一种卷材类气凝胶材料的制备系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种卷材类气凝胶材料的制备系统及方法，其中，卷材类气凝胶材料的制备系统包括：凝胶制备模块，用于获取制备卷材类气凝胶材料所需的湿凝胶；凝胶收卷模块，用于将湿凝胶和导流网以交替层叠卷绕的方式形成卷状复合湿凝胶材料；凝胶改性模块，用于通过改性剂溶液对复合湿凝胶材料进行疏水改性；干燥模块，用于对经疏水改性的复合湿凝胶材料进行超临界干燥；其中，导流网具有若干交错设置并允许改性剂溶液于湿凝胶层间流动的引流通道，其中，引流通道以能够改变改性剂溶液于湿凝胶层间的流动速率的方式构造有多个交替连通的岐形引流部和合并链路。岐形引流部和合并链路。岐形引流部和合并链路。

【技术实现步骤摘要】
一种卷材类气凝胶材料的制备系统及方法


[0001]本专利技术涉及气凝胶
，尤其涉及一种卷材类气凝胶材料的制备系统及方法。

技术介绍

[0002]气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构的特殊材料，具有低密度和低导热系数等优点，目前在热防护领域以及新能源汽车领域受到广泛关注与应用。在实际使用中，气凝胶的多孔结构，使其易吸收和吸附空气中的水分，这对气凝胶的隔热性能产生较为负面的影响，因此具有良好的疏水性能使气凝胶材料在长期的使用与储存中保持稳定优异的隔热性能。在气凝胶材料的生产制备中，对气凝胶材料实施疏水化处理是极为重要的步骤。
[0003]CN107849764A公开了一种高效隔热的二氧化硅气凝胶产品的改进生产工艺，包括选择乙醇水溶液作为溶剂，向其中加入氟化铵溶液和氨水溶液作为碱性催化剂；加入异丙醇钛的醇溶液，并溶解到上述溶液中，二氧化钛纳米颗粒在溶液中沉淀析出作为金属纳米粒子；以TEOS与MTMS，单独或混合加入上述溶液得到分散体，并搅拌上述混合物至粘稠状液体；在上述液体中浸泡无机纤维垫，将所得产物在室温下老化处理；将上述产物浸泡在乙醇中，置换步骤第一步使用的所有初始溶剂和水混合物；用次纯溶剂取代步骤第一步中使用的溶剂和水混合物，直至凝胶中的液体完全由溶剂置换出来为止。
[0004]在已知的技术中，疏水化处理包括在气凝胶干燥前改性、干燥后改性以及干燥过程中改性。干燥后改性主要是将气凝胶放置在气态疏水剂环境中，由于疏水剂直接与气凝胶接触，对气凝胶造成一定破坏，导致隔热性能降低，且改性效果不完全。干燥过程中改性主要是在超临界乙醇干燥过程中加入疏水剂，该改性过程操作复杂，且对温度和压力要求高，安全隐患大。干燥前改性主要是疏水剂加入前驱体共凝胶或者将湿凝胶浸泡在含有疏水剂的有机溶剂中，该改性不容易控制，经常出现卷材产品无法均匀改性的现象。
[0005]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0006]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种卷材类气凝胶材料的制备系统及方法，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。
[0007]本专利技术提供一种气凝胶材料高效液相疏水改性的方法，通过改性剂流道的设计，使改性剂均匀流到湿凝胶的每个部分，确保产品疏水，同时，该方法还适用于不憎水或憎水不完全气凝胶产品。在提升气凝胶材料生产效率，有效降低生产成本，且所制备得到的气凝胶材料具有优异的隔热、阻燃、疏水等性能，在新能源汽车等诸多领域有广阔前景。该方法可广泛应用于气凝胶行业大批量生产中。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种卷材类气凝胶材料的制备系统，包括：
[0009]凝胶制备模块，用于获取制备卷材类气凝胶材料所需的湿凝胶；
[0010]凝胶收卷模块，用于将湿凝胶和导流网以交替层叠卷绕的方式形成卷状复合湿凝胶材料；
[0011]凝胶改性模块，用于通过改性剂溶液对复合湿凝胶材料进行疏水改性；以及
[0012]干燥模块，用于对经疏水改性的复合湿凝胶材料进行超临界干燥；
[0013]其中，
[0014]导流网具有若干交错设置且允许改性剂溶液于湿凝胶层间流动的引流通道，其中，引流通道以能够改变改性剂溶液于湿凝胶层间的流动速率的方式构造有多个交替连通的岐形引流部和合并链路。
[0015]优选地，岐形引流部包括多条分流主链路，其中，分流主链路以先展开后收缩的方式连通轴向相邻的合并链路，且多条分流主链路中的至少一条与合并链路线形连通。本专利技术中，引流通道的合流链路通过分流主链路划分为多条口径缩小的流路，由此增强了改性剂溶液在引流通道内的流动性，有利于改性剂溶液在湿凝胶层与层之间的迅速流动，同时也有利于改性置换出的其他溶剂或溶质从复合湿凝胶层内流出以便于外排，避免改性剂溶液及其他溶剂滞留在层间无法与湿凝胶充分接触而导致改性效果下降。
