[发明专利]一种耐高温隔热气凝胶毡的制备方法

说明书

本发明属于气凝胶毡领域，公开一种耐高温隔热气凝胶毡的制备方法。将SiC晶须、纤维素分散在石墨烯水系悬浮液中，得到悬浮液A；将空心玻璃微珠在搅拌作用下加入悬浮液A中，得到悬浮液B；将正硅酸酯、乙醇和水混合均匀，之后依次加入NH₄F溶液和氨水搅拌均匀，得到二氧化硅溶胶C；将悬浮液B在搅拌作用下加入二氧化硅溶胶C中，搅拌均匀后用于浸泡纤维毡，在振动条件下对纤维毡进行浸渍处理，浸渍完全后取出纤维毡，静置，直至获得纤维毡‑凝胶复合体；在室温或加热条件下老化处理；溶剂置换多次，除去纤维毡‑凝胶复合体中多余的水分；干燥处理，即得耐高温隔热气凝胶毡。本发明在提高气凝胶毡机械强度的同时具有很强的耐高温性和隔热保温效果。

技术领域

本发明属于气凝胶毡领域，具体涉及一种耐高温隔热气凝胶毡的制备方法。

背景技术

气凝胶是一种孔洞率可高达80~99.8%的纳米多孔材料，其比表面积可达到200~1000m²/g，气凝胶的密度极低，是目前世界上最轻的固体，此外，气凝胶还具有低热导率（最低达0.01W/m·K），高孔隙率（最高达99%）、高光透过性（最高达 99%）、低介电常数（低至1.0~2.0）、低折射率（最低达 1.05）等。

SiO₂气凝胶毡与其它传统隔热保温材料相比，具有无与伦比的优越性，是目前隔热保温材料性能最好的固体材料，是节能降耗的首选材料，特别是在高温隔热领域的研究中，优越的隔热性能一直是二氧化硅气凝胶制备和性能研究的重点。二氧化硅气凝胶虽然具有广阔的应用前景和巨大的实用价值，但在应用过程中存在一个瓶颈：由于纯二氧化硅的气凝胶的固含量很低，且骨架是纳米级颗粒组成的结构，纯的二氧化硅的机械强度很低，宏观表现为脆性，在实用过程中的机械加工性很差，这对应用过程中构件尺寸的匹配以及异形构件的需求都存在巨大的挑战。因此在保证气凝胶毡优良的隔热性能的基础上进一步提高其高温隔热和结构强度具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温隔热气凝胶毡的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种耐高温隔热气凝胶毡的制备方法，步骤如下：

（1）、将SiC晶须、纤维素分散在石墨烯水系悬浮液中，得到悬浮液A；

（2）、将空心玻璃微珠在搅拌作用下加入悬浮液A中，得到悬浮液B；

（3）、将正硅酸酯、乙醇和水混合均匀，之后依次加入NH₄F溶液和氨水搅拌均匀，得到二氧化硅溶胶C；

（4）、将悬浮液B在搅拌作用下加入二氧化硅溶胶C中，搅拌均匀后用于浸泡纤维毡，在振动条件下对纤维毡进行浸渍处理，浸渍完全后取出纤维毡，静置，直至获得纤维毡-凝胶复合体；

（5）、将步骤（4）所得纤维毡-凝胶复合体取出后在室温或加热条件下进行老化处理；

（6）、将步骤（5）所得纤维毡-凝胶复合体置于无水乙醇中进行多次溶剂置换，除去纤维毡-凝胶复合体中多余的水分；

（7）、将步骤（6）所得纤维毡-凝胶复合体进行干燥处理，即得耐高温隔热气凝胶毡；

其中，步骤（1）中，石墨烯水系悬浮液的固含量为1~5g/L；步骤（1）、（2）中的SiC晶须、纤维素、石墨烯、空心玻璃微珠和步骤（3）中的正硅酸酯，以质量比计，SiC晶须∶纤维素∶石墨烯∶空心玻璃微珠∶正硅酸酯=（5~20）∶（1~5）∶（1~5）∶（10~20）∶（300~350）；

步骤（3）中，以摩尔比计，正硅酸酯∶乙醇∶水=1∶（4~12）∶（2~4）；