[发明专利]预氧丝气凝胶毡及其制备方法

说明书

本发明公开了一种预氧丝气凝胶毡的制备方法，包括：按1:(1‑10)的质量比将硅源溶于水中，去除杂质，控制溶液的pH为4‑9；向上述溶液中加入酸性催化剂，调节pH为1‑3，再加氨水调节pH为4‑7得到硅溶胶；将预氧丝毡浸泡在上述硅溶胶中，取出，待表面的硅溶胶凝胶后，依次置于置换溶剂和改性溶液中进行溶剂置换和改性；再取出、干燥后，即得本发明的预氧丝气凝胶毡。本发明还公开了由上述制备方法制备的预氧丝气凝胶毡及其作为汽车隔热材料的应用。本发明的预氧丝气凝胶毡，跟传统隔热材料相比，在隔热性能和重量上有明显优势，其导热系数在0.017‑0.024W/m·K之间。

技术领域

本发明涉及气凝胶材料技术领域，尤其涉及一种预氧丝气凝胶毡，及其制备方法。

背景技术

预氧丝毡是将聚丙烯腈基预氧丝短纤维经过针刺或者其他工艺而制成的毡。预氧丝毡是碳纤维毡制作环节的中间产品，其价格比碳纤维毡低，但具有碳纤维毡的诸多优点——预氧丝毡具有很好的隔热效果、耐酸碱腐蚀、耐化学环境、耐气候性等优良的性能。同时，预氧丝毡具有很好的空隙效果、渗透性、延伸性，易于模压成型。

气凝胶，又称为干凝胶，当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。气凝胶的种类很多，有硅系，碳系，硫系，金属氧化物系，金属系等等，常见的气凝胶为硅气凝胶。硅气凝胶纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播，其固态热导率比相应的玻璃态材料低2-3个数量级。纳米微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献。硅气凝胶的折射率接近l，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光，并阻止环境温度的红外热辐射，成为一种理想的透明隔热材料，在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。通过掺杂的手段，可进一步降低硅气凝胶的辐射热传导，常温常压下掺碳气凝胶的热导率可低达0.013w/m·K，是目前热导率最低的固态材料，可望替代聚氨脂泡沫成为新型冰箱隔热材料。掺入二氧化钛可使硅气凝胶成为新型高温隔热材料，800K时的热导率仅为0.03w/m·K，作为军品配套新材料将得到进一步发展。

现有的预氧丝毡虽然具有很好的隔热效果，但是仍不能满足作为汽车隔热材料的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种预氧丝气凝胶毡，与传统的隔热材料相比，其在隔热性能和重量上有明显优势，导热系数在0.017-0.024W/m·K之间。

为了解决上述技术问题，本发明提供了预氧丝气凝胶毡的制备方法，包括：

按1:(1-10)的质量比将硅源溶于水中，去除杂质，控制溶液的pH为4-9；

向上述溶液中加入酸性催化剂，调节pH为1-3，再加氨水调节pH为4-7得到硅溶胶；

将预氧丝毡浸泡在上述硅溶胶中，取出，待表面的硅溶胶凝胶后，依次置于置换溶剂和改性溶液中进行溶剂置换和改性；再取出、干燥后，即得本发明的预氧丝气凝胶毡。

优选的，所述硅源为水玻璃。优选的，所述水为去离子水。

优选的，溶液通过阳离子交换树脂以去除杂质。

优选的，所述酸性催化剂为盐酸、HF、硝酸、草酸或柠檬酸。

优选的，预氧丝毡从硅溶胶中取出后，静置0.5-3h使得表面的硅溶胶凝胶。

优选的，所述置换溶剂为乙醇、甲醇、正己烷、环己烷或异丁醇；所述改性溶液为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷或六甲基二硅氧烷。

优选的，溶剂置换和改性的时间为6-24h。

优选的，所述干燥的温度为100-200℃，所述干燥的时间为3-24h。

优选的，还包括在预氧丝气凝胶毡的表面做不掉粉处理的步骤。