[发明专利]一种低成本二氧化硅气凝胶复合柔性隔热材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种低成本二氧化硅气凝胶复合柔性隔热材料的制备方法。低成本二氧化硅气凝胶复合柔性隔热材料的制备方法，利用廉价、资源丰富的工业水玻璃为原料，代替价格昂贵的有机硅源，使成本大大降低；真空干燥代替超临界干燥，使整个工艺对设备的要求大大降低、安全性能大大提升。本发明的制备方法科学合理，简单易行，便于实施。

技术领域

本发明属于隔热保温领域,具体涉及一种低成本二氧化硅气凝胶复合柔性隔热材料的制备方法。

背景技术

气凝胶生产过程成本过高，限值其应用行业的扩展。造成气凝胶成本过高的原因有：

(1)原材料成本过高。现主要用于气凝胶生产的原材料为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯等有机硅类化合物，价格昂贵且这类物质在溶胶-凝胶过程中需要长时间水解、老化过程，造成时间成本过高，生产效率低下；

(2)超临界干燥工艺成本过高。超临界干燥现分为乙醇(或甲醇)超临界干燥和二氧化碳超临界干燥。乙醇(或甲醇)超临界干燥对于设备要求很高的同时，由于乙醇(或甲醇)需通过加热至超临界状态，所以设备运行过程处于非常危险状态，并且在老化过程中需多次长时间进行无水乙醇(或甲醇)对凝胶进行洗涤，对无水乙醇(或甲醇)的消耗极大，造成成本继续提高。二氧化碳超临界干燥较乙醇(或甲醇)超临界干燥设备运行环境更为安全，但是需要在干燥过程使用液态二氧化碳替代老化过程无水乙醇(或甲醇)对凝胶的洗涤，此过程虽然对液态二氧化碳的消耗极少，但是超临界设备需要长时间高运行，并且不能完全将产品干燥，需要进行二次干燥；

(3)现有常压干燥工艺产生大量废水和改性剂回收利用率低。常压干燥技术需要进行疏水改性，改性过程会产生大量废水，现有工艺均未进行回收利用，需要交纳大量废水排放费用，且改性后的凝胶残留大量改性剂，需用烷类物质进行多次洗涤，改性剂难以回收再利用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种低成本二氧化硅气凝胶复合柔性隔热材料的制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种低成本二氧化硅气凝胶复合柔性隔热材料的制备方法，包括以下步骤：

采用工业水玻璃作为硅源与去离子水和酸性催化剂混合浸入陶瓷纤维制品中在所述陶瓷纤维制品上复合凝胶,然后经溶剂替换、改性，最终通过真空干燥得到二氧化硅气凝胶复合柔性隔热材料。

进一步的，采用工业水玻璃作为硅源与去离子水和酸性催化剂混合浸入陶瓷纤维制品中在所述陶瓷纤维制品上复合凝胶，包括：

将陶瓷纤维制品完全浸泡于工业水玻璃、去离子水和酸性催化剂的混合反应形成的二氧化硅溶胶中，经凝胶、老化，在所述陶瓷纤维制品上复合凝胶。

进一步的，工业水玻璃为工业级液体水玻璃，其中，二氧化硅含量超过26％，模数范围在3.1-3.4；工业水玻璃和去离子水的体积比为1:1-6，酸性催化剂选用浓度为1-3mol/L的盐酸溶液，所得二氧化硅溶胶的pH＝3-6或7-10。

进一步的，将陶瓷纤维制品完全浸泡于工业水玻璃、去离子水和酸性催化剂的混合反应形成的二氧化硅溶胶中，经凝胶、老化，包括：

将陶瓷纤维制品完全浸泡于工业水玻璃、去离子水和酸性催化剂的混合反应形成的二氧化硅溶胶中在真空压力下保持得坯体，坯体置于恒温室中凝胶，然后加入去离子水和乙醇的混合溶液并老化，实现所述陶瓷纤维制品与凝胶复合。

进一步的，真空压力为0.03-0.01MPa，保压15-60min；去离子水和乙醇的体积比为2:0-1，恒温室温度为50-70℃，老化时间为6-24h。

进一步的，溶剂替换是复合凝胶的陶瓷纤维制品置于乙醇和酸的混合溶液中执行。