一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法技术

技术编号：40103791 阅读：21 留言：0更新日期：2024-01-23 18:06

一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，按照如下步骤进行:首先制备硅溶胶与铝溶胶，采用单质硅为原料，通过单质硅与有机碱的催化作用，使得其与纯水发生反应，从而得到硅溶胶，而采用有机铝盐进行水解反应，然后将其加热至80℃左右，同时进行剧烈搅拌，使得其中的醇蒸发，然后加入酸类胶溶剂，即可制备出稳定的铝溶胶，然后将制备出来的硅溶胶与铝溶胶混合搅拌，使其搅拌均匀后静置、陈化，随后对混合物进行干燥处理，从而完成气凝胶的处理，最后将制备完成的气凝胶放置在模具内部，通过挤压气凝胶的得到需要的形状。本发明专利技术的技术方案可采用机械化生产，工艺简单成熟，可实现流水线生产，减生产周期，所得产品质量较高，性能较好。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及绝热材料领域，具体涉及一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法。

技术介绍

1、工业耗能是中国三大高耗能行业之首，在石化、冶金、电力等工业炉和高温设备上采用绝热耐火材料，是实现节能降耗的重要途径。传统绝热耐火材料有轻质砖、轻质浇注料、耐火纤维等，由于其导热系数相对较高，在给定厚度下无法满足工业设备外壁温度低于70℃的节能要求，因此需要采用低导热率的绝热材料，因此，低导热率的绝热材料，成为研究人员的热点关注的问题。

2、为解决实际使用需求，研究人员开始研究气凝胶绝热材料的制作流程，气凝胶绝热材料具有优异的绝热性能，与传统的绝热保温材料相比，绝热效果可提高2～10倍，绝热层厚度可减少30％～50％，既可提高有效工作容量又可减少大量热损失，是当前最受关注的新型绝热材料之一，一般使用离子交换法制备硅溶胶的过程中需要严格控制反应物的浓度，而且制备过程中还会产生大量废水，在使用无机盐原料法制备铝溶胶的过程中，由于制备周期较长，且采用三氯化铝为原料，易吸水，运输不便，使得耽误工厂作业进度。

3、为了避免出现这种情况，需要从原材料的选择与制备方法上解决问题，在制备硅溶胶的过程中，采用纯度较高的单质硅为原料，使其在有机或无机碱的催化下与纯水发生化学反应，制得的硅溶胶纯度较高、杂质含量极少，在制备铝溶胶的过程中，使用有机盐水解法，采用有机铝盐作为原材料，由于该工艺较为成熟，所以铝溶胶的制备速度较快、纯度较高，且产物表面积较大、粒度分布均匀、性能稳定、运输方便。

技术实现思路</p>

1、本专利技术的主要目的是提供一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，以解决现有技术中复合原生气凝胶的制备过程中出现的问题，可使得制备成功的硅溶胶纯度较高，其中所含杂质较少，使得铝溶胶的制备速度较快，纯度较高且产物表面积较大、粒度分布均匀、性能稳定、运输方便。

2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，按照如下步骤进行：

3、步骤1、硅溶胶制备：采用单质硅为原料，在无机或有机碱的催化作用下，将其与纯水反应，制成硅溶胶；

4、步骤2、铝溶胶制备：采用有机铝盐进行水解反应形成勃姆石沉淀，搅拌蒸发其中的醇，最后加入酸类胶溶剂制成稳定的铝溶胶；

5、步骤3、材料混合：将步骤1制成的硅溶胶与步骤2制成的铝溶胶混合搅拌；

6、步骤4、凝胶化和陈化：将步骤3制成的混合材料静置、陈化；

7、步骤5、干燥和热处理：将步骤4制成的材料在常温下干燥，然后放置在模具内压制成型。

8、优选的，所述步骤1中无机或有机碱包括纯氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钙和氢氧化钾。

9、优选的，所述步骤1中的催化反应需要在65-90℃的环境下进行。

10、优选的，所述步骤2中有机铝盐包括乙基铝、丁基铝、乙酸铝、甲酸铝、草酸铝和丙酸铝。

11、优选的，所述步骤2中有机铝盐进行水解反应后将其加热至80℃左右，然后对其进行剧烈搅拌。

12、优选的，所述步骤3中硅溶胶与铝溶胶的搅拌比例为1:1.5。

13、优选的，所述步骤5中干燥的温度最优为100℃左右。

14、本专利技术的技术方案中涉及的原理为：首先制备硅溶胶与铝溶胶，采用单质硅为原料，通过单质硅与有机碱或无机碱的催化作用，使得其与纯水发生化学反应，从而得到硅溶胶，而采用有机铝盐进行水解反应形成勃姆石沉淀，然后将其加热至80℃左右，同时进行剧烈搅拌，使得其中的醇蒸发，然后加入酸类胶溶剂，即可制备出稳定的铝溶胶，然后将制备出来的硅溶胶与铝溶胶按照1:1.5的比例混合搅拌，使其搅拌均匀后静置、陈化，随后使用超临界干燥法对混合物进行干燥处理，从而可以实现凝胶在干燥过程中保持完好骨架结构，使得气凝胶可以更快成型，最后将制备完成的气凝胶放置在模具内部，通过挤压气凝胶的得到需要的形状。

15、与现有技术相比，本专利技术的技术方案的优点在于:

16、1.采用单质硅作为制备硅溶胶的原料，使得制备出来的硅溶胶纯度较高且杂质少，使得最终制备出来的气凝胶质量较高。

17、2.采用有机铝盐作为制备铝溶胶的原料，使得铝溶胶的制备速度提高，所制备出来的铝溶胶纯度较高、性能稳定、质量较高。

18、3.采用硅溶胶与铝溶胶的搅拌比例为1:1.5，使得制备出来的混合物密度更小，从而极大的提高了材料的绝热性能。

19、4.本专利技术的技术方案可采用机械化生产，工艺简单成熟，可实现流水线生产，减生产周期，所得产品质量较高，性能较好。

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【技术保护点】

1.一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，按照如下步骤进行：

2.根据权利要求1所述一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，其特征在于：所述步骤1中无机或有机碱包括纯氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钙和氢氧化钾。

3.根据权利要求1所述一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，其特征在于：所述步骤1中的催化反应需要在65-90℃的环境下进行。

4.根据权利要求1所述一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，其特征在于：所述步骤2中有机铝盐包括乙基铝、丁基铝、乙酸铝、甲酸铝、草酸铝和丙酸铝。

5.根据权利要求1所述一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，其特征在于：所述步骤2中有机铝盐进行水解反应后将其加热至80℃左右，然后对其进行剧烈搅拌。

6.根据权利要求1所述一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，其特征在于：所述步骤3中硅溶胶与铝溶胶的搅拌比例为1:1.5。

7.根据权利要求1所述一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，其特征在于：所述步骤5中干燥的温度最优为100℃左右。

【技术特征摘要】

1.一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，按照如下步骤进行：

3.根据权利要求1所述一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，其特征在于：所述步骤1中的催化反应需要在65-90℃的环境下进行。

4.根据权利要求1所述一种复合原生气凝胶绝热材料及制备方法，其特征在于：所述步骤2中有机铝盐包括乙基铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林峰，宋超，王文慧，王兵，王泽铭，白桦，刘明辉，吴迪，
申请(专利权)人：淄博科利达节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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