[实用新型]一种气凝胶制备系统

说明书

本实用新型涉及一种气凝胶制备系统,至少包括原辅料系统（1）、凝胶系统（2）、改性和干燥系统（4），在凝胶系统（2）、改性和干燥系统（4）中还可选择地增加设置凝胶活化系统（3）；凝胶系统（2）、凝胶活化系统（3）、改性和干燥系统（4）各自的壳体所直接形成的中空管状或隧道状空腔为工作空间，各工作空间相互独立且能够通过开闭装置形成相互贯通的隧道状连续通过空间，在各工作空间内设置与原辅料系统（1）对接的输送装置（11）。针对无氯无醇生产工艺，实现气凝胶的高效连续式制备，解决气凝胶常压技术连续式生产的上述缺陷问题。

技术领域

本实用新型涉及气凝胶制备技术领域，具体涉及一种常压连续式制备气凝胶的设备。

背景技术

气凝胶是一种新型的纳米、多孔、低密度、非晶态材料，具有连续的三维网络结构。气凝胶具有许多独特的性质，如高孔隙率、高比表面积、低密度、低导热率、隔音性能优异等，在热学、光学、电学、化学等诸多领域有神奇特性，具有非常广阔的应用前景。

超临界干燥技术是最早实现批量制备气凝胶技术，已经较为成熟，也是目前国内外气凝胶企业采用较多的技术。但是因为超临界压力和温度都很高，如甲醇的超临界点在239.4℃和81个大气压左右，此外，超临界高压釜无法实现全自动连续化生产，必须将釜打开，通过吊装物料，气凝胶产品无法实现连续化输送，因此超临界技术存在高压高温设备昂贵，安全风险大，效率低，成本高、工艺复杂等缺点。常压干燥是一种新型的气凝胶制备工艺，是当前研究最活跃，发展潜力最大的气凝胶批产技术，常压技术相对超临界技术来讲，具有设备投入低、生产成本低、产品性能优异、更安全、简便、能实现连续化生产等优势，是气凝胶研发和生产的趋势。已经有文献和专利报道常压干燥制备气凝胶产品，但是其方法凝胶时间长、在溶胶中引入大量有机溶液，导致改性剂损耗增多，并且醇类的回收成本也较高，存在方法操作繁琐，生产周期长，效率低等缺点，增加了对设备的密闭性、防爆性、防静电等要求，增加了成本也降低了生产的安全性。

同时，综合已有的专利技术和文献报道，现有的二氧化硅气凝胶生产方法多采用有机硅（正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、多聚硅氧烷）为原料，以超临界干燥或常压干燥方法制备。超临界方法又可分为乙醇超临界干燥和二氧化碳超临界萃取干燥，两者原料均为有机硅酯，这些方法存在原料非常昂贵，且具有毒性，工艺复杂，安全性低等问题严重制约了二氧化硅气凝胶的规模化生产和应用。采用常压法生产气凝胶可以采用水玻璃作为原料制取二氧化硅气凝胶，明显降低了原料的成本和设备的复杂度，但采用水玻璃制取二氧化硅气凝胶，往往借助于一种离子交换树脂，从而制得硅酸溶液，再添加一种碱性催化剂使其成凝胶。然后用热水反复洗涤所得的凝胶，再通过有机溶剂置换和表面甲基硅烷化反应后常压制得 二氧化硅气凝胶。专利申请公开号为CN102167337A的专利申请文件中公开了以碱性硅酸盐（硅酸钠、硅酸钾）为硅源，加入水和乙二醇稀释，然后加入无机酸充分反应1-5小时后调整pH为2-4，反复用水或醇或其混合物洗涤至钠离子或钾离子含量为0.1%以下，最后在100-400℃下进行快速脱水干燥。此类方法操作繁琐，生产周期长，效率低，且制备工艺中会产生大量的含盐废水。另外凝胶形成之后采用溶剂置换的方式，在硅溶胶中加入乙醇直接制得醇凝胶，在凝胶后仍需用不同浓度的乙醇溶液浸泡所得凝胶。 由于工艺过程为带醇带氯，所以设备耐久性和对设备内胆的要求非常高。

对于大部分现有含氯含醇气凝胶生产所用的反应装置，为了保证生产安全性需要在装置的壳体内设置内胆，而且对于加速方式有局限性要求，类似于射频辐射这种加速方式采用时就会产生打火燃烧乃至爆炸，具有较大的生产隐患。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，采用一种常压连续式制备气凝胶系统，针对无氯无醇生产工艺，实现气凝胶的高效连续式制备，解决气凝胶常压技术连续式生产的上述缺陷问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：