一种气凝胶复合纤维毡及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种气凝胶复合纤维毡及其制备方法。


背景技术：

2.气凝胶是一种三维网络结构的纳米材料，气凝胶内部的网状结构中充满的介质是空气，因此具有低密度、低导热系数、高孔隙率等优越性能，在保温隔热、节能降耗领域具有广阔的应用前景。纤维制品柔性好，与气凝胶材料复合后具备优良的隔热保温和力学性能，是一种高性能的隔热材料。
3.传统的纤维气凝胶毡是采用两步法工艺制备而成，即先制备出纤维基材，再将其与气凝胶复合，该方法存在的问题是：工艺复杂，且气凝胶复合不均匀，导致纤维气凝胶毡的实际使用效果不佳。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种气凝胶复合纤维毡，其具有较好的防火隔热性能。
5.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种气凝胶复合纤维毡，由下述重量份的原料制成：气凝胶粉5-30份，纤维20-80份，乳液10-20份，润湿剂1-10份，分散剂1-10份，调节剂1-10份，去离子水10-70份。
6.进一步地，本发明所述气凝胶粉为sio2气凝胶粉、tio2气凝胶粉、al2o3气凝胶粉、石墨烯气凝胶粉中的其中一种或几种，气凝胶粉体的粒度为50-1000目。
7.进一步地，本发明所述纤维为硅酸铝纤维、莫来石纤维、氧化锆纤维、预氧丝纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维中的其中一种或几种，纤维的直径为0.0001mm-3mm。
8.进一步地，本发明所述乳液为丙烯酸乳液、eva乳液、聚氨酯乳液中的其中一种或几种。
9.进一步地，本发明所述润湿剂为聚乙二醇、三乙醇胺中的其中一种或两种。
10.进一步地，本发明所述分散剂为5040分散剂、六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇中的其中一种或几种。
11.进一步地，本发明所述调节剂为氨水、有机胺、amp-95、ahp-95、sp-95、甲基硅醇钾-醇胺混合液中的其中一种或几种。
12.本发明要解决的另一技术问题是提供上述气凝胶复合纤维毡的制备方法。
13.为解决上述技术问题，技术方案是：一种气凝胶复合纤维毡的制备方法，包括以下步骤：（1）按重量份称取各原料，然后将各原料加入分散机中搅拌0.5-2小时得到气凝胶复合纤维浆料；（2）将步骤（1）得到的气凝胶复合纤维浆料通过履带丝网压板控制厚度至0.3-15mm，然后置于干燥设备中干燥0.5-3小时得到气凝胶复合纤维毡。
14.进一步地，本发明所述步骤（1）中，分散机的搅拌温度为30-75℃，搅拌速度为500-3000转/min。
15.进一步地，本发明所述步骤（2）中，干燥设备的温度为40-120℃。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明所述气凝胶复合纤维毡主要由防火性能好的纤维和隔热性能好的气凝胶粉体组成，在制备气凝胶复合纤维浆料时，将气凝胶粉与纤维以及其他原料混合，在其他原料的帮助下气凝胶粉可以均匀地分布在纤维的空隙中，从而制备出具有较好防火隔热性能的气凝胶复合纤维毡，能广泛用于建筑、交通、工业管道等领域。
具体实施方式
17.下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
18.实施例1气凝胶复合纤维毡，由下述重量份的原料制成：粒度为50-1000目的sio2气凝胶粉20份，直径为0.0001mm-3mm的硅酸铝纤维60份，丙烯酸乳液20份，聚乙二醇10份，六偏磷酸钠5份，聚乙烯醇5份，氨水5份，去离子水70份。
19.该气凝胶复合纤维毡的制备方法包括以下步骤：（1）按重量份称取各原料，然后将各原料加入分散机中40℃、1500转/min搅拌速度条件下搅拌1小时得到气凝胶复合纤维浆料；（2）将步骤（1）得到的气凝胶复合纤维浆料通过履带丝网压板控制厚度至2mm，然后置于80℃的干燥设备中干燥1小时得到气凝胶复合纤维毡。
20.实施例2气凝胶复合纤维毡，由下述重量份的原料制成：粒度为50-1000目的sio2气凝胶粉5份，直径为0.0001mm-3mm的莫来石纤维20份，eva乳液15份，三乙醇胺1份，5040分散剂1份，有机胺2份，去离子水10份。
