[发明专利]一种预氧化丝纤维毡-硅气凝胶绝热复合材料的制备方法

说明书

本发明属于气凝胶技术领域，具体是涉及到一种预氧化丝纤维毡‑硅气凝胶绝热复合材料的制备方法。一种预氧化丝纤维毡‑硅气凝胶绝热复合材料的制备方法，包括以下步骤：配制水玻璃‑酸溶液、预氧化丝毡‑水玻璃‑酸溶液复合、湿凝胶复合材料的干燥。本发明通过使用低成本的水玻璃与预氧化丝纤维毡进行复合，获得的隔热性能极好的绝热复合材料，该方案易于工业化生产，并具有较好的经济效益。

技术领域

本发明属于气凝胶技术领域，具体是涉及到一种预氧化丝纤维毡-硅气凝胶绝热复合材料的制备方法。

背景技术

气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体，密度可低至3kg/m³,一般常见的气凝胶为硅气凝胶，其最早由美国科学家在1931年制得。二氧化硅气凝胶是一种低密度、高孔隙率的纳米多孔非晶态固体材料，透光率较高，又被称作“蓝烟”，空洞中充满气态分散介质，具有连续的纳米级三维网络结构，是目前已知的世界上密度最小和导热系数最低的固体材料。其空洞尺寸及网络骨架均为纳米级，在力学、声学、热学、光学等多方面有独特性质，在航空航天、军工、石化、矿产、电子、汽车等领域有广阔的应用前景。

高孔隙率、低导热系数以及低介电常数，这些优良特性使得气凝胶在更多领域得到广泛应用。但二氧化硅气凝胶自身的无机纳米骨架结构特性也使其脆性大，抗弯折、抗摩擦性能较差，很难实现工业化应用。目前很多生产厂家以纤维毡为基体，通过复合二氧化硅气凝胶制得绝热复合材料，其强度明显提高。由于水玻璃具有成本低，易获得，目前二氧化硅气凝胶以水玻璃为来源具有成本低，易于操作，效率高的特点，获得越来越多生产厂家的青睐。预氧化丝纤维毡具有较好耐热性和阻燃性，可用于新能源电池的隔热材料

中国专利CN201811554746开发了一种预氧化丝气凝胶毡，该气凝胶毡采用有机硅源为前驱体制备，制备成本比较高。

本发明开发了一种预氧化丝纤维毡-水玻璃溶液复合制备绝热复合材料的新方法，不仅简单易行，且成本较低，易于工业化生产。

发明内容

一种预氧化丝纤维毡-硅气凝胶绝热复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制水玻璃-酸溶液：将去离子水、表面活性剂和消泡剂按比例100：0.1-10:0.01-1配制得到溶液1，将水玻璃溶液和去离子水按比例1:2-10配制得到溶液2；将酸溶液和去离子水按比例0.05-0.20:1配制得到溶液3；将溶液1和溶液2加入溶液3中，配制得到水玻璃-酸溶液；

(2)预氧化丝毡-水玻璃-酸溶液复合：将预氧化丝纤维毡浸泡入配制好的水玻璃-酸溶液中，浸泡时间为30-120秒，将浸泡有预氧化丝纤维毡的水玻璃-酸溶液放入真空釜中；对真空釜进行抽真空，同时将真空釜加热至50-60℃，保持真空30-40min，使预氧化丝纤维毡和水玻璃-酸溶液发生凝胶反应，真空加热完毕后取出湿凝胶复合材料；

(3)对湿凝胶复合材料进行干燥：将复合后的湿凝胶复合材料进行超临界干燥或常压干燥，得到绝热复合材料。

表面活性剂包含了阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的至少一种。

所述步骤(1)中的表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸铵、聚氧乙烯月桂基醚硫酸钠、硬脂酸钠、丙二醇脂肪酸酯和聚乙二醇脂肪酸酯中的至少一种。

所述步骤(1)中水玻璃-酸溶液中的表面活性剂浓度为0.1-10％。

所述步骤(1)中水玻璃-酸溶液中的消泡剂浓度为0.01-1.0％。

所述步骤(3)中超临界设备中所用介质采用二氧化碳、甲醇和乙醇中的一种。

所述步骤(3)中常压干燥温度为60-150℃。