[发明专利]纤维基材与二氧化硅气凝胶复合保温隔热套筒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种纤维基材与二氧化硅气凝胶复合 保温隔热套筒的制备方法。

背景技术

二氧化硅气凝胶是一种高比表面积、低密度的多孔材料。由于纳米网络结 构的存在，导致了这种材料本身具有特殊的性质，在光学、电学、声学、环保、 冶金等众多领域有着广泛的应用前景，被美国第250期《科学》列为世界十大热 门科学技术。鉴于气凝胶优异的材料特性和广阔的应用前景，有许多人对该材 料的制备开展了研究。制备二氧化硅气凝胶一般采用有机硅为原料，通过溶胶- 凝胶工艺结合超临界干燥手段进行制备。在高温高压的超临界条件下，以有机 硅为原料的二氧化硅湿凝胶的液相成份得以排除，留下了具有很高比表面积和 孔洞率的纳米孔网络结构的二氧化硅固相材料，形成二氧化硅气凝胶。

二氧化硅纳米多孔气凝胶具有很高的比表面积和孔洞率，是一种轻质高效 保温隔热材料，但实际使用不多，这主要是由于气凝胶的机械强度不够，成型 困难，因此阻碍了大面积或大范围广泛使用。为解决这个问题有人尝试用气凝 胶与其它材料复合(中国专利95197068.2《一种含有气凝胶的复合材料、其制 备方法和应用》，96196879.6《含有气凝胶和粘合剂的复合材料，其制备方法及 其应用》，96196880.X《含有纤维的气凝胶复合材料》)，但其制品多为复合板材， 对于像壁厚尺寸小但直径和高度尺寸较大的套筒以及一些异形制品很难制作成 型。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种应用范围广， 含气凝胶的超低热导率、低密度的轻质保温隔热套筒的制备方法的技术方案。

所述的纤维基材与二氧化硅气凝胶复合保温隔热套筒的制备方法，其特征 在于包括以下工艺步骤：

1)将密度为25～200kg/m³，厚度为0.5～20mm的纤维毡卷绕成圆筒形， 并在接缝处用胶粘剂粘合或用玻纤线缝接制成纤维毡增强基材，所述的纤维毡 增强基材即为纤维基材；

2)将步骤1)得到的纤维基材敷设到由外模和内模构成的圆筒形模具内；

3)以多聚硅氧烷、水、溶剂和催化剂为原料混合搅拌1～3小时制得湿凝 胶，所述的多聚硅氧烷、水、溶剂和催化剂的体积比为1∶3～15∶0.5～ 1.0∶0.02～0.1；

4)将步骤3)得到的湿凝胶倒入步骤2)敷设好纤维基材的圆筒形模具内， 使湿凝胶完全充满整个模具并充分渗透到纤维基材孔隙内，然后将模具密封， 静置老化1～3天；

5)老化后脱模，将产品放入高压釜内在超过溶剂临界温度、压力的状态下 进行干燥热处理，干燥热处理温度为200～250℃，釜内压力为5～10Mpa，干燥 热处理时间为1～3小时，干燥热处理后降温卸压，即制成保温隔热套筒。

所述的纤维基材与二氧化硅气凝胶复合保温隔热套筒的制备方法，其特征 在于步骤1)中纤维基材采用纤维纸为原料，先将厚度为0.2～0.3mm的纤维纸 轧制瓦楞后，再用胶粘剂将有瓦楞的纤维纸与平张纤维纸粘合并卷绕成圆筒形， 接头处用胶粘剂粘合制成纸蜂窝增强基材，所述的纸蜂窝增强基材即为纤维基 材。

所述的纤维基材与二氧化硅气凝胶复合保温隔热套筒的制备方法，其特征 在于步骤1)中纤维毡密度为50～100kg/m³，厚度为5～15mm，纤维毡为有机 类聚丙烯纤维毡、涤纶毡、无机类玻璃纤维毡或硅酸铝纤维毡，纤维毡增强基 材中含有一层或一层以上的纤维毡。

所述的纤维基材与二氧化硅气凝胶复合保温隔热套筒的制备方法，其特征 在于所述的胶粘剂为白胶或水玻璃。

所述的纤维基材与二氧化硅气凝胶复合保温隔热套筒的制备方法，其特征 在于步骤2)中模具的材质为聚四氟乙烯。

所述的纤维基材与二氧化硅气凝胶复合保温隔热套筒的制备方法，其特征 在于步骤3)中多聚硅氧烷、水、溶剂和催化剂的体积比为1∶5～10∶0.6～ 0.8∶0.03～0.08。

所述的纤维基材与二氧化硅气凝胶复合保温隔热套筒的制备方法，其特征 在于所述的多聚硅氧烷为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、工业级原料E-40、E32或 E28。

所述的纤维基材与二氧化硅气凝胶复合保温隔热套筒的制备方法，其特征 在于所述的溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮或乙腈。