[发明专利]一种气凝胶隔热纸及其制备方法

说明书

本发明涉及一种气凝胶隔热纸的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)制备湿纤维纸：将纤维混于分散溶液中进行打浆，得到纤维浆液，纤维浆液通过抄片成型制得湿纤维纸；(2)溶胶复合：将催化型溶胶与湿纤维纸进行表面渗透复合，然后静置，形成凝胶复合纤维纸；(3)老化、溶剂置换和干燥：将凝胶复合纤维纸依次进行老化、溶剂置换和干燥，得到气凝胶隔热纸。使用纤维进行抄片成纸，造纸成型后引入气凝胶的溶胶复合，一步直接成型制备出气凝胶纸，气凝胶纸的厚度为0.3～1mm，室温热导率≤0.017W/m.K，耐温性≥500℃，拉伸强度≥0.7Mpa，撕裂强度≥40kN/m，高温挥发份含量≤2wt％，抗弯曲折叠20次以上。

技术领域

本发明涉及气凝胶隔热材料技术领域，尤其涉及一种气凝胶隔热纸及其制备方法。

背景技术

气凝胶隔热材料是目前固体材料中热导率最低的优质热防护材料，其微观结构呈三维纳米网络结构，近些年，其应用领域涉及面更广，产品种类逐步丰富。目前工业化应用较为广泛的产品主要是气凝胶毡和气凝胶板。但是气凝胶毡和气凝胶板的厚度较大(厚度在20mm以上)，对于空间非常狭小的某些部件或部位来说，这些厚度较大的隔热材料无法使用。

相对于厚度较大的气凝胶毡或气凝胶板而言，气凝胶纸(也被称为气凝胶隔热纸)的厚度一般只有几毫米。因此，气凝胶纸这一产品的出现使得气凝胶隔热材料可以应用到空间狭小的部位或部件。

目前市场上的大部分气凝胶纸采用以下两种方法制得：

一种方法是以成卷的纤维薄毡或纤维纸浸渍复合气凝胶溶胶，然后再经干燥制得气凝胶纸。这一方法具有如下特点：需要浸渍较长的时间(一般为2～10小时，甚至更长的时间)才可以使溶胶和成卷的纤维薄毡或纤维纸复合均匀，时间过短的话，无法保证气凝胶纸的隔热性能；凝胶老化后还需要进行解卷、复卷的操作，工艺较复杂；低于100℃以及常压的干燥条件无法确保干燥效果，因此干燥需要在较高温度(一般在240℃以上)和较高压力(一般在7.5MPa以上)的条件下进行，又增加了工艺的复杂程度。利用这一方法制得的气凝胶纸虽然可以获得一个较为优异的隔热性能，但由于其制作工艺较长，制作工艺较为复杂，从而使产品气凝胶纸的成本较高。

另一种方法是以气凝胶粉和纤维直接掺和，然后再经干燥制得气凝胶纸。在这一方法中，为了让气凝胶粉和纤维复合均匀，需要使用多种添加剂，如聚合氯化铝、硅酸钠、硅烷偶联剂或胶黏剂，不仅提高了气凝胶纸的成本，而且由于这些添加剂很多均为高温挥发组分，容易对环境造成挥发份污染；需要将气凝胶粉的粒径进行严格控制，一般在100nm以下。利用这一方法制得的气凝胶纸虽然厚度较薄，但是其由于气凝胶粉在浸泡过程中容易发生结构坍塌以及分散不均匀的问题，气凝胶纸的隔热性能和稳定性能较差。

在航空航天以及电子领域高要求高标准环境下，气凝胶纸高性能是首保前提，其经济性也是材料工程应用的重要条件。因此，急需研发一种低成本高性能气凝胶纸制备技术。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有的气凝胶纸制备方法存在的工艺复杂、成本高、气凝胶纸的隔热性能和稳定性能较差的问题，本发明提供了一种耐高温超薄气凝胶隔热纸以及一种耐高温超薄气凝胶隔热纸的低成本制备方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

1、一种气凝胶隔热纸的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)制备湿纤维纸：将纤维混于分散溶液中进行打浆，得到纤维浆液，纤维浆液通过抄片成型制得湿纤维纸；

(2)溶胶复合：将催化型溶胶与湿纤维纸进行表面渗透复合，然后静置，形成凝胶复合纤维纸；

(3)老化、溶剂置换和干燥：将凝胶复合纤维纸依次进行老化、溶剂置换和干燥，得到气凝胶隔热纸。