[发明专利]一种低温用玻纤气凝胶复合纸的制备工艺

说明书

本发明公开了一种低温用玻纤气凝胶复合纸的制备工艺，它主要利用玻纤维毡纸饱和吸收硅溶胶并于特定条件凝胶、陈化及表面改性，超临界流体CO₂干燥制备玻纤气凝胶复合隔热纸。本发明制备的低温用玻纤气凝胶复合隔热纸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。

技术领域

本发明属于化工材料技术领域，尤其涉及一种低温用玻纤气凝胶复合隔热纸的制备工艺。

背景技术

SiO₂气凝胶是一种结构可控的轻质纳米多孔性非晶固态材料，其孔隙率高达80％～99.8％，孔洞尺寸为1～100nm，高比表面积200-1000m²/g，低密度变化范围3～500kg/m³，常温常压下热导率小于0.013W/mK，比静止空气的热导率(0.026W/mK)还低，是目前热导率最低的固体材料。

目前，二氧化硅气凝胶产业化面临的主要问题包括：制备工艺复杂、制备周期长、溶剂消耗量大、废液多、气凝胶强度低、脆性大等缺点，限制了二氧化硅气凝胶的应用。纤维增强型气凝胶可以有效的解决这一问题，实现其工业化具有重大的现实意义。

目前，国外从事气凝胶的研究与商业化的公司和研究机构主要集中在欧美地区和日本；在国内，自2012年以来相继有4～6家企业进入SiO₂气凝胶绝热保温行业。而现工业管道常用的传统保温材料有岩棉、普通玻璃棉毡、高硅酸铝棉、聚氨酯等，岩棉、高硅酸铝棉保温性能差、易吸潮、安装厚度大的缺点；普通玻璃棉毡不耐高温；聚氨酯不耐高温，易燃。一种保温性能优良，疏水防火的材料会获得市场的认可并得以推广应用。因此，如果能将SiO₂气凝胶应用于工业中的保温毡上，是十分有意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温用玻纤气凝胶复合隔热纸的制备工艺，以解决二氧化硅气凝胶保温材料产业化面临的制备工艺复杂、制备周期长、溶剂消耗量大、废液多、气凝胶强度低、脆性大等技术问题。

本发明的方法是将饱和吸收二氧化硅气凝胶胶液的玻纤纸于特定条件凝胶、超临界流体CO₂干燥，形成具有保温性能优良、机械强度高、防火和防水性能的增强型气凝胶保温材料。制备方法避免了溶剂替换步骤，操作简易，生产可连续化。

本发明的技术方案如下：

一种低温用玻纤气凝胶复合隔热纸的制备工艺，该方法是采用一步法制备硅溶胶，在真空条件下采用浸渍法使玻纤纸饱和吸收硅溶胶，于特定条件下凝胶、陈化，通过烷基化试剂表面改性，超临界流体CO₂干燥，制备出玻纤气凝胶复合隔热纸。包括以下步骤：

1)硅溶胶的配制；

2)溶胶与玻纤纸均质复合制备湿凝胶；

3)湿凝胶的陈化及疏水改性；

4)湿凝胶干燥制备玻纤气凝胶复合隔热纸；

5)玻纤气凝胶复合隔热纸后处理。

前述方法中，所述硅溶胶的原料包括硅源前驱体、纯净水、催化剂和溶剂。

前述方法中，所述硅源前驱体包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲基氯硅烷中的一种或两种以上的混合物。

前述方法中，所述纯净水为去离子水

前述方法中催化剂包括氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、氟化铵中的一种或两种以上的混合物。

前述方法中，所述玻纤纸为以直径为纳米级的玻璃纤维材质制成的，密度不大于200kg/m3，质地均匀的纸。

前述方法中，所述溶剂包括甲醇、乙醇、丁醇等，质量分数96％以上的直链醇中的一种或两种以上的混合物。