[发明专利]疏水型二氧化硅气凝胶毡的制备方法

说明书

本发明涉及疏水型二氧化硅气凝胶毡的制备方法，包括以下具体步骤，S1、溶胶‑凝胶法制备硅溶胶，S2、制备硅烷偶联剂水解液，S3、与基材棉复合制备湿凝胶毡，S4、湿凝胶毡与钢网进行复卷，S5、超临界干燥得到整卷的气凝胶毡产品。该疏水型二氧化硅气凝胶毡的制备方法能缩短干燥时间、提供干燥效率、缩短生产周期。

技术领域

本发明涉及气凝胶毡制备领域，尤其涉及一种疏水型二氧化硅气凝胶毡的制备方法。

背景技术

气凝胶是一种轻质、多孔固体材料，具有三维网络结构。粒径和孔径均介于1-100nm之间，是典型的纳米材料，孔隙率可达90-99.8%，由于气凝胶具有特异的多孔纳米网络结构，使其具有其他材料无可比拟的卓越性能，超低的密度，可低至3kg/m3，比表面积可达1000m2/g以上，室温下导热系数可低至0.017w/m.k以下。气凝胶的这些优异性能使其具有非常广泛的应用范围。

但目前的气凝胶毡存在干燥时间长、干燥效率低、生产周期长的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的干燥时间长、干燥效率低、生产周期长问题，提供一种疏水型二氧化硅气凝胶毡的制备方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种疏水型二氧化硅气凝胶毡的制备方法，包括以下具体步骤，

S1、溶胶-凝胶法制备硅溶胶：

将聚硅氧烷与无水乙醇混合搅拌5-10min，接着加入去离子水搅拌5-10min，然后加入酸性催化剂搅拌10-20min，最后加入碱性催化剂搅拌5-15min，即可得到硅溶胶，全程使溶胶控温在15-25℃，其中聚硅氧烷、去离子水、无水乙醇、酸性催化剂、碱性催化剂的摩尔比为1：（1-3）；

S2、制备硅烷偶联剂水解液：

将硅烷偶联剂与无水乙醇混合搅拌10-15min，接着加入去离子水和酸性催化剂，继续搅拌15-30min，得到硅烷偶联剂水解液，其中硅烷偶联剂、去离子水、无水乙醇、酸性催化剂的摩尔比为1：（2-4）：（20-30）：（0.01：0.1）；

S3、与基材棉复合制备湿凝胶毡：

将步骤S1制备的硅溶胶浸润到基材棉，使基材棉浸透，然后过微波线加热凝胶-固化得到固化的凝胶毡，在固化的凝胶毡上下面喷涂硅烷偶联剂水解液得到湿凝胶毡；

S4、湿凝胶毡与钢网进行复卷：

钢网在复卷轴心卷5-10圈，然后将湿凝胶毡与钢网重叠进行卷绕，待湿凝胶毡卷绕完成后，将钢网继续卷绕2-3圈，得到湿凝胶毡卷，将湿凝胶毡卷放入托盘内密封静置老化8-12h；

S5、超临界干燥：

将步骤S4中老化好的湿凝胶毡卷吊入干燥釜中，往干燥釜内加入干燥釜容积20-40%的无水乙醇，盖好釜盖，向干燥釜内预充2-4Mpa的氮气，升温至290-300℃，在14-16Mpa的压力下保持0.5-2h后排出乙醇，接着对干燥釜内进行抽真空，对釜体吹风加速降温，釜温降至70℃后打开釜盖吊出产品，得到整卷的气凝胶毡产品。

本发明的有益效果是：使用聚硅氧烷为前驱体，通过溶胶-凝胶法制备湿凝胶；使用硅烷偶联剂增加凝胶骨架，硅烷偶联剂提前预水解，喷涂到过完微波线还保留有温度的凝胶上加速偶联剂能链接上去，超临界乙醇高温状态下偶联剂与凝胶发生二次反应，达到充分反应，增强骨架的效果非常明显；采用不锈钢网进行胶毡间隔，保证传热效果及流体通道，达到了快速干燥且保持气凝胶网络结构的效果；将气凝胶毡做成大卷状，提升产能、提升效率，是降低成本的最有效方式；因此该疏水型二氧化硅气凝胶毡的制备方法能缩短干燥时间、提供干燥效率、缩短生产周期。

具体实施方式