[发明专利]一种极低密度的纳米级绝热气凝胶

说明书

本发明提出的一种极低密度的纳米级绝热气凝胶，采用硅源和无水乙醇制备醇溶胶，并通过石墨烯进行改性，同时添加增强纤维，其中，石墨烯可对醇溶胶进行改性，有助于提高空隙率，并降低置换时的毛线管力，降低置换难度，通过本发明方法制得的绝热气凝胶孔隙达到纳米级，且空隙率极高，密度极低，具有优秀的保温性能，同时，增强纤维添加，使得绝热气凝胶的强度大幅度提升，柔性也得到提高，适用性更为广泛。

技术领域

本发明涉及气凝胶生产应用领域，特别是一种极低密度的纳米级绝热气凝胶。

背景技术

气凝胶是在保持凝胶骨架结构完整的情况下，将凝胶内溶剂干燥后的产物，其是一种具有纳米多孔结构的非晶态低密度材料。二氧化硅气凝胶又被称作“蓝烟”、“固体烟”，是目前已知的最轻的固体材料，也是迄今为止保温性能最好的材料，被誉为“改变世界的神奇材料”。

硅气凝胶由于其强度低、脆性大，存在颗粒脱落的现象，导致使用时，受到很多限制，而且，同一品种的气凝胶之间性能差异不大，尤其时保温性能，导致行业内产品技术进步缓慢。

发明内容

本发明针对上述问题，本发明公开了一种极低密度的纳米级绝热气凝胶。

具体的技术方案如下：

一种极低密度的纳米级绝热气凝胶，其特征在于，其制备方法，包括以下具体步骤：

1、准备硅源，将硅源加入到无水乙醇中，并与40~42℃下，超声搅拌均匀，得到醇溶胶，其中，硅源与无水乙醇的摩尔比为0.04~0.07：1；

2、醇溶胶完成后，继续搅拌，并加入石墨烯，混入醇凝胶中，持续搅拌35分钟，得到改性醇溶胶；

3、随后将改性醇溶胶导入盛有无水乙醇的容器中，进行置换，去除多余的水分，置换过程一次需8~9小时，重复2~3次，直至完全置换；

4、将完成溶液置换的醇溶胶导入老化设备中，进行老化，得到改性醇凝胶；

5、将增强纤维放置于模具内，随后导入老化后得到的改性醇凝胶，在压力为20MPa和温度为50℃ 的条件下超临界干燥3小时，然后在温度为50℃的条件下匀速泄压3h至压力为6MPa，最后关闭超临界干燥，直至压力回到正常大气压，去除模具，去摸即得高强度硅气凝胶成品；

步骤5中所述的增强纤维由玻璃纤维和碳化硅纤维混合制得，其制备方法如下：

A、取玻璃纤维进行裁切，裁切成两种不同长度的短节玻璃纤维；

B、以先驱丝法制备SiC纤维，所述SiC纤维以SiC晶须形态存在，其直径在0.1μm到1μm之间，长为20μm~50μm；

C、将两种长度的短节玻璃纤维共混，并通过热粘合纤维粘合呈片材，其厚度低于0.1mm；

D、将SiC晶须均匀铺洒在一片玻璃纤维片材，随后用另一片玻璃纤维片材覆盖，并再次使用热粘合纤维粘合，即得增强纤维成品。

上述的一种极低密度的纳米级绝热气凝胶，其中，所述硅源为二氧化硅。

上述的一种极低密度的纳米级绝热气凝胶，其中，步骤A中所述两种不同长度的短节玻璃纤维的长度分别为30mm和5mm。

上述的一种极低密度的纳米级绝热气凝胶，其中，所述玻璃纤维和碳化硅纤维的质量比为1:0.02~0.4。

上述的一种极低密度的纳米级绝热气凝胶，其中，步骤C和D中所述的热粘合纤维为低熔点热粘合纤维。

本发明的有益效果为：