[发明专利]一种耐高温气凝胶复合无机绝热纸及其制备工艺

说明书

本发明提供了一种耐高温气凝胶复合无机绝热纸及其制备工艺。本发明提供的制备工艺包括以下步骤：a)将无机纤维、增韧剂原料、无机结合剂和水混合，得到浆料；b)将所述浆料与絮凝剂混合后，抄取成型，得到纤维纸湿坯；c)将所述纤维纸湿坯预烘干后，置于气凝胶前驱体溶胶中浸润，再进行干燥，得到凝胶纤维纸；d)对所述凝胶纤维纸进行超临界干燥，得到耐高温气凝胶复合无机绝热纸；所述增韧剂原料为金属氧化物和无机酸。本发明提供的上述制备工艺能够有效提升纤维纸的韧性和耐高温性。

技术领域

本发明涉及绝热材料领域，特别涉及一种耐高温气凝胶复合无机绝热纸及其制备工艺。

背景技术

过去造纸工业主要采用植物纤维为原料，现在，逐渐衍生了采用无机化合物来生产纸张的技术。由无机物加工成的无机纤维纸具有良好的尺寸稳定性、耐热性和电绝缘性等，而广泛用于管道保温、绝热等领域。

目前，无机绝热纸一般采用玻璃纤维或陶瓷纤维为基材，通过制浆→抄取成型→烘干→煅烧的工艺流程来制备，在制备过程中往往需要添加有机丙烯酸类粘结剂来保证纤维纸的柔韧性，抄取成型后经烘干、煅烧来去除纤维纸中的绝大多数有机粘结剂，留下少量有机粘结剂确保煅烧后纤维纸仍具有一定的柔韧性。但是，这种制备工艺使得无机绝热值的耐高温能力不强，且强度和韧性不足，对折或卷绕易产生开裂，影响使用效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐高温气凝胶复合无机绝热纸及其制备工艺。本发明制得的无机绝热纸能够有效提高纤维纸的耐高温性和韧性。

本发明提供了一种耐高温气凝胶复合无机绝热纸的制备工艺，包括以下步骤：

a)将无机纤维、增韧剂原料、无机结合剂和水混合，得到浆料；

b)将所述浆料与絮凝剂混合后，抄取成型，得到纤维纸湿坯；

c)将所述纤维纸湿坯预烘干后，置于气凝胶前驱体溶胶中浸润，再进行干燥，得到凝胶纤维纸；

d)对所述凝胶纤维纸进行超临界干燥，得到耐高温气凝胶复合无机绝热纸；

所述增韧剂原料为金属氧化物和无机酸。

优选的，所述金属氧化物选自氧化钙、氧化镁、氧化锌、氧化铝、氧化铁和氧化钡中的一种或几种；

所述无机酸选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸和氢氟酸中的一种或几种；

所述金属氧化物和无机酸的摩尔比为1∶(1～3)。

优选的，所述步骤c)中：

所述浸润后所得坯体的质量与浸润前坯体的质量比为(2.83～5.04)∶1；

所述气凝胶前驱体溶胶选自：二氧化硅气凝胶前驱体溶胶、二氧化锆气凝胶前驱体溶胶、三氧化二铝气凝胶前驱体溶胶中的一种或几种；

所得凝胶纤维纸中的凝胶选自：二氧化硅气凝胶、二氧化锆气凝胶、三氧化二铝气凝胶中的一种或几种。

优选的，所述二氧化硅气凝胶前驱体溶胶通过以下方式获得：将正硅酸乙酯、有机溶剂、水和催化剂溶液混合，形成二氧化硅气凝胶前驱体溶胶；

所述催化剂溶液中的催化剂选自草酸、盐酸、硫酸、硝酸、磷酸和醋酸中的一种或几种；

所述催化剂溶液的浓度为0.05～0.2mol/L；

所述正硅酸乙酯、有机溶剂、水和催化剂溶液的体积比为1∶(1～6)∶(0.1～0.4)∶(0.05～0.15)；

所述二氧化锆气凝胶前驱体溶胶通过以下方式获得：将ZrO(NO₃)₂·5H₂O、有机溶剂、水和促进剂混合，形成二氧化锆气凝胶前驱体溶胶；