一种气凝胶超薄毡及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710758421.4 | 申请日 | 2017-08-29 | 公开(公告)号 | CN107503225A | 公开(公告)日 | 2017-12-22 |
| 申请人 | 湖北硅金凝节能减排科技有限公司; | 发明人 | 王天赋; 彭战军; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种气凝胶超薄毡及其制备方法，该方法包括如下步骤：S1.气凝胶粉体溶液配制：将气凝胶粉体与界面剂加入 溶剂 中搅拌混匀得气凝胶粉体溶液或浆料；S2.混合料浆配制：将气凝胶粉体溶液或浆料加入造纸用 纤维 原料的料浆中，充分搅拌混匀，得混合料浆；S3.抄造成型：将混合料浆抄造制得纸张，即得。本发明的有益效果是：提供了一种全新的制备气凝胶超薄毡的方法，突破了原位复合制备气凝胶纸的技术壁垒，将气凝胶粉体溶液或浆料与纤维原料的料浆混合后，直接用传统的造纸工艺抄造成型，即得；其工艺成熟而简单，降低了气凝胶纸的生产成本，生产效率提高，可规模化生产；产品不局限于以玻纤为基材，导热系数也基本不受纸张厚度的影响。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种气凝胶超薄毡的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种气凝胶超薄毡及其制备方法技术领域[0001] 本发明属于凝胶材料领域，具体涉及一种气凝胶超薄毡及其制备方法。 背景技术[0002] 气凝胶超薄毡是一种超薄且绝热性能好的新型隔热材料，其在实际应用中特别适合某些空间非常狭窄而又需要绝热的部位，毛凝胶纸可以认为是气凝胶超薄毡的一种。中国发明专利CN103334336A公开了一种气凝胶纸、其制备方法及应用，该气凝胶纸由二氧化硅凝胶与玻纤纸复合而成，厚度约为0.3-1.2mm，其制备过程为将玻纤纸成卷浸渍于二氧化硅气凝胶预聚体混合液中2-10h，待凝胶老化后解卷、复卷，并置于243-270℃及7.5-11MPa下干燥即得，所述二氧化硅气凝胶预聚体混合液为乙醇、硅酸乙酯(或正硅酸甲酯)、氨水和二甲基环硅氧烷及水的混合液，即气凝胶是在玻纤纸上原位复合成型，经历了从预聚体至气凝胶的一系列物理化学变化。上述的原位复合制备气凝胶超薄毡的不足之处在于：工艺复杂，能耗及成本较高，需要专门的化工设备(承受较高的温度和压强)，需要足够大的生产空间，技术和资金需求门槛高，规模化生产困难。因此，现有技术中亟需开发气凝胶纸的全新制备方法，以克服原位复合法生产气凝胶超薄毡存在的诸多不足。 发明内容[0003] 本发明提供一种气凝胶超薄毡及其制备方法，旨在一定程度上克服现有技术中原位复合制备气凝胶纸的不足。 [0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种气凝胶超薄毡的制备方法，其包括如下步骤： [0005] S1.气凝胶粉体溶液配制：将气凝胶粉体与界面剂加入溶剂中搅拌混匀得气凝胶粉体溶液或浆料； [0007] S3.抄造成型：将S2的混合料浆经超造纸工艺抄造制得纸张，即得所述气凝胶超薄毡。 [0008] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或更优选择。 [0010] 具体的，S1中的所述气凝胶粉体溶液中气凝胶粉体的浓度为5-25wt％,界面剂的浓度为1-5wt％(其中乳化剂浓度1-3wt％)。 [0011] 具体的，S1中的所述溶剂为水、甲醇、乙醇或体积分数80％以上的乙醇水溶液。 [0012] 具体的，S1中的所述界面剂为表面活性剂或分散剂。