[发明专利]一种玻璃纤维毡增强二氧化硅气凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气凝胶材料及其制备方法，特别是涉及一种玻璃纤维毡增强二氧化硅气凝胶及其制备方法。

背景技术

二氧化硅气凝胶是一种结构可控的轻质纳米多孔性非晶固态材料，其孔隙率高达80％～99.8％，孔洞尺寸为1～100nm，高比表面积200-1000m²/g，低密度变化范围3～500kg/m³，常温常压下热导率小于0.013W/mK，比静止空气的热导率(0.026W/mK)还低，是目前热导率最低的固体材料。

目前，国内外学者及企业对气凝胶的制备及应用进行了广泛的研究，采用有机硅作为硅源，利用溶融-凝胶工艺，经过干燥处理后，即可形成二氧化硅气凝胶。但是，因为密度极低(约为空气密度的1/6～1/3)，比表面积极高，孔隙率高达99％，导致机械强度低、大块状气凝胶成型困难，极大地限制了该材料的应用，因此，必须对二氧化硅气凝胶进行增强增韧的改进以便满足各种形式的隔热需要，并实现气凝胶产业化应用。

现有的纤维作为增强体复合到气凝胶中可以分为先预混再通过层压成型以及先将纤维做成预成体后用溶胶液浸渍两种方法。前者基体溶胶和纤维可以充分混合，流动性好，但加持压力有难度，在制备过程中纤维强度损失较大。

申请公告号为CN 105198375 A的中国发明专利公开了一种绝热二氧化硅气凝胶/羟基化玻璃纤维毡复合材料及其制备方法，其将无水乙醇、去离子水、六甲基二硅氧烷等原料在酸性催化环境条件下，制备具有MQ结构的硅溶胶体系，然后添加凝胶催化剂，并将预处理后的玻璃纤维毡浸没其中，形成湿凝胶与纤维毡的复合材料，陈化处理12～24h后，再用正己烷浸泡以除去体系中的水，最后在温度为50～120℃，压力为0.01Pa～5Pa，时间为1～5h；进行干燥处理，获得二氧化硅气凝胶/羟基化玻璃纤维毡复合材。本方案采用负压干燥处理工艺，其工艺简单、成本低、过程安全可控，从而获得产品性能稳定性好、综合性能优良的二氧化硅气凝胶绝热复合材料。

申请公告号为CN 104496402 A的中国发明专利公开了一种玻纤复合型二氧化硅气凝胶保温毡的制备工艺，主要利用玻璃纤维毡饱和吸收二氧化硅气凝胶胶液并于特定条件凝胶，超临界流体CO2干燥形成增强型气凝胶材料。本发明制备的玻纤复合型二氧化硅气凝胶保温毡具有优良的保温性能、机械性能、防火和防水性能，施工方便。制备方法避免了溶剂替换步骤，操作简易，过程可控。

申请公告号为CN 104529384 A的中国发明专利公开了气凝胶异型件及其制备方法，所述气凝胶异型件由隔热材料基体和气凝胶制成，其中，隔热材料基体为纤维毡，纤维毡密度为0.12-0.15g/cm³，纤维直径为6-10μm；气凝胶由正硅酸乙酯、酒精和蒸馏水以摩尔比1∶4-20∶2-10制成；气凝胶的总体积为纤维毡体积的1.5-3倍。所述的气凝胶异型件，具有高效隔热、可加工的特点，本发明的制备方法工艺简单、易于实现。

但是目前二氧化硅气凝胶增韧依然面临着制备工艺复杂、制备周期长、难以实现连续化生产的问题，限制了二氧化硅气凝胶的应用。纤维毡增强型气凝胶可以有效的解决这一问题，对实现其工业化具有重大的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服气凝胶韧性较差，生产周期较长的问题，通过用喷油胶黏剂的低密度玻璃棉毡作为气凝胶载体，克服了单一气凝胶韧性较差的问题和单独玻纤增强相结构难于固定的问题，并且通过平行可移动模具和变轨道制备方案的设计，使得玻璃纤维毡增强二氧化硅气凝胶生产工艺不需要再等待几天的时间等待气凝胶陈化和干燥，而只需要通过变换模具，空置的设备接入生产线中继续生产，而形成凝胶的模具则送入空置的下一级设备，使连续化生产成为可能。