[发明专利]一种射频辐射快速制备气凝胶的方法及设备

权利要求书

1.一种射频辐射快速制备气凝胶的设备，其特征是，所述设备上端为釜盖（1）、中间为釜体（2）、下端为封头（3），釜体上端有进液口（4）和出气口（5），封头下端有出液口（6）和进气口（7）；釜体形成的容器中间有管状空腔（8），空腔（8）底部有空腔（9）与釜体外部的空腔（10）相连，空腔（8）和空腔（10）内有射频发生器（11）；空腔（8）外部可套带轴物料托盘（12），物料托盘（12）用于气凝胶复合材料制备过程中物料缠绕和吊装。

2.根据权利要求1所述设备，其特征是，所述的射频发生器（11）发出射频的工作频率为20KHz~300GHz，射频输出功率为250W~2500kW。

3.根据权利要求1所述设备，其特征是，所述的带轴物料托盘（12）包括吊环（13）、中空轴体（14）和底部托盘（15）；中空轴体（14）内径应大于空腔（8），底部托盘（15）上有孔洞（16）。

4.一种射频辐射快速制备气凝胶的方法，其特征是，所述的制备方法是在权利要求1所述的设备中完成的，包括溶胶-凝胶、老化、溶剂置换、改性和干燥工序的部分或全部。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

1）以水性硅源为原料与纤维或海绵类多孔基材复合制备湿凝胶；

2）将湿凝胶与中空夹层（20）一同收卷，缠绕在带轴物料托盘（12），然后吊装进入釜体；

3）在釜体内利用射频作用快速完成老化、溶剂置换、改性、干燥工序，之后将所得气凝胶成品吊装出釜体；

所述水性硅源包括水玻璃和硅溶胶。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

1）先将有中空结构的夹层（20）和带轴物料托盘的底部托盘（15）浸润熔化的低熔点聚合物，并降温使低熔点聚合物凝固；或先将有中空结构的夹层（20）和带轴物料托盘的底部托盘（15）用低熔点聚合物薄膜包裹；

2）将纤维或海绵类多孔基材，与夹层（20）一同收卷缠绕在带轴物料托盘（12），然后吊装进入釜体；

3）在釜体内利用射频作用快速完成溶胶-凝胶、老化、低熔点聚合物熔化排出、溶剂置换、改性、干燥工序，之后将所得气凝胶成品吊装出釜体。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

1）先将带轴物料托盘的底部托盘（15）浸润熔化的低熔点聚合物，并降温使低熔点聚合物凝固；或先将带轴物料托盘的底部托盘（15）用低熔点聚合物薄膜包裹；

2）将纤维或海绵类多孔基材，与低熔点聚合物夹层（20）一同收卷缠绕在带轴物料托盘（12），然后吊装进入釜体；

3）在釜体内利用射频作用快速完成溶胶-凝胶、老化、低熔点聚合物熔化排出、溶剂置换、改性、干燥工序，之后将所得气凝胶成品吊装出釜体。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的制备方法，其特征是，所述低熔点聚合物熔点为4~100℃，包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、低分子量聚乙烯（PE）、乙烯-丙烯酸乙酯共聚树脂（EEA）、二甲基硅氧烷混合环体（DMC）、六甲基环三硅氧烷（D3）、八甲基环四硅氧烷（D4）、聚乙二醇（PEG）、聚己内酯（PCL）、聚异戊二烯(PI)、丁基橡胶（BR）、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物（SIS）、聚酰胺树脂（PA）、聚酯树脂（PES）和聚氨酯树脂（PU）中一种或几种。

9.根据权利要求6或权利要求7所述的制备方法，其特征是，所述低熔点聚合物为石蜡，石蜡是高级烷烃的混合物，主要成分的分子式为C_nH_2n+2，熔点为4~90℃，其中n=17~35，包括全精炼石蜡、半精炼石蜡、粗石蜡、微晶石蜡。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是，所述的射频发生器（11）发出射频的单次工作时间是5s~50h，工作频率为20KHz~300GHz，射频输出功率为250W~2500kW，在启动射频发生器前，采用包括氮气、二氧化碳中一种或两种气体置换釜体中的空气；所述干燥工序包括射频辐射干燥、热风干燥中一种或两种，仅用热风干燥时热风成分为空气或氮气或二氧化碳中的一种或几种。