21.该气凝胶复合纤维毡的制备方法包括以下步骤：（1）按重量份称取各原料，然后将各原料加入分散机中30℃、3000转/min搅拌速度条件下搅拌0.5小时得到气凝胶复合纤维浆料；（2）将步骤（1）得到的气凝胶复合纤维浆料通过履带丝网压板控制厚度至0.3mm，然后置于40℃的干燥设备中干燥3小时得到气凝胶复合纤维毡。
22.实施例3气凝胶复合纤维毡，由下述重量份的原料制成：粒度为50-1000目的al2o3气凝胶粉30份，直径为0.0001mm-3mm的氧化锆纤维80份，聚氨酯乳液10份，三乙醇胺8份，十二烷基苯磺酸钠8份，amp-95 10份，去离子水60份。
23.该气凝胶复合纤维毡的制备方法包括以下步骤：（1）按重量份称取各原料，然后将各原料加入分散机中75℃、500转/min搅拌速度条件下搅拌2小时得到气凝胶复合纤维浆料；（2）将步骤（1）得到的气凝胶复合纤维浆料通过履带丝网压板控制厚度至15mm，然后置于120℃的干燥设备中干燥0.5小时得到气凝胶复合纤维毡。
24.实验例一：性能测试测试方法：
①
防火测试：取300
×
200
×
3mm规格的气凝胶复合纤维毡作为样品，使用丁烷喷枪（火焰温度1200℃）对样品进行火焰灼烧，测试烧穿时间，如1h未烧穿则停止测试，记录灼烧状态。
25.②
隔热测试：取300
×
200
×
3mm规格的气凝胶复合纤维毡作为样品，使用热台加热到800℃，将样品置于加热台面上，20min后测试样品的冷面温度。
26.测试结果：使用1200℃的火焰喷枪对样品灼烧1h，样品未烧穿，表明气凝胶复合纤维毡具有较好的防火性能；800℃加热20min，三个实施例中的样品冷面温度均低于220℃，冷热面温差超过580℃，表明气凝胶复合纤维毡具有优异的隔热效果。
27.实施例1：sio2气凝胶粉+硅酸铝纤维，耐火温度1300℃，1200℃火焰喷枪灼烧1h，未烧穿，800℃加热台加热20min后，冷面温度＜220℃；实施例2：sio2气凝胶粉+莫来石纤维，耐火温度1600℃，1200℃火焰喷枪灼烧1h，未烧穿，800℃加热台加热20min后，冷面温度＜220℃；实施例3：al2o3气凝胶粉+氧化锆纤维，耐火温度2000℃，1200℃火焰喷枪灼烧1h，未烧穿，800℃加热台加热20min后，冷面温度＜200℃；由上可见，实施例1和实施例2的隔热温度较实施例3略低，是因为sio2气凝胶粉的极限耐温较al2o3气凝胶粉低，在800℃下，sio2气凝胶的三维纳米网络结构受到一定破坏，隔热受到一定影响，而al2o3气凝胶的网络结构仍能保持稳定，隔热性能稳定。
28.实施例4气凝胶复合纤维毡，由下述重量份的原料制成：粒度为50-1000目的tio2气凝胶粉15份，直径为0.0001mm-3mm的预氧丝纤维50份，聚氨酯乳液12份，聚乙二醇5份，聚丙烯酸5份，ahp-95 1份，去离子水40份。
29.该气凝胶复合纤维毡的制备方法包括以下步骤：（1）按重量份称取各原料，然后将各原料加入分散机中60℃、2000转/min搅拌速度条件下搅拌1.5小时得到气凝胶复合纤维浆料；（2）将步骤（1）得到的气凝胶复合纤维浆料通过履带丝网压板控制厚度至5mm，然后置于100℃的干燥设备中干燥2小时得到气凝胶复合纤维毡。
30.实施例5气凝胶复合纤维毡，由下述重量份的原料制成：粒度为50-1000目的石墨烯气凝胶粉15份，直径为0.0001mm-3mm的碳纤维50份，丙烯酸乳液12份，聚乙二醇5份，聚丙烯酸钠5份，sp-95 1份，去离子水40份。
31.该气凝胶复合纤维毡的制备方法包括以下步骤：（1）按重量份称取各原料，然后将各原料加入分散机中60℃、2000转/min搅拌速度条件下搅拌1.5小时得到气凝胶复合纤维浆料；（2）将步骤（1）得到的气凝胶复合纤维浆料通过履带丝网压板控制厚度至5mm，然后置于100℃的干燥设备中干燥1小时得到气凝胶复合纤维毡。
32.实施例6
气凝胶复合纤维毡，由下述重量份的原料制成：粒度为50-1000目的sio2气凝胶粉15份，直径为0.0001mm-3mm的芳纶纤维50份，丙烯酸乳液12份，聚乙二醇5份，聚丙烯酸钙5份，甲基硅醇钾-醇胺混合液 1份，去离子水40份。
33.该气凝胶复合纤维毡的制备方法包括以下步骤：（1）按重量份称取各原料，然后将各原料加入分散机中60℃、2000转/min搅拌速度条件下搅拌1.5小时得到气凝胶复合纤维浆料；（2）将步骤（1）得到的气凝胶复合纤维浆料通过履带丝网压板控制厚度至5mm，然后置于100℃的干燥设备中干燥1.5小时得到气凝胶复合纤维毡。
