[发明专利]常压微波等离子体法二氧化硅气凝胶绝热材料的制备方法

说明书

本发明提供一种常压微波等离子体法二氧化硅气凝胶绝热材料的制备方法，包括如下步骤：第一步，制备前驱体反应浆料：第二步，将第一步中前驱体反应浆料喷淋到柔性多孔材料基体表面；第三步，将第二步中得到的柔性多孔材料基体进行静置陈化；第四步，将第三步静置陈化后的柔性多孔材料基体进行等离子微波干燥；第五步，将第四步经过等离子微波干燥处理后的柔性多孔材料基体在常压条件下冷却至室温；第六步，将第五步中常压冷却后制备而成的单层气凝胶柔性多孔材料基体制备单层气凝胶成品/多层气凝胶成品。本发明的有益效果是：产的二氧化硅气凝胶成品具有低密度、低导热系数、高比表面积和良好保温保冷效果的特性。

技术领域

本发明涉及气凝胶保温保冷材料技术领域，更具体地说涉及一种常压微波等离子体法二氧化硅气凝胶绝热材料的制备方法。

背景技术

气凝胶材料作为保温保冷技术领域的代表性材料，逐渐引起了军事、航空航天、化工、节能、新能源等诸多领域的青睐。由于气凝胶材料基体表面具有良好的三维网络孔隙结构，在接触外部热源的过程中热流在气凝胶材料基体中传递时只能沿着气孔壁进行传递，其独特的高比表面积、高孔隙率结构使得该材料基体的热传导效果得到了最有效的抑制，气凝胶材料基体表面的热传导能力下降到接近最低极限，在-130℃到1200℃温度范围内皆可表现出良好的保温保冷效果。

目前，市场上使用范围最为广泛、技术最为成熟的保温爆冷型气凝胶为二氧化硅气凝胶，该类气凝胶在制备过程中经过溶胶、凝胶、老化等制备工艺的处理后，通常需要利用高温高压状态下的超临界干燥技术排除成品基体中未反应完全的液态浆料。由于超临界干燥工艺能耗相对较高、工序繁复、设备昂贵且可能导致安全事故发生的因素较多，极大的提高了二氧化硅气凝胶的生产成本、增加了生产过程中的危险系数，从而限制了二氧化硅气凝胶产品的大规模生产与推广领域。

随着节能减排意识的深入人心以及我国政府对于安全生产预防监管力度的逐渐增大，传统的超临界干燥工艺已经无法满足市场和生产单位的实际需求，此外，由于超临界干燥会不同程度上对气凝胶材料基体本身造成一定的伤害，严重时甚至会导致结构整体坍塌，破坏基体表面完善的三维网络结构，因此，寻找一种既能降低生产能耗、不伤害材料基体性能，又能有效提升生产工艺安全系数的干燥技术就成为目前国内外气凝胶材料制备过程中的热门课题。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种常压微波等离子体法二氧化硅气凝胶绝热材料的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种常压微波等离子体法二氧化硅气凝胶绝热材料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，制备前驱体反应浆料：

第二步，将所述第一步中所述前驱体反应浆料喷淋到柔性多孔材料基体表面；

第三步，将所述第二步中得到的所述柔性多孔材料基体进行静置陈化；

第四步，将所述第三步静置陈化后的柔性多孔材料基体进行等离子微波干燥；

第五步，将所述第四步经过等离子微波干燥处理后的柔性多孔材料基体在常压条件下冷却至室温；

第六步，将所述第五步中常压冷却后制备而成的单层气凝胶柔性多孔材料基体制备单层气凝胶成品/多层气凝胶成品。

进一步，所述第一步中，所述制备前驱体反应浆料的方法为：步骤一，将硅源、金属醇盐、醇类、亲水改性剂和遮光剂充分混合，其摩尔比为1:(0.01-1):(0.005-2):(0.01-1):(0.001-1)；步骤二，向混合溶液中加入去蒸馏水进行稀释，在1000-50000r/min条件下均匀搅拌1-30min，制得质量分数为2.5％、10％、15％、20％、25％、50％的反应浆料。

进一步，所述第二步中，所述前驱体反应浆料通过双面喷淋的方式喷淋到柔性多孔材料基体表面。