[发明专利]一种射频辐射快速制备气凝胶的方法及设备

说明书

本发明涉及一种射频辐射快速制备气凝胶的方法及设备。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。所述一种射频辐射快速制备气凝胶的方法，是在上述的设备中完成的，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。本发明用于快速制备气凝胶复合材料，工序间无缝衔接，具有极高的生产效率，且生产过程设备全密闭避免有机气挥发外溢，更加环保、安全。

技术领域

本发明涉及一种制备气凝胶的方法及设备，特别涉及一种射频辐射快速制备气凝胶的方法及设备。

背景技术

气凝胶是一种新型的纳米多孔材料，因具有超低导热系数、低密度、低介电常数、低折射率和高比表面积、高绝缘性、高透光性等奇特性能，在热学、光学、电学、化学、声学等领域显示出许多神奇的特性，被称为改变世界的神奇材料。

气凝胶制备流程通常包含以下工序：溶胶‐凝胶(复合其他材料)、老化、溶剂置换、改性、干燥。这些工序一般需要在不同设备中完成，且须通过行车吊装在不同釜体设备中切换，这就需要根据工序要求配置不同的设备，还需要在不同设备进行频繁的吊装，操作过程较为复杂，吊装过程中往往有乙醇等有机液体滴落，给车间了环境整洁、环保和安全控制都带来了较大压力。

另一方面，传统气凝胶生产工艺的工序时间较长，特别是老化工序和改性工序，往往长达10几小时乃至数天，这给各工序的衔接带来很大阻碍。因此，当前各气凝胶生产企业主要是通过调整各生产工序设备数量组合和优化各工序的衔接来提升整个气凝胶生产的效率，进而降低成本。

专利CN107140939公开了一种纤维复合气凝胶毡的生产工艺及生产装置，将纤维毡与柔性夹层材料卷成一卷，形成层层相互间隔的状态，在一个密闭系统内实现凝胶工序、老化工序、干燥工序，得到纤维复合气凝胶毡，可以有效减少生产过程中的有机物挥发与滴落，提高生产过程的安全性。但是该发明中采用常规的静止老化，本领域的技术人员都知道这样的条件下凝胶老化时间较长，往往需要10~30h乃至数天的时间才能获得合格产品，对设备占用时间太久不利于提高生产效率；此外该发明中采用的柔性夹层材料为内部多孔的弹性材料，当施加0.1Mpa的低压时弹性材料压缩非常小，形成凝胶间通道非常有限，难以满足后续溶剂置换、改性和干燥工序要求，当施加压力较大时，特别是超临界状态的10~15MPa时，釜内液体将冲破夹层表面阻隔而渗入到夹层内部，从而丧失收缩能力，故而也不能获得满足要求的凝胶间通道，同样难以满足后续溶剂置换、改性和干燥工序要求。

综上，如何提高气凝胶生产效率，减少各工序衔接环节，减少现场操作工人，避免生产过程中容易因人员误操作或乙醇等有机物泄露或设备故障引发的安全事故是气凝胶行业当前面临的最重要课题。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出了一种全新的快速制备气凝胶的方法及设备。

一种射频辐射快速制备气凝胶的设备，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。

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。

所述的带轴物料托盘（12）包括中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）。