[发明专利]一种无纺二氧化硅气凝胶隔热保温毡及制备方法

说明书

本发明涉及一种无纺二氧化硅气凝胶隔热保温毡及制备方法。所述毡体经由半亲水/半疏水二氧化硅气凝胶粒子、纤维、红外遮光剂在分散剂、硅烷偶联剂作用下均匀分散混合，再加以水性粘结剂最后经常压干燥固化制得。本发明所涉及的二氧化硅气凝胶隔热保温毡具有低导热系数、耐腐蚀性能优良等特点，而且解决了目前二氧化硅气凝胶复合绝热制品普遍存在的气凝胶粒子逸出（即“掉粉”）问题。该发明工艺操作简单，主要原料易得，成本可控，适合大规模工业化生产，同时不会对环境造成污染。

技术领域

本发明涉及一种低密度、低导热系数的无纺二氧化硅气凝胶隔热保温毡及其常压干燥制备方法。

背景技术

二氧化硅气凝胶是一种新型轻质纳米多孔材料，具有低密度、低导热系数、高孔隙率、高比表面积等特点，由于其隔热保温性能明显高于传统保温材料，使其在航天、军工、冶金、石化、节能建筑、太阳能综合利用等领域有广泛应用。

由于二氧化硅气凝胶自身机械强度较差、加之大块无裂纹的气凝胶只能通过超临界工艺法制得，成本极高，目前一般采用将二氧化硅气凝胶与无机纤维复合制成气凝胶保温毡、保温板或其他异形件等，来充分发挥气凝胶材料优良的隔热保温性能。其中最先量产并得到广泛应用的当属二氧化硅气凝胶隔热保温毡。其制备方法是以玻纤或陶纤毡体为基材，以工业水玻璃、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、酸性硅溶胶或碱性硅溶作为硅源，将配好的硅溶胶通过浸渍或喷涂方式与玻纤或陶纤毡体复合，通过加热使硅溶胶在基材中固化形成硅凝胶，然后对该复合毡体进行化学改性，最后通过超临界或常压干燥工艺制得气凝胶毡，该种工艺也可称为气凝胶毡一次合成法。

申请公布号 CN 102701700 A 公开了一种SiO₂气凝胶/ 无机棉复合保温隔热毡及制备方法，该所方法采用廉价易得的工业原料如工业水玻璃、工业硅溶胶与玻璃棉、岩棉、矿物棉等无机棉进行复合，然后进行陈化，改性及溶剂替换处理，经常压干燥得到SiO₂气凝胶/ 无机棉复合保温隔热毡。申请公布号CN104496402 A的中国发明专利公开了一种玻纤复合型二氧化硅气凝胶保温毡的制备工艺，主要利用玻璃纤维毡饱和吸收二氧化硅气凝胶胶液并于特定条件凝胶，超临界流体CO₂干燥形成增强型气凝胶材料，该发明制备的玻纤复合型二氧化硅气凝胶保温毡具有优良的保温性能、机械性能、防火和防水性能。

将硅溶胶浸渍或喷涂于玻纤或陶纤基体毡上，无论采用超临界法还是常压法均可制备出隔热保温性能优良的二氧化硅气凝胶保温毡，但采用该种工艺制得的复合毡体在使用过程中往往会出现气凝胶粒子从毡体中逸出，即所谓“掉粉”问题。这不但严重影响了二氧化硅气凝胶保温毡的隔热保温性能而且对环境造成污染，对人体也有一定伤害。

针对上述问题，广大研究工作者提出了二氧化硅气凝胶保温毡二次合成法：即先制备出气凝胶颗粒，然后采用特定的工艺将气凝胶颗粒与玻纤或陶纤基体毡复合，最终制得二氧化硅气凝胶保温毡。申请公布号CN 105599396 A 的中国发明专利公开了一种喷压式气凝胶毡及其制备方法，该法凝胶毡包括绝热布表层以及绝热布底层，两层间设有由玻璃纤维层以及气凝胶粉层组成的复合绝热层，经碾压后形成气凝胶复合保温毡。该种工艺有利于在一定程度上缓解气凝胶颗粒从毡体中脱落。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无纺二氧化硅气凝胶隔热保温毡的制备方法，解决目前二氧化硅气凝胶隔热保温毡在使用过程中普遍存在的“掉粉”问题。

本发明所述的二氧化硅气凝胶隔热保温毡采用半亲水/半疏水的二氧化硅气凝胶粒子与玻纤或陶纤复合，通过添加红外遮光剂来提高抗近红外辐射及高温阻燃性能，最后在水性丙烯酸乳液作用下经常温固化成毡。

本发明所述的无纺二氧化硅气凝胶隔热保温毡具有低密度、低导热系数特点，同时该所述保温毡经敲打或抖动，几乎无气凝胶粒子逸出，解决了气凝胶保温毡普遍存在的“掉粉”问题。所述制备工艺周期较短、操作简易，特别适合规模化生产和商业化实际应用。