一种低密度二氧化硅气凝胶卷材及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种低密度二氧化硅气凝胶卷材的制备方法，包括如下步骤：S1、将掺有10

【技术实现步骤摘要】
一种低密度二氧化硅气凝胶卷材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及绝热材料领域，尤其涉及一种低密度二氧化硅气凝胶卷材及其制备方法。

技术介绍

[0002]二氧化硅气凝胶是一种纳米量级二氧化硅颗粒相互聚合形成的超高孔隙率的连续三维网络结构，因其具有特殊的纳米级介孔和骨架结构而使其热导率、对流传热效率和辐射传热效率都得到了有效的限制，所以气凝胶具有非常低的导热系数，是目前世界上导热系数最低的固体材料。气凝胶存在强度低、韧性差、易碎等缺点，一定程度上限制了其直接应用。低密度、高机械强度的纤维能够对气凝胶进行增强，虽降低了气凝胶的隔热性能，但改善了气凝胶的力学性能。通过将二氧化硅气凝胶与纤维复合制得气凝胶绝热制品的形式应用于工业保温等领域，其中二氧化硅气凝胶卷材应用最为广泛。
[0003]目前，二氧化硅气凝胶卷材密度主要位于160
‑
220kg/m3之间，燃烧等级可达A级，但密度过大，柔性和弹性相对较差，应对较大温差造成膨胀和收缩变化时缺少抗缓冲的能力，且不利于保温材料的轻量化。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提出了一种低密度二氧化硅气凝胶卷材及其制备方法，为了解决目前的气凝胶卷材密度大、柔性和弹性相对较差的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种低密度二氧化硅气凝胶卷材的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S1、将掺有10
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50％阻燃性有机纤维的玻纤短切丝，经开松、混料、梳理、铺网、针刺后获得纤维增强体；
[0007]S2、以共前驱体法水解制备二氧化硅溶胶，所述共前驱体由硅源A和硅源B按照摩尔比1:0.1
‑
0.5混合后，加入2
‑
10倍体积的浓度为80
‑
90％的乙醇水溶液，调节pH为4
‑
6进行水解，得到二氧化硅溶胶；
[0008]S3、以碱性物质调节S2中所得二氧化硅溶胶pH并以S1中所得纤维增强体饱和吸附所得二氧化硅溶胶后收卷即得湿凝胶复合卷材；
[0009]S4、将S3中所得湿凝胶复合卷材以乙醇超临界干燥工艺完成干燥即得低密度二氧化硅气凝胶绝热卷材。
[0010]进一步地，所述硅源A为正硅酸甲酯和正硅酸乙酯中的任意一种，所述硅源B为含至少一个不水解基团的硅酸钾酯或硅酸乙酯。
[0011]进一步地，所述纤维增强体密度为50
‑
90kg/m3。
[0012]进一步地，于S3中碱性物质为氨水或液碱，调节二氧化硅溶胶pH值为8
‑
9后，以纤维增强体饱和吸附硅溶胶，经10
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120min自然静置后凝胶。
[0013]进一步地，于S4中的干燥过程之中，以乙醇进行干燥，干燥压力为8
‑
16MPa，干燥温度为250
‑
300℃。
[0014]进一步地，于所述阻燃性有机纤维中还包括用于调制气凝胶卷材遮蔽性能的无机颜料。
[0015]进一步地，一种低密度二氧化硅气凝胶卷材，依照的低密度二氧化硅气凝胶卷材的制备方法制得。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0017]1)玻纤针刺卷材成型密度一般大于100kg/m3，针刺卷材中引入少量的阻燃型有机纤维，可增加玻纤针刺卷材成型后的结构强度以及降低针刺卷材的密度。密度适当的降低，有利于降低气凝胶的导热系数。
[0018]2)乙醇超临界干燥，干燥介质与凝胶孔隙中的介质相同，只需通过控制温度和压力即可完成气凝胶的制备，无需进一步结构强化。利用乙醇超临界状态的高温和溶解性，可有效降低成品中有机物的残留。
[0019]3)采用共前驱体的方式添加，实现气凝胶疏水改性的彻底性，可提高气凝胶材料的憎水性，可更好的适应低温环境。
[0020]4)通过调节混梳针刺卷材中有机纤维的颜色，用来调制气凝胶卷材遮蔽性能；同时对气凝胶产品着色，以增加辨识度，相比粉末添加方式，本法均匀性不受纤维增强体厚度限制。
