[发明专利]一种纳米微孔复合材料的生产工艺

说明书

本发明提供了一种纳米微孔复合材料的生产工艺，将纳米粉体材料与空气在流化设备中充分混和搅拌，形成均匀的流体；然后通过气流经中空针注入纤维毡中，纳米粉体材料把纤维毡中的空隙给填充满，然后适当压制形成致密的结构，限制空气在材料中的流动，从而形成低导热系数的保温材料。

技术领域

本发明属于保温材料技术领域，具体涉及一种纳米微孔复合材料的生产工艺。

背景技术

气凝胶及其制品近几年发展迅速，氧化硅气凝胶实现了规模化生产并得到推广应用，目前全球的气凝胶及其制品市场规模为30-40亿美元，预计到2020年会到达50-60亿美元。尽管发展迅速，但由于其高昂的价格，推广比较困难，其总的市场规模在绝热节能材料市场的占有份额还是比较小的。

另外，目前气凝胶复合毡的生产工艺主要来自于美国ASPEN，采用溶胶凝胶法，先把二氧化硅溶解在溶剂中，通过流体的方式浸入到无碱玻璃纤维毡中或其他高性能纤维毡中，然后在纤维毡中凝胶，凝胶完成后再通过溶剂置换，超临界干燥，脱去溶剂，用空气置换溶剂而得到气凝胶复合毡。该过程会使用到大量的溶剂，非常不环保；另一方面，在生产复合毡的过程中，各种纤维毡的体积都很大，却要浸入许多的溶剂和进行超临界干燥，非常不利于成本的控制。

发明内容

为了解决现有复合毡制备中的上述问题，本发明提供了一种纳米微孔复合材料的生产工艺，该工艺不需液体溶剂，制得的复合材料是一种纳米型微孔复合材料，导热系数低。

本发明为了实现上述发明目的，采用以下技术方案：

一种纳米微孔复合材料的生产工艺，包括以下步骤：

A、将纳米粉体材料与空气在流化设备中充分混和搅拌，形成均匀的流体；

B、在气流的作用下，经中空针注入纤维毡中，使粉体材料进入纤维毡内部，填充纤维之间的空隙。

C、通过压力辊压制纤维毡，使纤维毡内部被粉体材料填充，形成致密的不透气的绝热材料。

本发明所述的纳米粉体材料为具有纳米微孔结构的液相二氧化硅粉末、气凝胶粉末、疏水二氧化硅粉末、气相二氧化硅粉末、氧化铝粉末、氧化铁粉末和氧化钛粉末中的至少一种。

优选地，所述纳米粉体材料的粒径为1-50微米，密度为40-60公斤/立方米。选用多孔的纳米材料，密度小，体积大，有利于形成导热系数低的复合材料。

进一步优选地，所述纳米粉体材料的孔径小于1微米，其中孔径小于100纳米的粉体占比80-95%，得到的复合材料导热系数更低。

本发明制得的复合纤维毡每平方米含20-200g纳米粉体，能起到很好的保温效果，又不会因为粉体含量过多而漏粉。

优选地，流化设备内的气体和固体的体积比为50-100：1。气固比大，才能充分流化，同时能很好地控制纤维毡中的粉体含量，合理利用粉体材料。

进一步优选地，中空针的孔径为1-3mm，所述流化设备内的流体压力为0.02-0.2MPa。孔径为1-3mm，使纳米粉体材料能细密地附着在纤维上，和纤维材料间有很强的相互作用，不会掉下来；同时配合0.02-0.2MPa的流体压力，合理控制粉体的注入速度，并且设备负荷小；压力过小，不能形成有效的注入效果，压力过大，设备负荷大，速度控制难度变大。

本发明所述压力辊的压力为20-200公斤，能有效地压制纤维毡，使纤维毡内部被粉体材料填充，形成致密的不透气的绝热材料。

本发明所述纤维毡为无碱玻璃纤维毡、玄武岩纤维毡、铝镁质纤维毡或者氧化硅纤维毡。