机纤维提供骨架支撑保证力学强度，有机纤维柔性较强，可以增强混杂纤维毡的柔性，从而增强气凝胶毡的柔性，防止气凝胶受外力碎裂，影响隔热性能。改性SiO2气凝胶制备时，通过引入具有能提升材料耐低温性能的脂肪族柔性链段的改性剂，对溶胶进行改性，既增强了SiO2气凝胶的柔性也可起到疏水作用，防止气凝胶受外力碎裂，增强隔热性能，达到保冷效果，同时较好的柔性也有效改善了气凝胶制品常见的掉粉问题。本专利技术气凝胶毡柔性良好，轻微按压回弹明显，经液氮浸泡72h后，材料弯折良好、力学性能变化不大，25℃导热率≦0.017W/（m
·
K），与水接触疏水角≧135
°
，
‑
125℃导热率≦0.0132W/（m
·
K），常温、低温隔热性能、疏水性能均表现优异。
[0017]2、本专利技术在柔性SiO2气凝胶复合材料制备完成后，在复合材料的一面通过粘接剂贴附一层隔汽膜并辊压成型，可以防止水蒸气进入保温层中，从而增强保冷效果。贴附隔汽膜后，本专利技术柔性SiO2气凝胶毡在施工过程中可以直接使用，无需在施工时再次设置防潮层，施工更加方便快捷。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例1保冷用柔性SiO2气凝胶毡经
‑
196℃液氮浸泡72h后弯折过程的照片；
图2为本专利技术实施例1保冷用柔性SiO2气凝胶毡经
‑
196℃液氮浸泡72h后弯折过程的照片；图3为本专利技术实施例1保冷用柔性SiO2气凝胶毡经
‑
196℃液氮浸泡72h后弯折过程的照片；图4是本专利技术实施例1保冷用柔性SiO2气凝胶毡液氮浸泡前后的压缩性能测试曲线；图5是本专利技术实施例2保冷用柔性SiO2气凝胶毡动态接触角测试结果；图6是本专利技术实施例3保冷用柔性SiO2气凝胶毡低温导热系数测试结果。
具体实施方式
[0019]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。
[0020]本专利技术提供一种保冷用柔性Si本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种保冷用柔性SiO2气凝胶毡，其特征在于，由混杂纤维毡和改性SiO2气凝胶复合而成，所述混杂纤维毡由无机纤维和有机纤维复合而成。2.根据权利要求1所述保冷用柔性SiO2气凝胶毡，其特征在于，所述无机纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或两种；所述有机纤维是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维或聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维。3.根据权利要求2所述保冷用柔性SiO2气凝胶毡，其特征在于，所述无机纤维的直径为6~12μm、长度为5~10cm；所述有机纤维的直径为8~15μm、长度为5~10cm。4.根据权利要求1、2或3所述保冷用柔性SiO2气凝胶毡，其特征在于，采用如下方法制备而成：（1）将无机纤维与有机纤维按质量比50~80：20~50，通过针刺法制成分布均匀、密度为70~100kg/m
³
的的混杂纤维毡；（2）将硅酸酯、改性剂、醇溶剂、酸催化剂按质量比9~15：5~7：70~76：8~10混合均匀，50℃下持续搅拌3~6h，配置成溶胶；（3）将步骤（2）制备的溶胶与碱催化剂混合，调节pH至7~8，配置成预凝胶液；（4）将步骤（1）制备的混杂纤维毡，快速置于步骤（3）制备的预凝胶液中，待纤维毡充分吸附预凝胶液后，用具有密封性的薄膜完全包覆，置于恒温加热台加热，待其完全凝胶化后，去除表面包覆薄膜，得到湿凝胶复合材料；（5）将步骤（4）制备的湿凝胶复合材料置于无水甲醇或乙醇溶液中进行老化；（6）将老化后的湿凝胶复合材料进行超临界干燥，获得柔性SiO2气凝胶复合材料；（7）将步骤（6）制备的柔性SiO2气凝胶复合材料的一面与隔汽膜通过粘接...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐帆，刘袁辉，周蕊，武少卿，黄琨桃，徐妥夫，
申请(专利权)人：中化学华陆新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：