[发明专利]预氧丝复合型自疏水二氧化硅气凝胶保温毡的制备方法

说明书

本发明公开了一种预氧丝复合型自疏水二氧化硅气凝胶保温毡的制备方法，该方法包括以下步骤：1）自疏水二氧化硅气凝胶胶液的配制；所述自疏水二氧化硅气凝胶胶液的原料有硅源前驱体、水解催化剂、添加剂和溶剂；2）预氧丝纤维毡气凝胶的成型；3）成型后的预氧丝纤维毡气凝胶的陈化；4）陈化后的预氧丝纤维毡气凝胶的干燥及检测。本发明制备的预氧丝复合型二氧化硅气凝胶保温毡具有优良的保温性能、机械性能、防火和防水性能，施工方便。制备方法避免了溶剂替换步骤，操作简易，过程可控，可批量生产。

技术领域

本发明涉及一种预氧丝复合型自疏水二氧化硅气凝胶保温毡的制备方法，属于化工材料技术领域。

背景技术

SiO₂气凝胶是一种结构可控的轻质纳米多孔性非晶固态材料，其孔隙率高达80%～99.8%，孔洞尺寸为1～100nm，高比表面积200-1000 m²/g，低密度变化范围3～500kg/m³，常温常压下热导率0.016W/mK，比静止空气的热导率（0.026 W/mK）还低，是目前热导率最低的固体材料。

目前，二氧化硅气凝胶产业化面临的主要问题包括：制备工艺复杂、制备周期长、溶剂消耗量大、废液多、气凝胶强度低、脆性大等缺点，限制了二氧化硅气凝胶的应用。纤维增强型气凝胶可以有效的解决这一问题，实现其工业化具有重大的现实意义。

目前，国外从事气凝胶的研究与商业化的公司和研究机构主要集中在欧美地区和日本；在国内，自2012年以来相继有4～6家企业进入SiO₂气凝胶绝热保温行业。而现工业管道常用的传统保温材料有岩棉、普通预氧丝棉毡、高硅酸铝棉、聚氨酯等。岩棉、高硅酸铝棉保温性能差、易吸潮、安装厚度大的缺点；普通预氧丝纤维毡不耐高温；聚氨酯不耐高温，易燃。进而一种保温性能优良，疏水防火的材料会获得市场的认可并得以推广应用。因此，如果能将SiO₂气凝胶应用于工业中的保温毡上，是十分有意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预氧丝复合型自疏水二氧化硅气凝胶保温毡的制备工艺，以解决二氧化硅气凝胶保温材料产业化面临的制备工艺复杂、制备周期长、溶剂消耗量大、废液多、气凝胶强度低、脆性大等技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种预氧丝复合型自疏水二氧化硅气凝胶保温毡的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）自疏水二氧化硅气凝胶胶液的配制；所述自疏水二氧化硅气凝胶胶液的原料有硅源前驱体、水解催化剂、添加剂和溶剂；

2）预氧丝纤维毡气凝胶的成型；

3）成型后的预氧丝纤维毡气凝胶的陈化；

4）陈化后的预氧丝纤维毡气凝胶的干燥及检测。

前述方法中，所述硅源前驱体包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲基氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上的混合物。

前述方法中，所述水解催化剂包括纯水、盐酸、硝酸、硫酸、醋酸，氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或两种以上的混合物。

前述方法中，所述预氧丝纤维毡包括预氧丝针刺毡、预氧丝离心棉、预氧丝压合板等以直径为纳米级的预氧丝纤维材质制成的，密度不大于250kg/m³，质地均匀的板或毡。

前述方法中，所述添加剂包括乙基纤维素、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲酰胺、乙酰胺及烷基化试剂中的一种或两种以上的混合物。

前述方法中，所述溶剂包括甲醇、乙醇、丁醇等，质量分数96%以上的直链醇中的一种或两种以上的混合物。