[发明专利]气凝胶复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

润湿纤维材料；所述纤维材料包括无机纤维和有机纤维中的至少一种；

采用分离器将湿润的纤维材料卷绕成卷状，或者采用分离器将湿润的纤维材料层压成平面形式；

将所述纤维材料装入至容器中；

将前体注入至所述容器中并凝胶化所述前体，同时在真空下除去残留的气泡来制备凝胶纤维复合材料；

从所述容器中取出所述凝胶纤维复合材料并除去所述分离器；

对所述凝胶纤维复合材料进行溶剂置换和有机表面改性；和

大气压下干燥或超临界干燥有机表面改性后的凝胶纤维复合材料；其中，使用硅烷和烷氧基硅烷的混合物作为处理剂来进行所述有机表面改性，所述硅烷和烷氧基硅烷的重量比在1:0.01至1:0.3的范围内；进行所述有机表面改性的处理剂还包括不透明剂，所述不透明剂包括Al₂O₃、Fe₂O₃、TiO₂、碳、石墨、SiC和硼化合物。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机纤维包括选自由玻璃纤维、玻璃棉、岩棉、陶瓷棉和硼纤维组成的群中的至少一种；

所述有机纤维包括选自由尼龙、芳香族聚酰胺纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚氨酯纤维、丙烯酸纤维、聚氯乙烯乙酸酯纤维、粘胶纤维、再生纤维和废纤维组成的群中的至少一种。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用选自以下的至少一种润湿剂进行润湿：

（i）选自由pH范围为1至5的硫酸、硝酸、盐酸、乙酸和氢氟酸组成的群中的至少一种酸；

（ii）选自由C1-C4的醇、丙酮、乙二醇、乙二醇醚、二甲基甲酰胺（DMF）和四氢呋喃（THF）组成的群中的至少一种水溶性溶剂；和

（iii）选自由脂肪酸钠、烷基苯磺酸钠、直链烷基苯磺酸盐（LAS）、聚丙烯酰胺、聚氧乙烯烷基胺、二烷基二甲基铵盐、烷基苄基甲基铵盐、聚氧乙烯烷基醚、脂肪酸失水山梨醇酯、脂肪酸二乙醇胺、单烷基甘油醚、烷基磺基甜菜碱和烷基羧基甜菜碱组成的群中的至少一种表面活性剂。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离器通过处理选自由不锈钢、橡胶膜、镁片、铝片、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚酯、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、尼龙及其混合材料组成的群中的一种材料形成，以使流体渗透并分散到其中。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前体为pH在3至7范围内的硅酸钠、硅酸钾或硅酸锂的溶胶，或通过酸催化剂水解的四乙氧基硅烷。

6.一种气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

提供纤维材料，所述纤维材料包括无机纤维和有机纤维中的至少一种；

润湿纤维材料；

将湿润的纤维材料装入到容器中；

在降低所述容器中的压力之后，将前体注入至所述容器中并采用所述前体浸渍所述纤维材料；

通过凝胶化所述前体来制备凝胶纤维复合材料；

置换所述凝胶纤维复合材料的凝胶中包含的溶剂，并有机改性所述凝胶的内表面；和

干燥所述凝胶纤维复合材料；

其中，使用硅烷和烷氧基硅烷的混合物作为处理剂来进行所述有机改性，所述硅烷和烷氧基硅烷的重量比在1:0.01至1:0.3的范围内；进行所述有机改性的处理剂还包括不透明剂，所述不透明剂包括Al₂O₃、Fe₂O₃、TiO₂、碳、石墨、SiC和硼化合物。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在将湿润的纤维材料装入到容器之前，将分离器插入湿润的纤维材料中，和

在制得所述凝胶纤维复合材料之后除去所述分离器。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述分离器与所述湿润的纤维材料卷绕成卷状。