[发明专利]一种陶瓷纤维气凝胶复合材料及其制备方法在审
申请号: | 202011375280.6 | 申请日: | 2020-11-30 |
公开(公告)号: | CN112321313A | 公开(公告)日: | 2021-02-05 |
发明(设计)人: | 陈智明;杨浩;罗肖宁;郭海建 | 申请(专利权)人: | 宁德时代新能源科技股份有限公司;河南爱彼爱和新材料有限公司 |
主分类号: | C04B35/80 | 分类号: | C04B35/80;C04B38/00;C04B35/01;C04B35/10;C04B35/14;C04B35/46;C04B35/52;C04B35/63;C04B35/632;C04B35/634;C04B35/636 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 陶瓷纤维 凝胶 复合材料 及其 制备 方法 | ||
本发明属于气凝胶材料领域,公开了一种陶瓷纤维气凝胶复合材料及其制备方法,降低传统浸渍或喷淋工艺的生产成本,并解决现有陶瓷纤维气凝胶毡粉体复合不均匀的问题,陶瓷纤维气凝胶毡,主要由陶瓷纤维和气凝胶粉体组成,在制备陶瓷纤维混合浆料时,加入气凝胶粉体同步改性,或直接加入经过高温表面改性气凝胶粉,再高温干燥,制备出具有防火隔热性能,且气凝胶分布均匀的陶瓷纤维气凝胶毡,可广泛应用于新能源、动力电池、建筑、工业等有防火隔热需求的领域。
技术领域
本发明涉及气凝胶材料领域,特别涉及了一种陶瓷纤维气凝胶复合材料及其制备方法。
背景技术
气凝胶是一种三维网络结构的纳米先进材料,气凝胶的空间网状结构中充满的介质是空气,因此具有极低密度、低导热系数、高孔隙率等优越性能,在保温隔热,节能降耗领域具有非常广阔的应用前景。陶瓷纤维耐火性能优越,在防火领域应用十分广泛。陶瓷纤维气凝胶复合材料同时具备陶瓷纤维良好的防火性能,以及气凝胶的保温隔热性能,是一种高性能的防火隔热复合材料。
传统陶瓷纤维气凝胶复合材料是采用两步法的工艺制备而成的,即先制备出陶瓷纤维材料,再将其与气凝胶复合,此方法,工艺复杂,且气凝胶复合不均匀,导致气凝胶和陶瓷纤维复合材料的制备效果降低,使用效果不好。
发明内容
针对上述现有技术的不足,本发明制备出一种陶瓷纤维气凝胶复合材料,并提供了一种工艺简单,气凝胶粉分布均匀的制备方法。
本发明的目的是这样实现的:
一种陶瓷纤维气凝胶复合材料,包括陶瓷纤维和气凝胶粉,气凝胶粉体均匀的附着在陶瓷纤维表面。
所述陶瓷纤维为硅酸铝纤维、氧化锆纤维、玄武岩纤维、莫来石纤维中的一种或几种,直径为0.0001mm-3mm。
所述气凝胶粉体为SiO2气凝胶粉、TiO2气凝胶粉、Al2O3气凝胶、LiO气凝胶、石墨烯气凝胶等气凝胶材料中的一种或几种,气凝胶粉体的粒度在50目-1000目。
一种陶瓷纤维气凝胶复合材料的制备方法,包括以下步骤:a. 气凝胶粉体的高温表面改性:称取一定量的气凝胶粉,放置于烘箱中,经过高温一段时间,得到高温表面改性的气凝胶粉;b. 陶瓷纤维气凝胶混合浆料配制:以下原料组分按重量份数计算,称取陶瓷纤维20-100份,称取气凝胶粉或步骤a中的改性后的气凝胶粉5-40份,有机结合剂10-30份,润湿剂1-15份,分散剂1-15份,增稠剂1-15份、去离子水60-100份放入搅拌釜中并搅拌,直至混合均匀并冷却至室温,制成陶瓷纤维气凝胶浆料;c. 将步骤b中陶瓷纤维气凝胶浆料通过压板控制厚度为0.2-20mm,在30-150℃的烘干隧道中烘0.5-2h,收卷或切片后得到陶瓷纤维气凝胶复合材料。
所述步骤a中烘箱的温度为150-600℃,在烘箱中烘烤0.5-4h。
所述步骤b中的搅拌釜的温度为25-85℃时,搅拌速率为1000-5000r/min,在搅拌釜中搅拌时间为0.5-2h。
所述有机结合剂为丙烯酸乳液、EVA乳液,聚氨酯乳液等可以作为结合剂的有机树脂乳液中的一种或几种;
所述润湿剂包括氨水、聚乙二醇、三乙醇胺、多元醇中的一种或几种;
所述分散剂为5040分散剂、六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇等中的一种或几种;
所述增稠剂为的羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、锂基膨润土中的一种或多种。
本发明的有益效果是:采用一步法制备的陶瓷纤维气凝胶复合材料,在陶瓷纤维浆料中加入改性的气凝胶水性浆料,同步干燥后收卷或切片,工序简单,气凝胶分布均匀,一致性好,应用范围广泛。
具体实施方式
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