[发明专利]一种耐高温玻璃纤维增强气凝胶复合毡及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温玻璃纤维增强气凝胶复合毡及其制备方法，由热熔层和复合芯材经真空封装而成，热熔层为玻璃纤维外壳，热熔层中孔隙率沿复合毡厚度方向呈梯度分布，复合芯材为超细玻璃纤维增强气凝胶，复合芯材中气凝胶颗粒体积含量沿复合毡厚度方向也呈梯度分布，本发明采用双层结构，外壳采用孔隙梯度分布的热熔层，外表面致密，可有效保持内部真空，同时防止气凝胶颗粒在使用过程中出现掉粉掉渣的现象且气凝胶颗粒在纤维内部呈梯度分布，表面采用热熔层进行保护，有效防止气凝胶颗粒在高温环境下失效，影响其保温隔热性能，整体真空封装，极大降低了材料的导热系数。

技术领域

本发明涉及一种复合毡及其制备方法，特别是涉及一种耐高温玻璃纤维增强气凝胶复合毡及其制备方法。

背景技术

玻璃棉是将无机玻璃熔融喷吹而成，因具有良好的回弹性，保温隔热效果优异，还具有十分优异的减震、吸声特性，有利于减少噪声污染，改善工作环境，被广泛用于建筑室内，消声系统、交通工具，制冷设备，家用电器的减震、吸声、降噪处理，效果十分理想。

气凝胶通常是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中 充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。气凝胶是一种固体，但是99％都是由气体构成，外 观看起来像云一样。气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量，有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。

最常见的气凝胶为二氧化硅气凝胶。SiO₂气凝胶是一种防热隔热性能非常优秀的轻质纳 米多孔非晶固体材料，其孔隙率高达80-99.8％，孔洞的典型尺寸为1~100nm，比表面积为 200~1000m²/g，而密度可低达3kg/m³，室温导热系数可低达0.012W/(m·k)。正是由于这些特点使气凝胶材料在热学、声学、光学、微电子、粒子探测方面有很广阔的应用潜力。

申请号为201310349103.4的中国发明专利公开了一种玻璃纤维与二氧化硅气凝胶混杂的芯材及其制备方法，该芯材由玻璃纤维和二氧化硅气凝胶经湿法成型制备而成。其中的玻璃纤维直径为2-10微米，二氧化硅气凝胶可以为片状，也可以为颗粒状；尺寸为5~50nm。该芯材气凝胶分布于玻璃纤维间隙中且气凝胶占产品总重量3~10%。所制备的复合芯材绝热性能更加优异，且其热学、声学性能等特性也更加突出。

申请号为201310309064.5的中国发明专利公开了一种玻璃棉毡与二氧化硅气凝胶混合制毡的方法，利用离心喷吹工艺制备玻璃棉，喷洒树脂粘结剂，同时将二氧化硅气凝胶浆料喷洒在玻璃棉毡表面，形成棉毡与气凝胶叠加的复合材料，制备出的复合材料具有优异的机械性能、良好的绝热性能和吸声性能。

申请号为201310309202.X的中国发明专利公开了一种高效隔热玻璃棉毡结构，其特征在于该结构由多层超薄玻璃棉毡与二氧化硅气凝胶组合而成，二氧化硅气凝胶的层数为玻璃棉毡的层数减一。棉毡层状结构的存在对热流的传播起到到阻碍的作用，同时气凝胶的纳米级微孔在一定程度上降低了导热系数，提高了棉毡的隔热性能。

申请号为201510555594.7的中国发明专利公开了一种纳米二氧化硅气凝胶玻纤轻质毡及其制备方法，其特征在于所述的玻纤轻质毡由表面均匀粘附二氧化硅气凝胶颗粒的玻璃纤维丝水平排布而成，在毡的厚度方向无垂直贯穿的玻璃纤维，玻璃纤维丝的直径为1微米~4微米，长度为5毫米~30毫米，二氧化硅气凝胶颗粒的粒径为10纳米~100纳米，通过文丘里效应使得二氧化硅气凝胶颗粒均匀吸附在玻璃纤维丝表面，玻璃纤维丝表面二氧化硅气凝胶附着层厚度为50纳米~500纳米，纤维表面未被覆盖的比例为5％~10％，二氧化硅气凝胶颗粒在毡中的重量比为0.1％~1％，毡的容重为每立方5公斤~20公斤，毡的压缩回弹率为20％~30％，毡的气孔率为70％~90％，纳米二氧化硅气凝胶玻纤轻质毡的导热系数为0.008~0.015W/( m·K)。