專利名稱：一種不掉粉夾層結(jié)構(gòu)超級絕熱氣凝膠復(fù)合材料的生產(chǎn)方法
一種不掉粉夾層結(jié)構(gòu)超級絕熱氣凝膠復(fù)合材料的生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于隔熱和隔音材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種在船舶艙室、車體、飛機、工業(yè)管道、建筑墻體等隔熱保溫領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用的不掉粉夾層結(jié)構(gòu)超級絕熱氣凝膠復(fù)合材料的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
氣凝膠是一種由納米量級膠?；蚋呔畚锓肿酉嗷ゾ奂瘶?gòu)成納米多孔骨架，并在孔洞中充滿氣態(tài)分散介質(zhì)的一種高分散固態(tài)材料，其孔隙率最高可達99%以上，孔洞和骨架尺寸一般在1-1OOnm之間，并且具有獨特的力、熱、光、電、聲等方面的性能，可廣泛應(yīng)用于保溫隔熱工程、粒子檢測器、高速粒子收集、催化劑及催化劑載體等方面。
氣凝膠具有低于不流動空氣的熱導(dǎo)率(略高于0.0lff/(m.K)，是世界上熱導(dǎo)率最低的固態(tài)材料)，是一種典型的超級絕熱材料。然而，自1931年美國的S.S.Kistler發(fā)明氣凝膠以來，其應(yīng)用一直局限于少數(shù)研究領(lǐng)域。其制備過程一般需要周期長、條件苛刻、不能連續(xù)生產(chǎn)、成本高的超臨界流體干燥技術(shù)，并且所得的純氣凝膠材料具有極低的模量和極其易碎的力學(xué)性質(zhì)，難以實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。此外，其極小、隨機、豐富的孔隙和富含硅羥基或烷氧基的表面導(dǎo)致氣凝膠材料極其親水，一旦接觸水，在巨大的表面張力差的作用下氣凝膠的納米骨架將被破壞，性能急劇降低。
美國新墨西哥大學(xué)的Brinker課題組和國內(nèi)同濟大學(xué)課題組采用表面修飾技術(shù)對氣凝膠進行常壓干燥，避免了超臨界流體干燥的高壓過程，大幅降低了生產(chǎn)成本。修飾后的氣凝膠還具有疏水或超疏水的性能，解決了其儲存和使用過程中的防水難題。而美國航空航天局的相關(guān)研究機構(gòu)采用纖維作為承力材料、氣凝膠為功能性基材的復(fù)合設(shè)計方案在全球范圍內(nèi)得到認可，解決了氣凝膠力學(xué)性能不好和極其易碎的難題，成為科研和工業(yè)界處理氣凝膠工程問題的重要方法。如專利“帶有纖維胎的氣凝膠復(fù)合材料”(ZL01820997.1)介紹了帶有纖維胎氣凝膠材料的制備方法；專利“納米多孔二氧化硅氣凝膠塊體的制備方法”(ZL 200410016049.2)介紹了氣凝膠與礦物或纖維骨架復(fù)合的多種方式；專利“一種硅鋁氣凝膠復(fù)合材料及其制備方法”(ZL 200910210998.7)介紹了硅鋁氧化物氣凝膠與纖維體的復(fù)合方法。
纖維復(fù)合氣凝膠大幅提高了氣凝膠的力學(xué)性能(強度、成型性、柔韌性)，但是由于纖維的分割作用，氣凝膠多以小顆粒的形式嵌入纖維體的縫隙中，表面的小顆粒在生產(chǎn)和使用過程中極易掉出。納米級的小顆粒對人有潛在的危害，并且隨著顆粒的脫落，氣凝膠基材料性能也會下降，將影響其使用效果和壽命。目前還尚未見有其它文獻和專利報道可以阻止氣凝膠基材料掉粉的方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不掉粉、外型美觀、不燃燒、可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的夾層結(jié)構(gòu)超級絕熱氣凝膠復(fù)合材料的生產(chǎn)方法。