一种用于气凝胶材料的二次改性系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于气凝胶材料的二次改性系统及方法，包括：收卷机构，用于对待疏水化改性处理成为气凝胶的湿凝胶进行层叠卷绕处理；改性机构，用于对在制备过程中经过初步改性的湿凝胶进行二次改性；其中，收卷机构将湿凝胶与改性机构的导流网以交错收卷缠绕的方式收卷在收卷机构的收卷托盘上，湿凝胶和导流网在收卷状态下形成交替分布的若干圆形层级结构，导流网配置有能够引导改性机构提供的对湿凝胶进行二次改性的改性液对湿凝胶的接触方式与接触时间的引流通道。通过对导流网的引流通道进行设计，增强改性液对于湿凝胶的改性效率和改性效果，通过循环管路将改性液循环利用，降低了改性液损耗。降低了改性液损耗。降低了改性液损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种用于气凝胶材料的二次改性系统及方法


[0001]本专利技术涉及气凝胶
，尤其涉及一种用于气凝胶材料的二次改性系统及方法。

技术介绍

[0002]气凝胶是一种具有三维网状结构的纳米材料，气凝胶具有低导热率、低密度、高孔隙率、高比表面积和低介电系数等性能，气凝胶在保温隔热、吸附、电化学和隔音等方面表现优异，具体而言，气凝胶是一种以气体取代液体内部组分、具有纳米多孔网络结构的固体凝胶材料，在航空航天、国防军工、仿生医疗、节能建筑、石油化工、冷链运输等领域具有广泛应用前景。但是，由于当气凝胶吸收水分时凝胶结构特性和物理性能会降低，因此，需要开发一种可以长久地防止气凝胶吸收空气中的水分的方法，以便容易在工业中使用。因此，已经提出通过在气凝胶的表面上进行疏水化改性处理来制备具有长久疏水性的气凝胶的方法。
[0003]例如现有技术中如公开号为CN115417958A的专利文献所提出的一种疏水改性的热固性酚醛树脂的制备方法及气凝胶、气凝胶基复合材料的制备方法，涉及酚醛树脂基复合材料
其中，疏水改性的热固性酚醛树脂的制备方法，包括如下步骤：S11：将热固性酚醛树脂和溶剂混合溶解，得到溶解液；S12：向溶解液中依次加入质子酸催化剂和改性液，然后注入反应容器中，于65℃～75℃下反应10～14h。再加入路易斯酸催化剂，继续于70～85℃下回流反应22～26h，得到反应液；S13：减压浓缩除去反应液中的溶剂，随后水洗、干燥即得疏水改性的热固性酚醛树脂。
[0004]再例如现有技术中如公开号为CN110255568A的专利文献所提出的一种内外双层胺基改性二氧化硅气凝胶的合成方法及其应用，具体步骤为：取20ml水玻璃，用阳离子交换树脂柱去除水玻璃中的钠离子；用0.1～2.0mol/L氨溶液和0.1～2.0mol/L盐酸溶液，将得到的硅酸溶液调节pH值为4.0～8.0；迅速将盛有硅酸溶液的烧杯进行超声，并依次向硅酸溶液中加入体积比为1：1：1：16的环氧氯丙烷、APTES、乙二胺和正己烷的混合改性剂，在超声条件下缓慢摇晃烧杯直至溶液成胶，之后将凝胶在30～65℃条件下放置5～24h，再将28ml正己烷加入凝胶中，在30～65℃条件下，连续振荡5～24h。最后，湿气凝胶用真空冷冻干燥法进行干燥10～48h，即获得内外双层胺基改性二氧化硅气凝胶。
[0005]在上述针对气凝胶的疏水化改性方案中，绝大多数方案都是针对疏水化改性所用的改性液进行改进，对于气凝胶制备过程中，疏水化改性的处理不仅仅与用于制备气凝胶的材料、用料比例、改性液的用料、用料比例等相关，其湿凝胶(制备气凝胶的中间产物)与改性液在疏水化改性过程中的接触面积、接触时间等也与疏水化改性的程度密切相关。在常规的改性过程中，通常是在制备过程中直接将改性液加入湿凝胶中进行改性处理，然后再对改性完成的湿凝胶进行干燥、塑形等处理，而通过这样的方式得到的气凝胶的疏水化改性效果不佳，在不断完善改性液的基础上，可以通过改进改性液和湿凝胶的接触方式进一步提高气凝胶的疏水化改性效果。
[0006]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术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