34.实施例7气凝胶复合纤维毡，由下述重量份的原料制成：粒度为50-1000目的sio2气凝胶粉15份，直径为0.0001mm-3mm的聚酯纤维50份，丙烯酸乳液12份，聚乙二醇5份，十二烷基硫酸钠5份，amp-95 1份，去离子水40份。
35.该气凝胶复合纤维毡的制备方法包括以下步骤：（1）按重量份称取各原料，然后将各原料加入分散机中60℃、2000转/min搅拌速度条件下搅拌1.5小时得到气凝胶复合纤维浆料；（2）将步骤（1）得到的气凝胶复合纤维浆料通过履带丝网压板控制厚度至5mm，然后置于100℃的干燥设备中干燥2小时得到气凝胶复合纤维毡。
36.实施例8气凝胶复合纤维毡，由下述重量份的原料制成：粒度为50-1000目的sio2气凝胶粉15份，直径为0.0001mm-3mm的预氧丝纤维50份，丙烯酸乳液12份，聚乙二醇5份，聚乙烯醇5份，amp-95 1份，去离子水40份。
37.该气凝胶复合纤维毡的制备方法包括以下步骤：（1）按重量份称取各原料，然后将各原料加入分散机中60℃、2000转/min搅拌速度条件下搅拌1.5小时得到气凝胶复合纤维浆料；（2）将步骤（1）得到的气凝胶复合纤维浆料通过履带丝网压板控制厚度至5mm，然后置于100℃的干燥设备中干燥0.5小时得到气凝胶复合纤维毡。
38.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种气凝胶复合纤维毡，其特征在于：由下述重量份的原料制成：气凝胶粉5-30份，纤维20-80份，乳液10-20份，润湿剂1-10份，分散剂1-10份，调节剂1-10份，去离子水10-70份。2.根据权利要求1所述的一种气凝胶复合纤维毡，其特征在于：所述气凝胶粉为sio2气凝胶粉、tio2气凝胶粉、al2o3气凝胶粉、石墨烯气凝胶粉中的其中一种或几种，气凝胶粉体的粒度为50-1000目。3.根据权利要求1所述的一种气凝胶复合纤维毡，其特征在于：所述纤维为硅酸铝纤维、莫来石纤维、氧化锆纤维、预氧丝纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维中的其中一种或几种，纤维的直径为0.0001mm-3mm。4.根据权利要求1所述的一种气凝胶复合纤维毡，其特征在于：所述乳液为丙烯酸乳液、eva乳液、聚氨酯乳液中的其中一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种气凝胶复合纤维毡，其特征在于：所述润湿剂为聚乙二醇、三乙醇胺中的其中一种或两种。6.根据权利要求1所述的一种气凝胶复合纤维毡，其特征在于：所述分散剂为5040分散剂、六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇中的其中一种或几种。7.根据权利要求1所述的一种气凝胶复合纤维毡，其特征在于：所述调节剂为氨水、有机胺、amp-95、ahp-95、sp-95、甲基硅醇钾-醇胺混合液中的其中一种或几种。8.根据权利要求1-7任意一项所述的气凝胶复合纤维毡的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）按重量份称取各原料，然后将各原料加入分散机中搅拌0.5-2小时得到气凝胶复合纤维浆料；（2）将步骤（1）得到的气凝胶复合纤维浆料通过履带丝网压板控制厚度至0.3-15mm，然后置于干燥设备中干燥0.5-3小时得到气凝胶复合纤维毡。9.根据权利要求8所述的一种气凝胶复合纤维毡的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，分散机的搅拌温度为30-75℃，搅拌速度为500-3000转/min。10.根据权利要求8所述的一种气凝胶复合纤维毡的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，干燥设备的温度为40-120℃。

技术总结
本发明提供一种气凝胶复合纤维毡，下述重量份的原料制成：气凝胶粉5-30份，纤维20-80份，乳液10-20份，润湿剂1-10份，分散剂1-10份，调节剂1-10份，去离子水10-70份。本发明还公开了该气凝胶复合纤维毡的制备方法。本发明提供的气凝胶复合纤维毡具有较好的防火隔热性能。的气凝胶复合纤维毡具有较好的防火隔热性能。


技术研发人员：王天赋 单文波 张飞勇 王中元
受保护的技术使用者：中凝科技（湖北）有限公司
技术研发日：2021.11.22
技术公布日：2022/3/7