一種噴壓式氣凝膠氈及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及保溫材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種噴壓式氣凝膠氈及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣凝膠是一種新型的納米多孔、低密度的保溫隔熱材料，它是目前質(zhì)量最輕、隔熱 性能最好的固態(tài)材料，其常溫的熱導(dǎo)率可低至〇.0131W·πΓ 1 ·ΙΓ1，密度可低到0.003g/cm3， 孔隙率可高達(dá)99.8%，比表面積高達(dá)1000m 2/g。但其強度低、脆性大、現(xiàn)有工藝難以制備出 大塊狀氣凝膠，且其在高溫下隔熱效果差，限制了其在建筑領(lǐng)域上的應(yīng)用。
[0003] 用常用的保溫隔熱材料對圍護結(jié)構(gòu)進行保溫隔熱，若要提高其效果就要鋪設(shè)多層 或更厚的保溫隔熱材料，這既提高了造價，又增加了施工難度。另外，常用的保溫隔熱材料 還存在著儲如力學(xué)性能差、吸濕性強、易燃及壽命短等不足，暫時還沒有哪一種保溫隔熱材 料既具有優(yōu)秀的保溫隔熱性能、又具有優(yōu)秀的耐熱耐燃性能、疏水性能和力學(xué)性能。
[0004] 因此，考慮將兩者有機結(jié)合起來，形成一種具有高保溫隔熱性能、耐熱耐燃性能、 疏水性能和力學(xué)性能的復(fù)合材料。
[0005] 而目前，大多數(shù)廠家通過將玻璃纖維氈浸沒到制備的硅溶膠體系中經(jīng)陳化、干燥 處理得到一體的Si02氣凝膠氈，該Si0 2氣凝膠氈在運輸、施工和使用過程中容易出現(xiàn)氣凝膠 微小顆粒、粉塵脫落的現(xiàn)象，影響了 Si02氣凝膠氈的性能和使用壽命，且對環(huán)境造成污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種噴壓式氣凝膠氈，通過噴壓方法將 具有納米孔徑的Si02凝膠和玻纖氈緊密地結(jié)合起來，其綜合了氣凝膠和玻纖氈的隔熱性 能，減輕了氈體質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，提高了氣凝膠氈的機械強度及使用壽命。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種噴壓式氣凝膠氈，包括絕熱布表 層以及絕熱布底層，所述絕熱布表層與絕熱布底層之間設(shè)有至少一個復(fù)合絕熱層，所述復(fù) 合絕熱層由玻璃纖維層以及氣凝膠粉層依次組成。
[0008] 優(yōu)選地，所述絕熱布表層與絕熱布底層之間設(shè)有1-30個復(fù)合絕熱層。
[0009] 優(yōu)選地，所述絕熱布表層與絕熱布底層之間設(shè)有10個復(fù)合絕熱層。
[0010]優(yōu)選地，所述噴壓式氣凝膠氈的厚度為l_2cm。
[0011]本發(fā)明還提供了所述噴壓式氣凝膠氈的制備方法，包括以下步驟： A) 玻璃纖維層的制備:將玻璃纖維絲切成長度為20-100mm的短玻璃纖維絲，然后加入 膨松劑開松，將蓬松后的短玻璃纖維絲輸入梳理機梳理成單絲，得到一氈網(wǎng)層;將上述氈網(wǎng) 層輸送到鋪網(wǎng)機進行層疊，疊加高度為0.2-3mm;最后進行針刺，即得； B) 氣凝膠細(xì)粉的制備： 溶膠-凝膠:將硅源與去離子水混合均勻得到硅溶膠，往上述硅溶膠加入堿性催化劑， 調(diào)節(jié)pH為7-8.5，再加入干燥控制化學(xué)添加劑，攪拌，得到Si02水凝膠； 老化:將上述得到的Si02水凝膠在30-60°C的條件下老化3-6h后，置于乙醇溶液中，在 45-60°C的條件下老化處理12-24 h; 溶劑分級置換： 先將經(jīng)上述處理后的Si02水凝膠置于由乙醇溶液與正己烷組成的混合液中置換1-3 次，每次4-6h，得一級置換Si02水凝膠，所述混合液中乙醇溶液與正己烷的體積比為2:0.5-1;將上述一級置換Si0 2水凝膠置于由乙醇與正己烷組成的混合液中置換1-2次，每次3-5h， 