[发明专利]一种实现多品种、自调节自动集成化气凝胶制备装置

说明书

本发明涉及气凝胶制备装置，尤其涉及一种实现多品种、自调节自动集成化气凝胶制备装置，其包括进料系统、混合系统、成型系统，其特征在于，进料系统由进液管、硅源储存罐、醇储存罐、酸储存罐、碱储存罐、传液管、流量计和自动控制阀构成，四个储料罐为圆筒形，顶部设置用于加料的加料口，加料口与进液管连接；混合系统由混合罐、双金属温度计、pH计、电机、搅拌器、加热装置A、出料控制阀、出料嘴和固定支架组成；成型系统包括排液管、排液阀、成型桶、封液装置和加热装置B。本发明设计的气凝胶制备装置可用于不同种类、不同配比气凝胶的制备，通过温度、酸碱度和流量的反馈调节，来实现气凝胶制备过程的精确调控，保证气凝胶制备的稳定性；同时将溶胶‑凝胶、老化、溶剂置换、表面改性和干燥过程进行整合，实现气凝胶制备的连续化、自动化。

技术领域

本发明涉及气凝胶制备装置，尤其涉及一种实现多品种、自调节自动集成化气凝胶制备装置，属于材料化学技术领域。

背景技术

气凝胶又被称为干凝胶，是一种由三维网状结构组成、轻质、多孔的固体材料。气凝胶具有超低密度、低热导率、低介电常数、高比表面积以及低声速传播等优异的性能，因而在航空航天、石油化工、电力冶金、船舶车辆、精密仪器、冰箱冷库、服装帐篷、建筑节能等领域有广阔的应用前景。然而，由于制备技术的不成熟，特别是超临界干燥过程存在的周期长，效率低、易碎裂等问题，使得气凝胶具有较高的成本和较低的产量，从而限制了其进一步的应用。

气凝胶的制备主要分为溶胶-凝胶和干燥两个部分。在溶胶-凝胶过程中，通过控制溶液的水解和缩聚反应条件，在溶体内形成不同结构的纳米团簇，团簇之间的相互粘连形成湿凝胶体，而在凝胶体的固态骨架周围则充满化学反应后剩余的液态试剂；为了防止湿凝胶在干燥过程中微孔洞内的表面张力导致材料结构的破坏，一般采用超临界干燥工艺处理，把湿凝胶置于压力容器中加温升压，使凝胶内的液体发生相变成超临界态的流体，气液界面消失，表面张力不复存在，此时将这种超临界流体从压力容器中释放，即可得到多孔、无序、具有纳米量级连续网络结构的低密度气凝胶材料。湿凝胶制备过程复杂且超临界干燥时间长，因此气凝胶的制备周期长、效率低、成本高、不易实现自动化。

在目前的工业生产中，通常采用两步法制备湿凝胶以及超临界干燥工艺来制备气凝胶，因而气凝胶制备过程中存在很耗费人力财力、存在安全隐患、很难实现自动化生产、制备的气凝胶品种单一等问题。因此，在工业生产中亟需一种自动化的气凝胶制备装置，以实现气凝胶的自动化、多品种和具备反馈调节的集成化制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现多品种、自调节自动集成化气凝胶制备装置，这种实现多品种、自调节自动集成化气凝胶制备的装置可以适应不同种类、不同配比气凝胶的制备，且通过对温度、酸碱度的控制与反馈调节，精确控制各种物料的比例，得到好的成型质量，以解决目前生产所存在的效率低、成本高、危险性大的问题。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

一种实现多品种、自调节自动集成化气凝胶制备装置，包括进料系统、混合系统、成型系统，其特征在于，进料系统由进液管、硅源储存罐、醇储存罐、酸储存罐、碱储存罐、传液管、流量计和自动控制阀构成，四个储存罐为圆筒形，顶部开设有用于加料的加料口，加料口与进液管连接；混合系统由混合罐、双金属温度计、pH计、电机、搅拌器、加热装置A、出料控制阀、出料嘴和固定支架组成；成型系统包括排液管、排液阀、成型桶、封液装置和加热装置B。

所述的进料系统包括进液管、硅源储存罐、醇储存罐、酸储存罐、碱储存罐、传液管、流量计和自动控制阀，储存罐为圆筒形结构，并于上方开设有加料口，加料口与进液管连接，储存罐下方开设有出料口，与传液管通过螺纹连接，输送罐上端与存储罐连接，下端与混合罐螺纹连接，中间设置流量计和自动控制阀，流量计检测传液管物料通过量，流量计测定值与设定值比对，由差值控制自动控制阀开关，储存罐、进液管、传液管材质为HDPE，混合罐材质为不锈钢。