所述表面活性剂为十二甲烷基苯磺酸钠、硬脂酸、聚山梨酯和司盘中的一种或任意多种的混合。所述分散剂为焦磷酸钠、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、硬脂酰胺、山梨醇聚醚四油酸酯、纤维素和聚乙二醇的一种或任意多种的混合。需要说明的是，表面活性剂及分散剂除了上述具体的几种外，还可以为本领域技术人员熟知的其他表面活性剂和分散剂。 [0013] 优选的，S2中所述混合料浆中含有的气凝胶粉体与纤维原料的质量比为0.01-0.25：1。 [0014] 具体的，S2中的纤维原料为玻璃纤维、陶瓷纤维或植物纤维。其中玻璃纤维、陶瓷纤维及植物纤维在形成相应的料浆时，均按照现有技术中的标准方法进行处理，比如玻璃纤维通常处理成玻纤短切丝且在分散成料浆时加入适量的界面剂，以防止玻璃纤维聚集。 [0015] 具体的，S2中的所述料浆中纤维原料的浓度为1-10wt％。料浆的浓度为现有技术中制备玻纤纸、陶瓷纤维纸或普通的植物纤维纸时，相应的纤维原料正常采用的浓度。 [0016] 此外，本发明还提供了一种气凝胶超薄毡，其通过上述的制备方法制得。 [0017] 进一步，所述气凝胶纸的厚度为0.1-5mm。 [0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供了一种全新的制备气凝胶超薄毡的方法，突破了原位复合制备气凝胶超薄毡的技术壁垒，将气凝胶粉体溶液与纤维原料的料浆混合后，直接用传统的造纸工艺抄造成型，得到相应的气凝胶超薄毡，其工艺成熟而简单，降低了气凝胶超薄毡的生产成本，生产效率提高，可规模化生产；生产的气凝胶超薄毡不局限于以玻纤为基材，导热系数也基本不受纸张厚度的影响。附图说明 [0019] 图1为本发明提供的一种气凝胶超薄毡的制备方法的流程图； 具体实施方式[0020] 以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 [0021] 以下实施例中使用到的方法若无特别说明则均为本领域技术人员所熟知的常规方法，所用的药品原料等若无特别说明则均为市售的常规产品。 [0022] 如图1所示，本发明提供一种气凝胶超薄毡的制备方法，其包括如下步骤： [0023] S1.气凝胶粉体溶液配制：将气凝胶粉体与界面剂加入溶剂中搅拌混匀得气凝胶粉体溶液或浆料； [0024] S2.混合料浆配制：将S1制备的气凝胶粉体溶液或浆料加入经打浆或分散制成的含有造纸用纤维原料的料浆中，充分搅拌混匀，得混合料浆； [0025] S3.抄造成型：将S2的混合料浆抄造制得纸张，即得所述气凝胶超薄毡。 [0026] 以下通过具体实例对本发明提供的方法作进一步的说明。 [0027] 实施例1 [0028] 一种气凝胶超薄毡，其通过如下方法制备得到: [0029] S1.气凝胶粉体溶液配制：将经筛选的平均粒径为5-20μm的气凝胶粉体25g与界面剂十二甲烷基苯磺酸钠3g、山梨醇聚醚四油酸酯7g，加入至70g水中搅拌混匀得气凝胶粉体溶液； [0030] S2.混合料浆配制：将S1制备的气凝胶粉体溶液全部加入经分散制成的5000g造纸用纤维原料(玻璃纤维短切丝)的料浆(5wt％)中，充分搅拌混匀，得混合料浆,该混合料浆中气凝胶粉与玻璃纤维短切丝的质量比为0.1：1； [0031] S3.抄造成型：将S2的混合料浆抄造制得纸张，控制相应参数使抄造成型的纸张的厚度为0.2-0.3mm，即得所述气凝胶纸。 [0032] 经检测，所得气凝胶纸的常温导热系数约为0.023w/(m·k),与现有技术中原位复合制得的气凝胶纸的性能接近。 [0033] 实施例2 [0034] 一种气凝胶超薄毡，其通过如下方法制备得到: [0035] S1.