得二級置換Si02水凝膠，所述混合液中乙醇溶液與正己烷的體積比為1:1-2;將上述二級置 換Si〇2水凝膠置于正己燒溶液中置換1-2次，每次3-6 h，得三級置換Si〇2水凝膠； S4:表面改性處理:將所述三級置換Si02水凝膠置于由非離子型表面活性劑和硅烷偶 聯(lián)劑組成的混合液中進行表面改性，改性后用由乙醇溶液和正己烷按體積比為1:3組成的 混合液清洗5-8h; S5:常壓干燥：將經(jīng)上述處理后的三級置換Si02水凝膠在常壓條件下進行干燥，即得 Si02氣凝膠，將上述氣凝膠顆粒粉碎成100-500目的細(xì)粉，備用； C)氣凝膠氈的制備:將一絕熱布層鋪設(shè)在涂布機上，在該絕熱布上鋪設(shè)一上述步驟A) 制備的玻璃纖維層;然后將上述步驟B)制備的氣凝膠細(xì)粉均勻噴涂在上述玻璃纖維層上形 成一厚度為〇. 〇5-2mm的氣凝膠粉層;在上述氣凝膠粉層上繼續(xù)鋪設(shè)一玻璃纖維層;然后將 上述步驟B)制備的氣凝膠細(xì)粉均勻噴涂在玻璃纖維層形成另一厚度為0.05-2mm的氣凝膠 粉層;繼續(xù)循環(huán)上述操作鋪設(shè)1-30個復(fù)合絕熱層，鋪設(shè)完畢后覆蓋一絕熱布層;將上述材料 輸送至輥壓機，經(jīng)碾壓得厚度為l_2cm的氣凝膠氈。
[0012] 優(yōu)選地，步驟B)所述溶膠-凝膠過程中所述硅源與去離子水的體積比為1:2-10,所 述娃源為Na2〇nSi〇2，η為3-5。
[0013] 優(yōu)選地，步驟Β)所述溶膠-凝膠過程中所述硅源與去離子水的體積比為1:8,所述 硅源為Na20.nSi0 2，η為4。
[0014] 優(yōu)選地，步驟Β)所述溶膠-凝膠過程中所述堿性催化劑選自氫氧化鈉或氨水;所述 干燥控制化學(xué)添加劑選自甲酰胺、Ν，Ν-二甲基甲酰胺以及丙三醇中的至少一種。
[0015] 優(yōu)選地，步驟Β)所述溶膠-凝膠過程中所述堿性催化劑選自氨水;所述干燥控制化 學(xué)添加劑選自甲酰胺。
[0016] 優(yōu)選地，所述Si02水凝膠置于由乙醇溶液與正己烷按2:1的體積比組成的混合液 中置換得一級置換Si〇2水凝膠，所述一級置換Si0 2水凝膠置于由乙醇溶液與正己烷按1:1的 體積比組成的混合液中置換得二級置換Si02水凝膠。
[0017] 優(yōu)選地，步驟B)所述表面改性處理過程中所述非離子型表面活性劑與所述硅烷偶 聯(lián)劑的重量比為1.2:0.3-0.5,所述非離子型表面活性劑選自聚乙二醇，所述硅烷偶聯(lián)劑選 自三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷以及六甲基二硅氧烷中的一 種。
[0018] 優(yōu)選地，所述非離子型表面活性劑與所述硅烷偶聯(lián)劑的重量比為1.2:0.3,所述非 離子型表面活性劑選自聚乙二醇，所述硅烷偶聯(lián)劑選自三甲基氯硅烷。
[0019] 優(yōu)選地，所述三級置換Si〇2水凝膠與三甲基氯硅烷的重量比為1:0.01-0.03。
[0020]優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑為三甲基氯硅烷，所述三級置換Si02水凝膠與三甲基氯 硅烷的重量比為1:0.02。
[0021] 優(yōu)選地，步驟B)中所述常壓干燥過程是先將經(jīng)表面改性處理后的三級置換Si〇2水 凝膠樣品置于40-60 °C下干燥4-7h，而后置于100-200 °C下干燥l-3h。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下技術(shù)優(yōu)勢： 本發(fā)明在兩絕熱布層間鋪設(shè)至少一層復(fù)合絕熱層，其中復(fù)合絕熱層由玻璃纖維層和氣 凝膠層層疊而成，其使制備得到的氣凝膠氈具有超強疏水性能和超低導(dǎo)熱系數(shù)，與傳統(tǒng)的 玻璃纖維氈相比具有更優(yōu)異的隔熱性能，且增加了玻璃纖維氈的機械強度和使用壽命。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明一種噴壓式氣凝膠氈實施例1橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]附圖標(biāo)記:絕熱布表層1;絕熱布底層2;復(fù)合絕熱層3;玻璃纖維層301;氣凝膠粉層 302〇