附图说明
[0021]参照附图来说明本专利技术的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
[0022]图1示意性显示了不同颜色的低密度二氧化硅绝热卷材样块实物。
具体实施方式
[0023]容易理解，根据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限定或限制。
[0024]如图1所示，一种低密度二氧化硅气凝胶材料，其制备方法包括如下步骤：
[0025]S1、将掺有10
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50％阻燃性有机纤维的玻纤纤维，经开松、混料、梳理、铺网、针刺后，获得密度为50
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90kg/cm3的混梳针刺卷材为纤维增强体，备用。
[0026]S2、采用共前驱体法水解制备二氧化硅溶胶，共前驱体由硅源A和硅源B按照摩尔比1：0.1
‑
0.5混合后，加入2
‑
10倍体积的浓度为80
‑
90％的乙醇水溶液，调节pH为4
‑
6进行水解，得到二氧化硅溶胶。硅源A为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯中的一种，硅源B为含有至少一个不水解基团的硅酸甲酯或硅酸乙酯。
[0027]S3、利用氨水或液碱等碱性物质，调节S2所得的二氧化硅溶胶的pH值为8
‑
9后，迅速将S1纤维增强体饱和吸附硅溶胶，经10min至2h自然静置后凝胶，经收卷之后，成湿凝胶复合卷材。
[0028]S4、将S3获得的湿凝胶复合卷材转移至超临界干燥釜中，加入乙醇将其淹没后，将其密闭加热，控制温度干燥压力8
‑
16MPa，干燥温度250
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300℃，完成干燥后，出料温度不高于150℃，物料经清理和复卷，即获得本专利技术低密度二氧化硅气凝胶绝热卷材。
[0029]以下结合实施例对于本申请的技术效果作进一步的说明。
[0030]实施例1
[0031]一种低密度二氧化硅气凝胶材料的制备，包括如下步骤：
[0032]S1、将掺有20％阻燃型聚酯纤维的玻纤短切丝，经开松、混料、梳理、铺网、针刺后，获得厚度为10mm，密度为80kg/m3的混梳针刺卷材为纤维增强体，备用。
[0033]S2、将正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷按照摩尔比1:0.3混合后，加入4倍体积的浓度为87％的乙醇水溶液，调节pH为5，搅拌水解2小时，得到二氧化硅溶胶。
[0034]S3、利用氨水调节S2所得的二氧化硅溶胶的pH值为8.5后，迅速将S1所述纤维增强体饱和吸附硅溶胶，经20min自然静本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低密度二氧化硅气凝胶卷材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将掺有10
‑
50％阻燃性有机纤维的玻纤短切丝，经开松、混料、梳理、铺网、针刺后获得纤维增强体；S2、以共前驱体法水解制备二氧化硅溶胶，所述共前驱体由硅源A和硅源B按照摩尔比1:0.1
‑
0.5混合后，加入2
‑
10倍体积的浓度为80
‑
90％的乙醇水溶液，调节pH为4
‑
6进行水解，得到二氧化硅溶胶；S3、以碱性物质调节S2中所得二氧化硅溶胶pH并以S1中所得纤维增强体饱和吸附所得二氧化硅溶胶后收卷即得湿凝胶复合卷材；S4、将S3中所得湿凝胶复合卷材以乙醇超临界干燥工艺完成干燥即得低密度二氧化硅气凝胶绝热卷材。2.根据权利要求1所述的低密度二氧化硅气凝胶卷材的制备方法，其特征在于，所述硅源A为正硅酸甲酯和正硅酸乙酯中的任意一种，所述硅源B为含至少一个不水解基团的硅酸钾酯或硅酸乙酯。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，赖德林，王浩浩，吴正涛，徐坚，
申请(专利权)人：江苏汉信天诚新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：