其基本思路在于采用粘結(jié)劑將無機防火布復(fù)合在氣凝膠基材料的外表面，在保持氣凝膠輕質(zhì)和超級絕熱性能的同時改善其力學(xué)特性，阻止掉粉，并使得材料外型美觀。顯然，采用其它布、紙、板類材料與氣凝膠基材料進行夾層復(fù)合的方式來制造輕質(zhì)超級絕熱復(fù)合材料也屬于本發(fā)明的保護范圍。具體內(nèi)容如下: 本發(fā)明提出了一種不掉粉夾層結(jié)構(gòu)超級絕熱氣凝膠復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，采用夾層粘結(jié)的方式，具體步驟如下: (1)將氣凝膠基材料進行軋制，去除表面易脫落的粉末或顆粒； (2)向步驟(I)所得的氣凝膠基材料表面均勻涂覆粘結(jié)劑，將無機防火布均勻、平整的粘接在氣凝膠基材料外表面；或在無機防火布上涂覆粘結(jié)劑，將其均勻、平整的粘接在氣凝膠基材料外表面； (3)將步驟(2)所得夾層復(fù)合材料經(jīng)過固化后，即獲得不掉粉、外型美觀的納米多孔氣凝膠夾層結(jié)構(gòu)輕質(zhì)超級絕熱復(fù)合材料。
本發(fā)明中，步驟(I)中的氣凝膠基材料為以氣凝膠為保溫隔熱基材的氈、毯或板復(fù)合材料中任一種。
本發(fā)明中，步驟(2)中的粘結(jié)劑為硅酸鹽、磷酸鹽、氧化物、硼酸鹽無機膠黏劑中任一種，或樹脂、橡膠有機膠黏劑中任一種。
本發(fā)明中，步驟(2)中的無機防火布為玻纖基防火布、鐵氟龍防火布或石棉基防火布中任一種。
本發(fā)明涉及的方法適用面廣、原料易得、成本低廉，制造的氣凝膠夾層結(jié)構(gòu)輕質(zhì)超級絕熱復(fù)合材料具有不掉粉、美觀、工藝簡單、安全、環(huán)保、使用壽命長等優(yōu)點，對于船舶艙室、車體、飛機、工業(yè)管道、建筑墻體等隔熱保溫領(lǐng)域具有重要的意義。


圖1為本發(fā)明絕熱氣凝膠結(jié)構(gòu)圖示。
圖2玻纖防火布貼面氣凝膠夾層板示意圖。
圖3鐵氟龍防火布貼面氣凝膠夾層套塊結(jié)構(gòu)圖。
圖中標(biāo)號:1為氣凝膠材料，2為無機防火布，3為粘結(jié)劑。具體實施方式

以下通過實施例 及附圖進一步具體說明本發(fā)明。(各原料均為市售原料) 實施例1:玻纖防火布貼面氣凝膠夾層板的制造 將氣凝膠基板材進行軋制，去除表面易脫落的粉末或顆粒。接著將預(yù)處理后的氣凝膠基材料I表面均勻涂覆硅酸鹽或磷酸鹽無機粘結(jié)劑，將玻纖基防火布2均勻、平整的粘接在氣凝膠基材料外表面。經(jīng)固化后，即獲得玻纖防火布貼面氣凝膠夾層板，產(chǎn)品示意圖如圖2所示。夾層板的密度約為170 1^/1113，熱導(dǎo)率僅為0.015 W/m.K，與氣凝膠基材的性能參數(shù)相同。
實施例2:鐵氟龍防火布貼面氣凝膠夾層套塊的制造 將氣凝膠基板材進行軋制，去除表面易脫落的粉末或顆粒。將板材切割成設(shè)計的尺寸，再在設(shè)計好形狀和尺寸的鐵氟龍防火布2上涂覆氧化物無機粘結(jié)劑，與切割后的氣凝膠板材I按照設(shè)計復(fù)合，經(jīng)固化后，即獲得鐵氟龍防火布貼面氣凝膠夾層套塊，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。該套塊可以直接包覆在T型結(jié)構(gòu)上進行高效隔熱保溫。套塊的基本材料密度約為170 kg/m3，熱導(dǎo)率僅為0.015 W/m.K，與氣凝膠基材的性能參數(shù)相同。
實施例3:石棉防火布貼面氣凝膠夾層氈的制造 將氣凝膠基氈進行軋制，去除表面易脫落的粉末或顆粒。接著在石棉防火布上涂覆硼酸鹽無機粘結(jié)劑，將其均勻、平整的粘接在氣凝膠基材料外表面。經(jīng)固化后，即獲得石棉防火布貼面氣凝膠夾層氈。該夾層氈外觀平整、不掉粉，韌性增加。
