一种低成本防火隔热保温气凝胶毡的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本防火隔热保温气凝胶毡的制备方法，首先直接将气凝胶粉与玻纤毡复合成气凝胶毡，采用辊涂工艺，在气凝胶层上辊涂一层密实的防火阻燃层，采用喷涂工艺，在防火阻燃层上喷涂疏水改性试剂，其中选用无机金属阻燃填料能达到燃烧后还能用，并优选无机金属阻燃填料与阻燃剂的比例时可达到渗入隔热层，避免固化后隔热层与阻燃层出现分层现象，增强拉伸强度的效果，同时防火层采用了密实的填料进行辊涂，因此能够阻挡隔热层中的气凝胶粉掉落

【技术实现步骤摘要】
一种低成本防火隔热保温气凝胶毡的制备方法


[0001]本专利技术属于气凝胶毡制备领域，具体涉及了一种低成本防火隔热保温气凝胶毡的制备方法
。

技术介绍

[0002]目前，气凝胶毡因其优异的隔热性能而被认为是未来新能源汽车动力电池的理想隔热材料
。
但是在实际应用中，气凝胶毡却往往只会被应用于管材包覆等低价值领域，而非新能源领域
。
原因在于，与常规低价值领域相比，新能源领域对气凝胶毡的性能要求过高
(
主要指标按重要性排列依次为阻燃性
、
隔热性与疏水性
)。
性能要求过高所带来的问题就是成本过高，而成本主要在于两部分：一
、
气凝胶毡生产成本过高，因为市场上的高性能气凝胶毡普遍采用溶胶凝胶～超临界干燥工艺生产，周期长
、
得率低；二
、
封装成本过高，因为气凝胶毡存在掉粉问题，挥发的二氧化硅粉末会严重危害人体健康，因此必须进行封装
。
如果采用其他防掉粉工艺替代封装工艺，则会导致气凝胶毡防火性能差，燃烧后掉粉严重，燃烧后无法继续使用
。
生产成本高与封装成本高是造成高性能气凝胶毡昂贵的主要原因，也是限制当前气凝胶毡在新能源领域应用的主要问题
。
[0003]制备气凝胶毡的主要工艺可以分为两大类：一
、
一步成型工艺：原材料为纤维
(
毡的原料
)、
硅源或者气凝胶粉等，特征是气凝胶毡的原材料是纤维类材料，气凝胶毡是由毡的原料直接一步成型的；复合工艺：原材料为玻纤毡
(
已成型的毡
)、
硅源
、
气凝胶粉等，特征是在已经做好的玻纤毡上形成或者复合气凝胶粉
。
前者因为气凝胶粉含量高
(
溶胶凝胶法
)
所以隔热
、
防火性能佳，但是在干燥成型前强度较差，因此干燥工艺很重要，常温干燥易导致气凝胶碎裂，普遍采用超临界干燥工艺，这导致成本高
。
与之相对，复合工艺的可选方法多
(
溶胶
、
浸渍
、
刮涂等
)、
操作步骤简单
(
两步：上粉
+
改性
)
，生产成本低，难点是气凝胶粉与玻纤毡难复合
(
气凝胶毡中的粉含量低，导致防火
、
隔热性能差
)
，而提高粉含量需要加胶
(
无论是增加何种胶，防火
、
隔热性能都会下降
)
，因此复合工艺生产的气凝胶毡性能难以保证
。
[0004]CN201810889041.9
一种气凝胶毡隔热保温材料的制备方法，先制备二氧化硅溶胶
A
；再将树脂制备得到浆液
B
；将纤维毡先在二氧化硅溶胶
A
中浸渍，取出后再在浆液
B
中浸渍，进行多次循环浸渍
(
溶胶凝胶
)+
老化处理
+
改性处理
+
乙醇置换
+
干燥处理
+
热处理
。
工艺太复杂，工业生产难度太大，硅源与有机溶剂成本高，热处理温度高
、
能耗成本高，但其未涉及解决掉粉问题的解决
。CN202210893918.8
一种气凝胶保温材料的制备方法及气凝胶保温材料，
(1)
将粘合剂
、
溶胶
、
纤维
、
气凝胶材料搅拌均匀，制备得到气凝胶浆料；将所得气凝胶浆料中溶胶经凝胶后进行热压，得到气凝胶保温材料
。
直接将纤维作为原材料，混合气凝胶粉直接形成气凝胶毡，这是溶胶凝胶
+
复合两种工艺同时进行，保证了上粉量
(
气凝胶粉质量占气凝胶毡质量的百分比，俗称上粉量，上粉量多，性能提高
。
一般而言，在不使用其他防火手段时，上粉量低于
