[发明专利]硅胶气凝胶粉末制造系统及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅胶气凝胶粉末制造系统及制造方法，具体地，涉及能够连续处理从原料供给到合成、干燥及捕集等全部工序的硅胶气凝胶粉末制造系统及制造方法。

背景技术

具有化学式SiO₂·nH₂O的硅胶气凝胶（Silica Aerogel）是在具有90%以上的气孔率和600m²/g以上的比表面积的纳米多孔结构的硅酸（SiO₂）粒子之间进入水等溶剂固化而成的非晶形粒子，除湿剂之外还被期待用作催化载体、绝热物质及绝缘物质。

但是由于制造过程中包含很多危险因素，制造过程复杂，因此具有制造费用高的缺点，硅胶气凝胶的实际应用受到非常大的限制，尤其是在连续处理从原料供给到合成、干燥及捕集等全部制造工序的制造系统中，不仅制造工序的过程复杂，各个工序步骤的中间产物不稳定而储藏困难，且由于各个工序处理所需时间严重不均衡而导致生产性低下等问题，因此急需开发出一种能够应对这些问题的技术。

发明内容

技术问题

本发明所要解决的技术问题在于，解决从去离子水、水玻璃、有机硅烷（Organosilane）化合物、无机酸及有机溶剂等原料供给到合成、干燥及捕集等全部制造工序的连续处理，以及各个工序处理所需时间的严重不均衡而导致的生产性低下的问题，提供制造生产性显著提高且生产管理容易的硅胶气凝胶粉末制造系统及制造方法。

技术方案

为了解决上述问题，本发明的硅胶气凝胶粉末制造系统及制造方法，包括供给去离子水、水玻璃、有机硅烷化合物、无机酸及有机溶剂等原料的原料供给部；进行凝胶化工序的混合部；进行溶剂置换工序的溶剂置换部；将完成溶剂置换的硅胶凝胶保存一定时间并向干燥部稳定地供给的凝胶供给部；通过干燥工序生成硅胶气凝胶粉末的干燥部；捕集获得硅胶气凝胶粉末的捕集部；将在所述混合部及所述干燥部气化的原料进行回收的回收部；向所述混合部及所述干燥部传递热的热媒介锅炉部或加热部；以及储藏废液的废液罐等。

所述原料供给部将从各个原料罐通过膜片泵供给的去离子水、水玻璃、六甲基二硅氮烷（hexamethyldisilazane，HMDS）等有机硅烷化合物、硝酸（HNO₃）等无机酸及有机溶剂作为原料，将部分原料进行混合，其余的直接传送到混合部，所述原料供给部包括将所述去离子水及所述水玻璃按照一定比例混合而生成水玻璃溶液的第一搅拌器；加入两种以上有机溶剂时将它们进行混合的第二搅拌器；具备测定所述有机硅烷化合物的流入量的第一测压仪的第一储藏罐；以及具备测定所述无机酸的流入量的第二测压仪的第二储藏罐等，各个原料按照预定顺序传送到所述混合部。

所述混合部包括混合罐、热媒介加热器或加热器（heater）等加热装置、热传感器及通过马达驱动旋转的搅拌器等，将从所述原料供给部供给的原料进行混合，通过合成反应的凝胶化工序生成水化硅胶（Hydrogels）。

所述溶剂置换部包括溶剂置换反应罐；通过溶剂置换的层分离确认检查窗；通过马达驱动旋转的搅拌器以及移送泵等，将从所述混合部供给的水化硅胶进行溶剂置换并移送至凝胶供给部。

所述凝胶供给部包括凝胶供给储藏罐（Buffer Tank）；确认储藏的凝胶的高度及状态的检查窗；通过马达驱动旋转的搅拌器；高度可调节的垂直型凝胶排出管；废液排出管；移送泵以及流量计等，将供给到的完成溶剂置换的凝胶进行排水，并将凝胶进行一定时间的储藏或向干燥器供给。

所述干燥部包括干燥罐；热媒介加热器或加热器等加热装置；温度传感器；通过马达驱动旋转，并与干燥罐接触的部分由特氟龙（Teflon）材质制成的搅拌器及将气化的原料进行过滤的过滤器等，排出到收集所述硅胶气凝胶的捕集部。

所述回收部包括回收储藏罐；真空泵（vacuum pump）；冷却器（chiller）；冷凝器等，从所述混合部及所述干燥部中气化的原料中回收有机溶剂。