實施例4:玻纖防火布貼面氣凝膠夾層毯的制造 將2mm氣凝膠基毯材料進行軋制，去除表面易脫落的粉末或顆粒。接著在玻纖防火布上涂覆樹脂或橡膠基有機粘結(jié)劑，將其均勻、平整的粘接在氣凝膠基材料外表面。經(jīng)固化后，即獲得玻纖防火布貼面氣凝膠夾層毯。該夾層毯厚度均勻、不掉粉，柔韌性較好，可隨意彎折。
以上所述的實施例僅為了說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點，其目的在于使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，本專利的范圍并不僅局限于上述具體實施例，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種不掉粉夾層結(jié)構(gòu)超級絕熱氣凝膠復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，其特征在于采用夾層粘結(jié)的方式，具體步驟如下: (1)將氣凝膠基材料進行軋制，去除表面易脫落的粉末或顆粒； (2)向步驟(I)所得的氣凝膠基材料表面均勻涂覆粘結(jié)劑，將無機防火布均勻、平整的粘接在涂覆有粘結(jié)劑的氣凝膠基材料外表面；或在無機防火布上涂覆粘結(jié)劑，將涂覆粘結(jié)劑的無機防火布均勻、平整的粘接在氣凝膠基材料外表面，得到夾層復(fù)合材料； (3)將步驟(2)所得夾層復(fù)合材料經(jīng)過固化后，即獲得不掉粉、外型美觀的納米多孔氣凝膠夾層結(jié)構(gòu)輕質(zhì)超級絕熱復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(I)中所述的氣凝膠基材料為以氣凝膠為保溫隔熱基材的氈、毯或板中任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(2)中所述的粘結(jié)劑采用無機膠黏劑或有機膠黏劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述無機膠黏劑為硅酸鹽、磷酸鹽、氧化物或硼酸鹽中任一種，所述有機膠黏劑為樹脂或橡膠中任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(2)中所述的無機防火布為玻纖基防火布、鐵氟龍防火布或石棉基防火布中任一種。
全文摘要
本發(fā)明屬于隔熱和隔音材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種不掉粉夾層結(jié)構(gòu)超級絕熱氣凝膠復(fù)合材料的生產(chǎn)方法。本發(fā)明在納米多孔氣凝膠材料外表面粘貼無機防火布，在保持氣凝膠材料輕質(zhì)和超級絕熱等性能的同時解決了其極易掉粉的問題，避免其生產(chǎn)和使用過程中納米粉塵的產(chǎn)生，使之更加安全、健康、環(huán)保，使用壽命也更長。此外，由于該夾層材料可選擇的外層無機防火布種類較多，可方便的進行外觀設(shè)計，并且相對未復(fù)合的氣凝膠材料來說更加平整、均勻，外型更加美觀。本發(fā)明具有原料便宜易得、制造過程安全簡單、成本低廉等特點，所得到的材料兼具納米多孔材料隔熱性能優(yōu)良和普通材料結(jié)實耐用的優(yōu)點，在船舶艙室、車體、飛機、工業(yè)管道、建筑墻體等隔熱保溫領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
文檔編號B32B37/12GK103192582SQ2013101220
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者杜艾, 王志平, 沈軍, 奚蓮英, 倪星元, 張志華 申請人:上海大音希聲新型材料有限公司