【具體實施方式】
[0025]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，以下實施例中所公開的技術(shù)代表本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的在本發(fā) 明的實踐中發(fā)揮良好作用的技術(shù)。然而，在所公開的具體實施方案中可以做出許多改變，并 仍然獲得相同或相似的結(jié)果，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
[0026]實施例1: 一種噴壓式氣凝膠氈 如圖1所示，所述噴壓式氣凝膠氈包括絕熱布表層1以及絕熱布底層2，所述絕熱布表層 與絕熱布底層之間設(shè)有10個復(fù)合絕熱層3,所述復(fù)合絕熱層由玻璃纖維層301以及氣凝膠粉 層302依次組成。
[0027]制備方法： A) 玻璃纖維層的制備:將玻璃纖維絲切成長度為60mm的短玻璃纖維絲，然后加入膨松 劑開松，將蓬松后的短玻璃纖維絲輸入梳理機梳理成單絲，得到一氈網(wǎng)層;將上述氈網(wǎng)層輸 送到鋪網(wǎng)機進行層疊，疊加高度為1_;最后進行針刺，即得； B) 氣凝膠細(xì)粉的制備： 溶膠-凝膠:將1 〇ml模數(shù)為4.0的質(zhì)量濃度34%的工業(yè)水玻璃、80ml去離子水于燒杯中混 合，攪拌l〇min得到娃溶膠，往上述娃溶膠加入0.5mol/ml的氨水調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH為7.5,再加入 0.5ml的甲酰胺，攪拌5min，得到Si0 2水凝膠； 老化:將上述步驟得到的Si02水凝膠在35°C的條件下老化4h后，置于乙醇溶液中，在50 °C的條件下老化處理24 h; 溶劑分級置換:先將上述步驟所得Si02水凝膠置于由乙醇溶液與正己烷組成的混合液 中置換2次，每次5h，得一級置換Si02水凝膠，所述混合液中乙醇溶液與正己烷的體積比為 2: 1;將上述一級置換Si02水凝膠置于由乙醇與正己烷組成的混合液中置換2次，每次4h， 得二級置換Si0 2水凝膠，所述混合液中乙醇溶液與正己烷的體積比為1:1;將上述二級置換 Si02水凝膠置于正己烷溶液中置換2次，每次5 h，得三級置換Si02水凝膠； 表面改性處理：將所述三級置換Si02水凝膠置于由聚乙二醇和三甲基氯硅烷按1.2: 0.3的體積比組成的混合液中進行表面改性，改性后用由乙醇溶液和正己烷按體積比為1:2 組成的混合液清洗6h; 常壓干燥:將經(jīng)上述步驟處理后的三級置換Si02水凝膠置于60°C下干燥5h，而后置于 150°C下干燥2h，即得氣凝膠顆粒，取上述氣凝膠顆粒粉碎成200目的細(xì)粉，備用； C)氣凝膠氈的制備:將一絕熱布層鋪設(shè)在涂布機上，在該絕熱布上鋪設(shè)一上述步驟A) 制備的玻璃纖維層;然后將上述步驟B)制備的氣凝膠細(xì)粉均勻噴涂在上述玻璃纖維層上形 成一厚度為1mm的氣凝膠粉層;在上述氣凝膠粉層上鋪設(shè)一玻璃纖維層;然后將氣凝膠細(xì)粉 均勻噴涂在玻璃纖維層形成另一氣凝膠粉層;繼續(xù)循環(huán)上述操作鋪設(shè)10個復(fù)合絕熱層，鋪 設(shè)完畢后覆蓋一絕熱布層;將上述材料輸送至輥壓機，經(jīng)碾壓得厚度為2cm的氣凝膠氈。 [00 28]實施例2: -種噴壓式氣凝膠毯 所述噴壓式氣凝膠氈包括絕熱布表層以及絕熱布底層，所述絕熱布表層與絕熱布底層 之間設(shè)有15個復(fù)合絕熱層，所述復(fù)合絕熱層由玻璃纖維層以及氣凝膠粉層依次組成。
[0029]制備方法參考實施例1。
[0030]實施例3: -種噴壓式氣凝膠氈 所述噴壓式氣凝膠氈包括絕熱布表層以及絕熱布底層，所述絕熱布表層與絕熱布底層 之間設(shè)有10個復(fù)合絕熱層，所述復(fù)合絕熱層由玻璃纖維層以及氣凝膠粉層依次組成。
[0031]制備方法:按相同的步驟重復(fù)進行實施例1，但是步驟