[0016]优选地，岐形引流部还包括多条按照能够连通径向相邻的分流主链路的方式设置的分流支链路。本专利技术中，分流支链路能够进一步控制或改善改性剂溶液在引流通道各输入或输出节点处的流速和压强变化，利用压强差促使改性剂溶液在引流通道内部连续且顺畅地流动，以能够引导改性剂溶液连续地流经并扩散至导流网层间的湿凝胶从而完成湿凝胶材料的疏水改性。
[0017]优选地，岐形引流部中部的与相邻合并链路线形连通的分流主链路的直径小于岐形引流部两侧的与相邻合并链路曲形连通的分流主链路的直径。本专利技术中，由于径向相邻的分流主链路间形成的压强差迫使中部的分流主链路具有更大的流动速率，而由于岐形引流部中部的分流主链路与轴向两侧相邻的合并链路为线性直接连通，相比两侧弧形弯流通道，改性剂溶液更不易于滞留堵塞，继而能够为改性剂溶液提供更顺畅的流体通道。
[0018]优选地，多条分流支链路的直径小于分流主链路和/或合并链路的直径。
[0019]优选地，相邻引流通道内的岐形引流部构造为沿引流通道轴向交错设置，其中，沿引流通道径向观察，相邻引流通道内任意两个相邻的岐形引流部分别处于不同截面。当相邻引流通道内的岐形引流部以上述交错方式布设时，径向以及轴向交错的岐形引流部彼此间能够再次产生压强差，而这种压强差促使相邻的引流通道中改性剂溶液的扩散流动。
[0020]优选地，凝胶收卷模块包括用于卷绕卷状复合湿凝胶材料的导流托盘，导流托盘包括：
[0021]直段管，用于承载湿凝胶和导流网经交替层叠卷绕的方式形成的卷状复合湿凝胶材料，并具有若干允许改性剂溶液流动的孔洞；
[0022]圆盘，作为连接直段管的基座，并具有若干允许改性剂溶液循环流动的孔洞。
[0023]优选地，直段管配置为能够于圆盘表面转动，且直段管具有容置并允许改性剂溶液流向孔洞的流体通道。特别地，当直段管能够转动时，直段管转动产生离心力加速了改性剂溶液在湿凝胶层与层之间的流动，能够提升及改善改性剂溶液对湿凝胶材料的疏水改
性，使得最终制备出的复合气凝胶材料具有良好的疏水性能。
[0024]优选地，凝胶改性模块包括改性罐，改性罐用于容置导流托盘并提供可循环的改性剂溶液至卷绕有卷状复合湿凝胶材料的导流托盘。
[0025]优选地，本专利技术涉及一种卷材类气凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括：
[0026]提供用于制备卷材类气凝胶材料的湿凝胶；
[0027]将湿凝胶和导流网以交替层叠卷绕的方式形成卷状复合湿凝胶材料；
[0028]通过改性剂溶液对卷状复合湿凝胶材料进行疏水改性；
[0029]对经疏水改性的复合湿凝胶材料进行超临界干燥；
[0030]其中，
[0031]导流网具有若干交错设置且允许改性剂溶液于湿凝胶层间流动的引流通道，其中，引流通道以能够改变改性剂溶液于湿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卷材类气凝胶材料的制备系统，其特征在于，包括：凝胶制备模块，用于获取制备所述卷材类气凝胶材料所需的湿凝胶(1)；凝胶收卷模块，用于将所述湿凝胶(1)和导流网(3)以交替层叠卷绕的方式形成卷状复合湿凝胶材料；凝胶改性模块，用于通过改性剂溶液对所述复合湿凝胶材料进行疏水改性；以及干燥模块，用于对经疏水改性的所述复合湿凝胶材料进行超临界干燥；其中，所述导流网(3)具有若干交错设置且允许所述改性剂溶液于所述湿凝胶(1)层间流动的引流通道(31)，其中，所述引流通道(31)以能够改变所述改性剂溶液于所述湿凝胶(1)层间的流动速率的方式构造有多个交替连通的岐形引流部(32)和合并链路。2.根据权利要求1所述的卷材类气凝胶材料的制备系统，其特征在于，所述岐形引流部(32)包括多条分流主链路(321)，其中，所述分流主链路(321)以先展开后收缩的方式连通轴向相邻的合并链路，且所述多条分流主链路(321)中的至少一条与所述合并链路线形连通。3.根据权利要求1或2所述的卷材类气凝胶材料的制备系统，其特征在于，所述岐形引流部(32)还包括多条按照能够连通径向相邻的所述分流主链路(321)的方式设置的分流支链路(322)。4.根据权利要求1～3任一项所述的卷材类气凝胶材料的制备系统，其特征在于，所述岐形引流部(32)中部的与相邻合并链路线形连通的分流主链路(321)的直径小于所述岐形引流部(32)两侧的与相邻合并链路曲形连通的分流主链路(321)的直径。5.根据权利要求1～4任一项所述的卷材类气凝胶材料的制备系统，其特征在于，多条所述分流支链路(322)的直径小于所述分流主链路(321)和/或合并链路的直径。6.根据权利要求1～5任一项所述的卷材类气凝胶材料的制备系统，其特征在于，相邻所述引流通道(31)内的岐形...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦江，许斌，
申请(专利权)人：翌江新材江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：