气凝胶粉体溶液配制：将经筛选的平均粒径为20-50μm的气凝胶粉体5g与界面剂聚乙二醇1g加入至94g乙醇中搅拌混匀得气凝胶粉体溶液； [0036] S2.混合料浆配制：将S1制备的气凝胶粉体溶液全部加入经分散制成的5000g造纸用纤维原料(玻璃纤维短切丝)的料浆(10wt％)中，充分搅拌混匀，得混合料浆,该混合料浆中气凝胶粉与玻璃纤维短切丝的质量比为0.01：1； [0037] S3.抄造成型：将S2的混合料浆抄造制得纸张，控制相应参数使抄造成型的纸张的厚度为0.4-0.8mm，即得所述气凝胶超薄毡。 [0038] 经检测，所得气凝胶纸的常温导热系数约为0.024w/(m·k),与现有技术中原位复合制得的气凝胶纸的性能接近。 [0039] 实施例3 [0040] 一种气凝胶超薄毡，其通过如下方法制备得到: [0041] S1.气凝胶粉体溶液配制：将经筛选的平均粒径为50-70μm的气凝胶粉体10g与界面剂聚山梨酯2g加入至88g体积分数为90％的乙醇水溶液中搅拌混匀得气凝胶粉体溶液； [0042] S2.混合料浆配制：将S1制备的气凝胶粉体溶液全部加入经分散制成的1000g造纸用纤维原料(玻璃纤维短切丝)的料浆(4wt％)中，充分搅拌混匀，得混合料浆,该混合料浆中气凝胶粉与玻璃纤维短切丝的质量比为0.25：1； [0043] S3.抄造成型：将S2的混合料浆抄造制得纸张，控制相应参数使抄造成型的纸张的厚度为1.0-1.5mm，即得所述气凝胶超薄毡。 [0044] 经检测，所得气凝胶超薄毡的常温导热系数约为0.023w/(m·k),与现有技术中原位复合制得的气凝胶纸的性能相比，本申请得到气凝胶纸的导热系数通常会更低，即性能应更优，其原因为现有技术中为原位复合，当纸张较厚时凝胶溶液可能不能完全浸透纸张或者说因纸张本身较致密导致最内部凝胶进入少，最终原位形成气凝胶时，最内部的区域气凝胶的量比外部少，导致隔热性能有所下降，而本申请是在造纸的料浆中混入气凝胶的溶液，混合均匀，气凝胶在成型的纸张中分布均匀，不受纸张厚度影响，故当纸张较厚时其隔热性能更优。 [0045] 实施例4 [0046] 一种气凝胶超薄毡，其通过如下方法制备得到: [0047] S1.气凝胶粉体溶液配制：将经筛选的平均粒径为50-70μm的气凝胶粉体10g与界面剂聚山梨酯2g加入至88g体积分数为90％的乙醇水溶液中搅拌混匀得气凝胶粉体溶液； [0048] S2.混合料浆配制：将S1制备的气凝胶粉体溶液全部加入经分散制成的1000g造纸用纤维原料(陶瓷纤维丝)的料浆(4wt％)中，充分搅拌混匀，得混合料浆,该混合料浆中气凝胶粉与陶瓷纤维的质量比为0.25：1； [0049] S3.抄造成型：将S2的混合料浆抄造制得纸张，控制相应参数使抄造成型的纸张的厚度为1.0-1.5mm，即得所述气凝胶超薄毡。 [0050] 经检测，所得气凝胶超薄毡的常温导热系数约为0.024w/(m·k)。 [0051] 实施例5 [0052] 一种气凝胶超薄毡，其通过如下方法制备得到: [0053] S1.气凝胶粉体溶液配制：将经筛选的平均粒径为50-70μm的气凝胶粉体10g与界面剂聚山梨酯2g加入至88g体积分数为90％的乙醇水溶液中搅拌混匀得气凝胶粉体溶液； [0054] S2.混合料浆配制：将S1制备的气凝胶粉体溶液全部加入经分散制成的1000g造纸用纤维原料(木质纤维)的料浆(4wt％)中，充分搅拌混匀，得混合料浆,该混合料浆中气凝胶粉与木质纤维的质量比为0.25：1； [0055] S3.抄造成型：将S2的混合料浆抄造制得纸张，控制相应参数使抄造成型的纸张的厚度为1.0-1.5mm，即得所述气凝胶超薄毡。 [0056] 经检测，所得气凝胶超薄毡的常温导热系数约为0.023w/(m·k)。 |
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