[发明专利]一种喷压式气凝胶毡及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及保温材料技术领域，尤其涉及一种喷压式气凝胶毡及其制备方法。

背景技术

气凝胶是一种新型的纳米多孔、低密度的保温隔热材料，它是目前质量最轻、隔热性能最好的固态材料，其常温的热导率可低至 0.0131W•m^-1•K^-1，密度可低到 0.003g/cm³，孔隙率可高达 99.8%，比表面积高达 1000m²/g。但其强度低、脆性大、现有工艺难以制备出大块状气凝胶，且其在高温下隔热效果差，限制了其在建筑领域上的应用。

用常用的保温隔热材料对围护结构进行保温隔热，若要提高其效果就要铺设多层或更厚的保温隔热材料，这既提高了造价，又增加了施工难度。另外，常用的保温隔热材料还存在着储如力学性能差、吸湿性强、易燃及寿命短等不足，暂时还没有哪一种保温隔热材料既具有优秀的保温隔热性能、又具有优秀的耐热耐燃性能、疏水性能和力学性能。

因此，考虑将两者有机结合起来，形成一种具有高保温隔热性能、耐热耐燃性能、疏水性能和力学性能的复合材料。

而目前，大多数厂家通过将玻璃纤维毡浸没到制备的硅溶胶体系中经陈化、干燥处理得到一体的SiO₂气凝胶毡，该SiO₂气凝胶毡在运输、施工和使用过程中容易出现气凝胶微小颗粒、粉尘脱落的现象，影响了SiO₂气凝胶毡的性能和使用寿命，且对环境造成污染。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种喷压式气凝胶毡，通过喷压方法将具有纳米孔径的SiO₂凝胶和玻纤毡紧密地结合起来，其综合了气凝胶和玻纤毡的隔热性能，减轻了毡体质量，降低了生产成本，提高了气凝胶毡的机械强度及使用寿命。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种喷压式气凝胶毡，包括绝热布表层以及绝热布底层，所述绝热布表层与绝热布底层之间设有至少一个复合绝热层，所述复合绝热层由玻璃纤维层以及气凝胶粉层依次组成。

优选地，所述绝热布表层与绝热布底层之间设有1-30个复合绝热层。

优选地，所述绝热布表层与绝热布底层之间设有10个复合绝热层。

优选地，所述喷压式气凝胶毡的厚度为1-2cm。

本发明还提供了所述喷压式气凝胶毡的制备方法，包括以下步骤：

A）玻璃纤维层的制备：将玻璃纤维丝切成长度为20-100mm的短玻璃纤维丝，然后加入膨松剂开松，将蓬松后的短玻璃纤维丝输入梳理机梳理成单丝，得到一毡网层；将上述毡网层输送到铺网机进行层叠，叠加高度为0.2-3mm；最后进行针刺，即得；

B）气凝胶细粉的制备：

溶胶-凝胶：将硅源与去离子水混合均匀得到硅溶胶，往上述硅溶胶加入碱性催化剂，调节pH为7-8.5，再加入干燥控制化学添加剂，搅拌，得到SiO₂水凝胶；

老化：将上述得到的SiO₂水凝胶在30-60℃的条件下老化3-6h后，置于乙醇溶液中，在45-60℃的条件下老化处理12-24 h；

溶剂分级置换：

先将经上述处理后的SiO₂水凝胶置于由乙醇溶液与正己烷组成的混合液中置换1-3次，每次4-6h，得一级置换SiO₂水凝胶，所述混合液中乙醇溶液与正己烷的体积比为2：0.5-1；将上述一级置换SiO₂水凝胶置于由乙醇与正己烷组成的混合液中置换1-2次，每次3-5h，得二级置换SiO₂水凝胶，所述混合液中乙醇溶液与正己烷的体积比为1：1-2；将上述二级置换SiO₂水凝胶置于正己烷溶液中置换1-2次，每次3-6 h，得三级置换SiO₂水凝胶；

S4：表面改性处理：将所述三级置换SiO₂水凝胶置于由非离子型表面活性剂和硅烷偶联剂组成的混合液中进行表面改性，改性后用由乙醇溶液和正己烷按体积比为1：3组成的混合液清洗5-8h；

S5：常压干燥：将经上述处理后的三级置换SiO₂水凝胶在常压条件下进行干燥，即得SiO₂气凝胶，将上述气凝胶颗粒粉碎成100-500目的细粉，备用；