20
％的气凝胶毡是没有防火性能的
)。
这里溶胶凝胶之后直接是热压，这会造成气凝胶行业的普遍问题“空隙坍塌”，该工艺会形成没有空隙结构的“假气凝
胶”。
虽然其涉及掉粉问题，但其是用粘合剂解决掉粉问题，粘合剂自然能解决掉粉，但同时隔热性能必然会受到影响
。
[0005]针对目前隔热保温气凝胶毡解决掉粉问题往往使用大量胶黏剂，高成本且影响隔热效果，以及目前具有防火性能的气凝胶保温材料在燃烧后掉粉严重，无法再继续作为隔热材料使用的问题
。
本专利技术提出了一种低成本防火隔热保温气凝胶毡，无需采用大量胶黏剂，不仅能解决掉粉问题，而且燃烧后隔热防掉粉性能基本不变，可作为隔热板材继续使用，大大降低成本
。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提供了一种低成本防火隔热保温气凝胶毡，一
、
采用浸渍
‑
烘干工艺替代溶胶凝胶
‑
超临界干燥工艺，直接将气凝胶粉与玻纤毡复合成气凝胶毡，在保证隔热性能的同时，降低生产成本；二
、
采用辊涂工艺，在气凝胶层上辊涂一层密实的防火阻燃层，解决掉粉问题
。
三
、
采用喷涂工艺，在防火阻燃层上喷涂改性试剂，在保证疏水性能的前提下，降低生产成本
。
[0007]气凝胶毡工艺主要分为三步：
[0008](1)
浸渍工艺，得到隔热气凝胶毡：配制质量浓度为
10
％～
40
％的乙醇水溶液，加入一定量的气凝胶粉，搅拌
10min
，
800r/min
；将玻纤毡浸渍入浆料中，
2h
后取出
80
～
95℃
烘干
10
～
30min
即可得到隔热毡
。
[0009]所用乙醇水溶液中的乙醇与气凝胶粉的质量比为4～
5:1
；
[0010]所用气凝胶粉含量为
95
％～
100
％
、
粒径为5～
30
μ
m
；所用玻纤毡的克重为
30
～
45g/m2，厚度约
2mm。
[0011](2)
辊涂工艺，形成气凝胶毡的防火密封层：将无机阻燃填料加入去离子水中，添加分散剂与消泡剂，再加入阻燃胶，以
1000r/min
搅拌
30min
后得到防火涂料；然后在工艺
(1)
所得隔热毡上均匀双面辊涂浆料，辊涂厚度...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低成本防火隔热保温气凝胶毡的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)
浸渍工艺得到隔热气凝胶毡：配制乙醇水溶液，加入气凝胶粉，搅拌得浆料，将玻纤毡浸渍入浆料中，浸渍一段时间后取出烘干，得到隔热毡；
(2)
辊涂工艺形成气凝胶毡的防火密封层：将无机阻燃填料加入水中，添加分散剂与消泡剂，再加入阻燃胶，搅拌后得到防火涂料，然后在步骤
(1)
所得隔热毡上均匀双面辊涂防火涂料，辊涂后烘干，得到防火隔热气凝胶毡
。2.
根据权利要求1所述低成本防火隔热保温气凝胶毡的制备方法，其特征在于：还包括在防火隔热气凝胶毡上喷涂疏水改性剂：对辊涂后所得防火隔热气凝胶毡进行表面除尘，在其表面喷涂疏水化试剂，喷涂后烘干，得到隔热防火疏水毡
。3.
根据权利要求1所述低成本防火隔热保温气凝胶毡的制备方法，其特征在于：步骤
(1)
乙醇水溶液中的乙醇与气凝胶粉的质量比为4～
5:1
；玻纤毡的克重为
30
～
45g/m2。4.
根据权利要求1所述低成本防火隔热保温气凝胶毡的制备方法，其特征在于：步骤
(2)
隔热毡上均匀双面辊涂浆料，辊涂厚度
0.7
～
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鑫，刘席，翟绍妍，何利万，
申请(专利权)人：中复常州新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：