[发明专利]一种气凝胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种气凝胶复合材料及其制备方法，涉及隔热保温材料技术领域，所述气凝胶复合材料通过水刺机将二氧化硅溶胶喷射置于叠层纤维网胎的内部及表面，叠层纤维网胎通过二氧化硅溶胶的喷射编织、浸胶为湿纤维复合材料，湿纤维复合材料经凝胶、干燥后得到气凝胶复合材料。本发明利用水刺原理，将溶胶喷射到多层纤维网胎上，使多层纤维网胎在水刺的过程中编织成型，同时进行溶胶的浸渍，得到湿纤维复合材料；将纤维编织和浸渍工艺同时进行，可以缩短气凝胶复合材料的制备周期。

技术领域

本发明涉及隔热保温材料技术领域，特别涉及一种气凝胶复合材料及其制备方法。

背景技术

凝胶是指将凝胶结构中的液体被气体取代后，没有坍塌的固体结构。二氧化硅气凝胶是一种纳米量级颗粒相互聚合形成的连续三维网络结构，因其具有特殊的纳米级微孔和骨架结构而使其热导率效率、对流传热效率和辐射传热效率都得到了有效的限制，所以气凝胶具有非常低的导热系数，是目前世界上导热系数最低的固体材料。

在以往气凝胶毡生产过程中气凝胶毡的生产往往以间歇式的方法生产，生产周期长，人工成本高，单条生产线生产效率低，生产车间内面临着大量有机溶剂泄露的风险，增加了安全生产隐患，且产品质量不稳定。成型毡体在复合溶胶过程中也存在浸渍过程缓慢，浸渍不匀的缺陷。

现阶段，国内外普遍的生产气凝胶的方式为一步酸或碱法或先酸后碱两步法，采用有机硅源和无机硅源来制备溶胶溶液再与纤维毡进行固化成型，其中湿凝胶毡的成型方式有浸泡罐直接浸泡成型和采用传送设备进行连续成型两种方式。两种方法各有优缺点，采用浸泡成型方法设备投资小，凝胶时间可控性强，相对来说可以根据需要对孔径分布进行调整，但是生产凝胶过程消耗时间长，固化后的纤维毡需要复卷加入隔垫以便后期浸泡和干燥的进行。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种气凝胶复合材料及其制备方法，利用水刺原理，将溶胶喷射到叠层纤维网胎上，使叠层纤维网胎在水刺的过程中编织成型。

为达到上述的技术目的，本发明的技术方案为：

一种气凝胶复合材料，所述气凝胶复合材料通过水刺机将二氧化硅溶胶喷射置于叠层纤维网胎的内部及表面，叠层纤维网胎通过二氧化硅溶胶的喷射编织、浸胶为湿纤维复合材料，湿纤维复合材料经凝胶、干燥后得到气凝胶复合材料。

一种权利要求1所述的气凝胶复合材料的制备方法，包括下述步骤：

（1）水平铺贴多层梳理后的纤维网胎，得到疏松的叠层纤维网胎；

（2）将二氧化硅溶胶通过水刺机对叠层纤维网胎进行喷射，水刺压力为60~250Bar，使叠层纤维网胎在水刺的过程中编织成型，得到结合有溶胶的湿纤维复合材料；

（3）对步骤（2）所得湿纤维复合材料进行凝胶、干燥处理，得到气凝胶复合材料。

其中，所述步骤（1）还包括对所述叠层纤维网胎喷射蒸汽进行预湿处理的步骤。

其中，所述步骤（1）中纤维网胎为玻璃纤维网胎、预氧丝纤维网胎、碳纤维网胎、硅酸铝纤维网胎或者对废弃的气凝胶毡进行梳理得到的纤维网胎。

其中，所述二氧化硅溶胶为未催化的二氧化硅溶胶或催化后的二氧化硅溶胶。

其中，采用未催化的二氧化硅溶胶进行喷射时，将未催化的二氧化硅溶胶和催化剂同时通过不同的水刺机进行高压喷射，或者先喷射未催化的二氧化硅溶胶再喷射催化剂。

其中，所述未催化二氧化硅溶胶的配置步骤包括：取摩尔比为1∶（2~60）∶（0.05~30）的硅源、乙醇和水混合均匀，得到未催化的二氧化硅溶胶；所述催化剂与硅源的摩尔比为（0.005-0.1）∶1。