[发明专利]轻质空心气凝胶球成型方法及其使用的模具

说明书

本发明公开了一种轻质空心气凝胶球成型模具，包括上盖板和下托板，上盖板上设有上半球模，下托板上设有下半球模；当上半球模与下半球模连接为一体时，形成球体空腔；球形空腔内设有冰球；下托板的底部设有固定冰球的下固定柱，上盖板的顶部设有空心的上固定柱，通过下固定柱和上固定柱，使冰球固定在球形空腔中，并使冰球与球形空腔的腔壁形成凝胶形成区；上固定柱的上端设有溶胶注入口，上固定柱的中上部设有溶胶出口，该溶胶出口与凝胶形成区相通。本发明还提供一种轻质空心气凝胶球成型方法。本发明结构简单、操作方便，能降低空心气凝胶球制作成本。

技术领域

本发明属于纳米多孔材料技术领域，具体涉及一种轻质空心气凝胶球成型方法及所使用的模具。

背景技术

气凝胶是一种结构可控的新型轻质纳米多孔非晶材料，其孔隙率高达80~99%，比表面积高达400~1000m2/g，室温真空热导率可达0.001W/(m·k)，在声阻抗耦合材料、催化剂载体及高效隔热材料等领域具有广阔的应用前景。由气凝胶制成的空心气凝胶球具有质量轻且兼具有良好的隔热、吸附性能等优点，因此气凝胶球的制备研究具有重要的意义。

公开号为CN106517219A的专利申请公开了一种气凝胶球，该气凝胶球的成球工艺为：由气凝胶粉体材料、水性粘合剂等均匀混合制成气凝胶胶浆料，将气凝胶胶浆料均匀的滴落在由气凝胶粉体材料均匀平铺形成的载台上形成气凝胶球。在气凝胶球的制备过程中，操作麻烦，会出现滴加后的气凝胶球相互团聚的现象，影响气凝胶球的质量。公开号为CN103588191A的专利申请公开了一种多孔碳气凝胶空心微球，其制备工艺为：以芳香胺酚化合物、醛类物质为原料制备凝胶，然后再经过干燥和炭化制得具有多孔结构的炭气凝胶空心微球。该制备方法所需原料多、成本高，而且该方法需要经过高温碳化，制备工艺复杂。因此，我们迫切需要一种操作简单，制作成本低的气凝胶球成型方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻质空心气凝胶球成型方法及所使用的模具，该模具结构简单、使用方便，该方法不仅操作简单，还能降低轻质空心气凝胶球制造成本。

本发明所采用的技术方案是：

一种轻质空心气凝胶球成型模具，包括上盖板和下托板，所述上盖板上设有若干上半球模，所述下托板上设有若干下半球模，上半球模和下半球模一一对应设置；

所述上半球模的底端设有凹槽，所述下半球模的顶端设有凸起，通过凹槽与凸起将上半球模与下半球模连接为一体（通过凹槽与凸起将上盖板与下托板连接为一体）；当上半球模与下半球模连接为一体时，上半球模、下半球模形成球体空腔；所述球形空腔内设有冰球；

所述下托板的底部设有下固定柱，下固定柱的底部与下托板密闭连接，下固定柱的上端穿过下半球模后插入冰球的底部，将冰球固定在球形空腔中；所述上盖板的顶部设有空心的上固定柱，上固定柱的下端穿过上半球模后插入冰球的顶部；通过下固定柱和上固定柱，使冰球固定在球形空腔中，并使冰球与球形空腔的腔壁形成凝胶形成区，凝胶成型区的形状即为空心气凝胶球的形状；

上固定柱的上端设有溶胶注入口，上固定柱的中上部设有溶胶出口，该溶胶出口与凝胶形成区相通。

按上述方案，下固定柱和上固定柱均为锥形柱，其锥顶均插入冰球中。

按上述方案，所述下固定柱为空心锥形柱或实心锥形柱。

按上述方案，冰球的体积与球形空腔的体积之比为1/2至3/5。

按上述方案，溶胶注入口与模具外的空气相通，即：溶胶注入口、溶胶出口外通于外界空气。

按上述方案，上半球模与下半球模的球径相同，以便于批量化生产，提高生产效率。

本发明还提供一种采用上述轻质空心气凝胶球成型模具制备轻质空心气凝胶球的方法，其步骤如下：