[发明专利]一种复合二氧化硅气凝胶毡的制备方法

说明书

本发明公开了一种复合二氧化硅气凝胶毡的制备方法，包括：(1)将硅源、乙醇与去离子水混合均匀，加入酸性催化剂至pH为2～3，得到硅溶胶；(2)在步骤(1)得到的硅溶胶中加入碱性催化剂，调节pH为6～8，搅拌，将纤维毡浸泡到步骤(1)得到的硅溶胶中，使硅溶胶完全覆盖纤维毡，取出，密封静置得到纤维毡‑二氧化硅凝胶复合体；(3)将步骤(2)得到的纤维毡‑二氧化硅凝胶复合体从模具中取出，浸渍于碳酸氢钠水溶液中溶剂置换；(4)将溶剂置换后的纤维毡‑二氧化硅凝胶复合体取出，经过干燥得到复合二氧化硅气凝胶毡。本发明提供的方法制备的复合二氧化硅气凝胶毡是完整无裂纹的，具有十分优异的物理和结构性能。

技术领域

本发明属于保温材料技术领域，尤其涉及一种复合SiO₂气凝胶毡的制备方法。

背景技术

随着全球经济的发展，能源紧缺已经成为社会可持续发展所面临的不可忽视的重大问题之一。解决办法有三个：一是开源，二是节流，三是保温。保温材料被誉为“第五能源”，世界上各国都非常重视其发展，在节能工作中，大力发展和积极推广保温材料的应用也是世界各国普遍采取的最有效、最可行的措施。目前，主要传统的纤维质保温材料大多采用湿法或干法工艺生产，这类产品机械强度较高，应用领域较广，但导热系数相对较高，应用领域较广，但导热系数相对较高，保温隔热效果一般。

气凝胶作为一种新型的纳米、多孔、低密度、非晶态材料，其具有很多独特的性质：密度最小、孔隙率高、比表面积大、导热率最低等，在能源、化工冶金、建筑节能和航空航天领域等具有广泛的应用前景。SiO₂气凝胶独特的纳米三维网络结构，使其具有超低的固态导热系数和气态导热系数，是目前保温效果最优异的固态材料。但是纯SiO₂气凝胶的机械强度低，难以形成完整的整体材料，制约其实用性，难以推广应用；尤其是传统的超临界干燥工艺成本高，操作流程复杂且危险性较大，更是限制了SiO₂气凝胶的规模化生产。

申请号为201410787165.8(公开号为CN104496402A)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，它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，施工方便。制备方法避免了溶剂替换步骤，操作简易，过程可控，生产可连续化。但该制备方法采用了传统的超临界CO₂干燥，其成本高，操作复杂。

申请号为CN201410681463.9(公开号为CN104478394A)的中国发明专利公开了一种纤维毡增强二氧化硅气凝胶复合板的制备方法，以工业级水玻璃为硅源，用硅烷改性剂对硅凝胶表面进行烷基化，常压干燥制得二氧化硅气凝胶颗粒；将制备的二氧化硅气凝胶粉末及热熔胶胶粉按比例混合掺入纤维毡中，进行热压成型。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，制备方法避免了传统的超临界干燥，但是因为是热压成型，是非化学键结合，使用过程中会产生粉尘，对人体造成危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合SiO₂气凝胶毡的制备方法，克服了传统超临界干燥工艺投资大、效率低和安全性差等缺点，而且本发明提供的制备方法无需耗时的反复溶剂置换和表面改性即可进行常压干燥，缩短了制备周期，节约了生产成本，便于进行工业化生产。

本发明提供如下技术方案：

一种复合二氧化硅气凝胶毡的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硅源、乙醇与去离子水混合均匀，加入酸性催化剂至pH为2～3，得到硅溶胶,；

(2)在步骤(1)得到的硅溶胶中加入碱性催化剂，调节pH为6～8，搅拌，将纤维毡浸泡到步骤(1)得到的硅溶胶中，使硅溶胶完全覆盖纤维毡，取出，密封静置得到纤维毡-二氧化硅凝胶复合体；