[0007]针对现有技术所提出的现有技术中存在的疏水化改性效果不佳的缺陷，本专利技术提供了一种用于气凝胶材料的二次改性系统及方法，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。
[0008]本专利技术提供一种能够在气凝胶的制备过程中对中间产物湿凝胶进行多次循环打液以进行疏水化改性处理的系统及方法，在本专利技术的技术方案的设计中，通过导流网和导流网上的引流通道的设计，能够使得改性液与湿凝胶的各个部分均匀充分地接触，在完善了改性液本身的性质与性能的基础上，提高对于改性液的利用效率，降低上产成本，并得到疏水化改性处理效果更佳的气凝胶。
[0009]为实现上述目的，本申请提出了一种用于气凝胶材料的二次改性系统，包括：收卷机构，用于对待疏水化改性处理成为气凝胶的湿凝胶进行层叠卷绕处理；改性机构，用于对在制备过程中经过初步改性的湿凝胶进行二次改性。
[0010]优选地，收卷机构将湿凝胶与改性机构的导流网以交错收卷缠绕的方式收卷在收卷机构的收卷托盘上，湿凝胶和导流网在收卷状态下形成交替分布的若干圆形层级结构，导流网配置有能够引导改性机构提供的对湿凝胶进行二次改性的改性液与湿凝胶的接触方式与接触时间的引流通道。收卷机构通过驱动收卷托盘上的延伸轴旋转的方式实现湿凝胶和导流网交错收卷缠绕，在收卷状态下，湿凝胶和导流网成相间分布的圆柱形层级结构，再将改性液从圆柱形层级结构的一端注入湿凝胶和导流网内，通过导流网的引流通道的设计提高改性液的利用效率以及提升改性液作用的有效时间和有效接触面积，从而提升改性效果。
[0011]优选地，收卷机构包括用于将湿凝胶和导流网交错收卷至收卷托盘上的收卷装置以及用于将改性处理完成后的湿凝胶和导流网拆解的放卷装置。收卷装置能够将装填在基材内的湿凝胶以及导流网通过驱动布置在收卷托盘上的延伸轴旋转的方式将湿凝胶和导流网交错收卷并缠绕在收卷托盘的延伸轴上。放卷装置是在完成循环改性后，驱动延伸轴进行与收卷方向相反的旋转，将湿凝胶和导流网进行拆卷操作。
[0012]优选地，在收卷状态下，湿凝胶和导流网收卷形成的圆形底面放置在收卷托盘上，湿凝胶和导流网收卷形成的圆柱结构套设在收卷托盘延伸出的延伸轴上。特别地，收卷托盘上的延伸轴具体设置在收卷托盘的圆心位置，并且延伸轴垂直于收卷托盘所在平面，从而便于将湿凝胶和导流网收卷在收卷托盘上。
[0013]优选地，收卷托盘和延伸轴在其表面均设置有若干允许改性液流过的孔洞，收卷托盘作为延伸轴的连接基座，且延伸轴与收卷托盘正交布置。特别地，在改性过程中，延伸轴能够带动整个收卷状态下的湿凝胶和导流网进行转动，在改性液从收卷状态下的湿凝胶和导流网的一端流向另一端时，旋转产生的离心力会加速改性液在湿凝胶和导流网的层与层之间的流动效率，通过设置在收卷托盘和延伸轴上的孔洞，能够充分保证未利用的改性
液从湿凝胶和导流网上脱出，并汇集流向容纳腔的底部，再由配置在底部的泵体将未利用的改性液从容纳腔的底部循环打入湿凝胶和导流网内部，实现改性液的高效利用。
[0014]优选地，导流网沿延伸轴的方向设置有若干条主流道，主流道能够引导改性液从处于收卷状态的湿凝胶和导流网的远离收卷托盘的端部流向靠近收卷托盘的端部。
[0015]优选地，在若干主流道上，每个主流道在主流道的两侧设置有基于主流道对称分布的分流道。
[0016]优选地，分流道从主流道处以彼此连通的方式延伸出预设距离后汇合至主流道，分流道的直径比主流道的直径大。
[0017]本专利技术中，引流通道的主流道通过分流道划分为多条流路，由此增强了改性液在引流通道内的流动性，有利于改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于气凝胶材料的二次改性系统，其特征在于，包括：收卷机构，用于对待疏水化改性处理成为气凝胶的湿凝胶(100)进行层叠卷绕处理；改性机构，用于对在制备过程中经过初步改性的所述湿凝胶(100)进行二次改性；其中，所述收卷机构将所述湿凝胶(100)与所述改性机构的导流网(200)以交错收卷缠绕的方式收卷在所述收卷机构的收卷托盘(301)上，所述湿凝胶(100)和所述导流网(200)在收卷状态下形成交替分布的若干圆形层级结构，所述导流网(200)配置有能够引导所述改性机构提供的对所述湿凝胶(100)进行二次改性的改性液与所述湿凝胶(100)的接触方式与接触时间的引流通道。2.根据权利要求1所述的用于气凝胶材料的二次改性系统，其特征在于，所述收卷机构包括用于将所述湿凝胶(100)和所述导流网(200)交错收卷至所述收卷托盘(301)上的收卷装置以及用于将改性处理完成后的所述湿凝胶(100)和所述导流网(200)拆解的放卷装置。3.根据权利要求1或2所述的用于气凝胶材料的二次改性系统，其特征在于，在收卷状态下，所述湿凝胶(100)和所述导流网(200)收卷形成的圆形底面放置在所述收卷托盘(301)上，所述湿凝胶(100)和所述导流网(200)收卷形成的圆柱结构套设在所述收卷托盘(301)延伸出的延伸轴(302)上。4.根据权利要求1～3任一项所述的用于气凝胶材料的二次改性系统，其特征在于，所述收卷托盘(301)和所述延伸轴(302)在其表面均设置有若干允许所述改性液流过的孔洞(303)，所述收卷托盘(301)作为所述延伸轴(302)的连接基座，且所述延伸轴(302)与所述收卷托盘(301)正交布置。5.根据权利要求1～4任一项所述的用于气凝胶材料的二次改性系统，其特征在于，所述导流网(200)沿所述延伸轴(302)的方向设置有若干条主流道(201)，所述主流道(201)能够引导所述改性液从处于收卷状态的所述湿凝胶(100)和所述导流网(200)的远离所述收卷托盘(301)的端部流向靠近所述收卷托盘(301)的端部。6.根据权利要求1～5任一项所述的用于气凝胶材料的二次改性系统，其特征在于，在若干所述主流道(201)上，每个所述主流道(201)在所述主流道(201)的两侧设置有基于所述主流道(20...

【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：