[发明专利]一种铝硅气凝胶隔热材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种铝硅气凝胶隔热材料的制备方法，包括，将铝源、第一醇水溶液混合，搅拌均匀，获得铝溶胶；将硅源、第二醇水溶液混合，加入酸为催化剂，搅拌均匀，获得硅溶胶；将获得的所述铝溶胶、所述硅溶胶和环氧丙烷按照一定比例混合，加入凝胶催化剂，搅拌均匀，获得铝硅复合溶胶；将获得的铝硅复合溶胶均匀浸渍纤维针刺毡，凝胶、密封获得纤维增强凝胶体；将获得的纤维增强凝胶体浸没于醇溶剂中陈化后，进行超临界干燥、热处理，获得铝硅气凝胶隔热材料。使用本发明公开的一种铝硅气凝胶隔热材料的制备方法所制备的铝硅气凝胶隔热材料的压缩量为10％的压缩强度不小于0.45MPa，其力学性能优越，可以满足对强度要求高的应用领域。

技术领域

本发明属于隔热材料制备技术领域，特别涉及一种铝硅气凝胶隔热材料的制备方法。

背景技术

气凝胶是世界上密度最小的固体，具有纳米多孔三维网络结构，具有高比表面积、高孔隙率、低密度和低热传导率等特性，是一种优异的隔热材料。铝硅气凝胶隔热材料作为气凝胶研究和应用比较广泛的一种，具有良好的耐热性能，是800～1200℃的有氧环境中应用的理想隔热材料。

目前，制备铝硅气凝胶隔热材料的铝源一般为昂贵的铝金属醇盐，制备成本高；其所制备的铝硅气凝胶隔热材料的力学性能较差，尤其是压缩强度较低，这严重限制了对隔热材料具有强度要求的应用场合。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种铝硅气凝胶隔热材料的制备方法，制备所得的铝硅气凝胶隔热材料压缩强度高，克服了现有技术中制备的气凝胶隔热材料力学性能较差的缺点。

本发明提供了一种铝硅气凝胶隔热材料的制备方法，所述方法包括，

S1，将铝源、第一醇水溶液混合，搅拌均匀，获得铝溶胶；将硅源、第二醇水溶液混合，加入酸为催化剂，搅拌均匀，获得硅溶胶；按照摩尔比计，所述铝溶胶中，铝、第一醇和水的比例为1：(8～20)：(15～25)，所述硅溶胶中，硅、第二醇和水的比例为1：(3～5)：(3～5)；

S2，将获得的所述铝溶胶、所述硅溶胶和环氧丙烷按照一定比例混合，加入凝胶催化剂，搅拌均匀，获得铝硅复合溶胶；按照摩尔比计，所述硅铝复合溶胶中铝、硅和环氧丙烷的比例为1：(0.2～0.5)：(3～6)；

S3，将获得的铝硅复合溶胶均匀浸渍压实后的纤维针刺毡，凝胶、密封获得纤维增强凝胶体；

S4，将获得的纤维增强凝胶体浸没于醇溶剂中陈化后，进行超临界干燥、热处理，获得铝硅气凝胶隔热材料。

进一步地，步骤S1中的所述铝源为无水氯化铝、六水合氯化铝、无水硝酸铝和九水合硝酸铝中的一种或多种的混合物；所述第一醇水溶液为甲醇水溶液、乙醇水溶液和异丙醇水溶液中的一种或多种的混合溶液。

进一步地，步骤S1中的所述硅源为正硅酸乙酯；所述第二醇水溶液为甲醇水溶液、乙醇水溶液和异丙醇水溶液中的一种或多种的混合溶液。

进一步地，步骤S2中的所述凝胶催化剂为氨水的醇溶液，所述氨水的醇溶液的质量浓度为2～4％，所述氨水的醇溶液的加入量为10～20g/mol正硅酸乙酯。

进一步地，步骤S3中的所述纤维针刺毡为硅酸铝纤维针刺毡、高硅氧纤维针刺毡、石英纤维针刺毡、莫来石纤维针刺毡、氧化铝纤维针刺毡中的一种或多种的混合纤维针刺毡。

进一步地，步骤S3中所述压实后的纤维针刺毡的密度为180～210kg/m³。

进一步地，步骤S4中的醇溶剂为异丙醇、无水乙醇和正丁醇中的一种或多种的混合醇溶剂。

进一步地，步骤S4中的所述陈化是将纤维增强凝胶体浸没于醇溶剂中，所述醇溶剂每18～48小时更换一次，更换次数为3～5次，所述醇溶剂的体积为纤维增强凝胶体的0.3～1倍，所述陈化温度为10～50℃。