本發(fā)明屬于氣凝膠復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

1、氣凝膠是具有納米多孔三位網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固體材料，被認(rèn)為是世界上密度最小的固體物質(zhì)，擁有極高孔洞率、極低的密度、高比表面積、超高孔體積率，因此被廣泛應(yīng)用到空間探測(cè)、阻燃隔熱、儲(chǔ)能、吸附、催化以及傳感等諸多領(lǐng)域。

2、氣凝膠復(fù)合材料是氣凝膠和纖維氈等基材通過(guò)原位復(fù)合形成的具有優(yōu)異性能的材料，除了具有導(dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)之外，還具有良好的拉伸強(qiáng)度和憎水性，是適用于新能源汽車及各種工業(yè)設(shè)備的理想隔熱保溫材料。

3、氣凝膠復(fù)合材料的制備一般包括基材及膠液準(zhǔn)備、浸膠、老化、疏水改性、超臨界干燥等步驟，申請(qǐng)公布號(hào)為cn116043540a的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種超薄氣凝膠復(fù)合材料快速改性制備方法，其是以濕法玻纖表面氈、玄武巖表面氈、陶瓷纖維氈等為基材，通過(guò)基材浸膠、老化、疏水改性、超臨界干燥制備超薄氣凝膠復(fù)合材料。

4、在濕凝膠干燥成為氣凝膠的過(guò)程中，內(nèi)部液態(tài)溶劑的汽化脫出使凝膠結(jié)構(gòu)承受巨大的毛細(xì)應(yīng)力。超臨界干燥過(guò)程通過(guò)超臨界流體消除了氣液界面，因此是目前最為理想的氣凝膠干燥手段。然而，目前的超臨界干燥方式只適用具有常規(guī)厚度，即厚度小于10mm的氣凝膠材料。制備超厚基材氣凝膠復(fù)合材料時(shí)，超臨界干燥的效率較低且難以干燥完全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，解決利用超臨界干燥制備厚度大于10mm的氣凝膠材料時(shí)，存在的干燥時(shí)間長(zhǎng)、干燥不完全的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，所述氣凝膠復(fù)合材料的軸向厚度大于10mm，采用包括以下步驟的方法進(jìn)行制備：

4、(1)制備帶孔濕凝膠復(fù)合材料；所述帶孔濕凝膠復(fù)合材料包括濕凝膠復(fù)合材料基體和開(kāi)設(shè)在所述濕凝膠復(fù)合材料基體上的貫穿孔；

5、(2)向貫穿孔內(nèi)塞入支撐物，所述支撐物具有連通孔結(jié)構(gòu)，然后將塞有支撐物的濕凝膠復(fù)合材料進(jìn)行超臨界干燥，之后取出支撐物，再經(jīng)后加工得到超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料。

6、本發(fā)明的超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，以帶有連通孔的支撐物對(duì)濕凝膠復(fù)合材料進(jìn)行超臨界干燥時(shí)的支撐，連通孔結(jié)構(gòu)可有效提高超臨界干燥的干燥程度，并使孔的形狀得以保持。

7、超臨界干燥后以貫穿孔為中心，進(jìn)行裁切等后加工，可得到超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料。

8、優(yōu)選地，所述帶孔濕凝膠復(fù)合材料為片狀，貫穿孔的數(shù)量有多個(gè)。采用該方式，由于片狀帶孔濕凝膠復(fù)合材料上有多個(gè)貫穿片材兩側(cè)面的貫穿孔，最終可相應(yīng)制得多個(gè)產(chǎn)品，可提高生產(chǎn)效率及制品的一致性。

9、優(yōu)選地，所述貫穿孔的孔徑為1～5cm。對(duì)于孔徑1～5cm的超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料，其生產(chǎn)難度大，獲得干燥徹底的產(chǎn)品的難度更大，因而更能體現(xiàn)方法的適用性。

10、優(yōu)選地，所述支撐物為與所述貫穿孔結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的筒形，筒形支撐物的筒壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)孔。采用筒形支撐物設(shè)計(jì)，筒壁上的孔及筒形物的中心孔形成大型連通孔結(jié)構(gòu)，更有利于超臨界干燥的進(jìn)行，而且筒形支撐物的質(zhì)量更輕，在材料的轉(zhuǎn)運(yùn)方面更具優(yōu)勢(shì)。筒形的具體形式視貫穿孔的形狀而定，可以為圓形、方形或其他異形結(jié)構(gòu)。

11、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述貫穿孔為圓形，筒形支撐物為圓管，圓管的管壁上開(kāi)有多個(gè)孔。圓形貫穿孔及圓管形式的筒形物，適合于多數(shù)產(chǎn)品，而且設(shè)計(jì)形式最為簡(jiǎn)單有效。

12、優(yōu)選地，所述帶孔濕凝膠復(fù)合材料的制備包括：先在基材上開(kāi)孔，然后向孔內(nèi)塞入可移除物，再進(jìn)行濕凝膠復(fù)合，形成濕凝膠復(fù)合材料，然后將所述可移除物移除，形成所述貫穿孔，得到所述帶孔濕凝膠復(fù)合材料。雖然可以采用先制備濕凝膠復(fù)合材料再開(kāi)孔的方式制備帶孔濕凝膠復(fù)合材料，但整體的工藝性及操作的便捷性、開(kāi)孔效果方面不及上述設(shè)計(jì)。采用上述設(shè)計(jì)，可移除物能夠防止在孔位置形成濕凝膠，對(duì)濕凝膠的形成過(guò)程干擾最小，有利于獲得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的氣凝膠復(fù)合材料。

13、優(yōu)選地，所述可移除物為與孔的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的筒形。采用筒形可移除物，與基材的匹配性能好，質(zhì)輕，且易于與材料一致性移動(dòng)。

14、進(jìn)一步優(yōu)選地，基材上的孔為圓形，筒形可移除物為圓管。圓形孔及圓管(圓管的管壁上不帶孔)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單有效，適合多數(shù)產(chǎn)品。

15、優(yōu)選地，所述氣凝膠材料包括基材，所述基材選自三聚氰胺泡棉、預(yù)氧絲氈、陶瓷纖維氈或玻纖氈。以上氈類基材，成本較低，整體復(fù)合效果良好。

16、優(yōu)選地，所述基材的厚度為20mm～40mm。一般而言，20mm～40mm的基材厚度能夠滿足產(chǎn)品需求，且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及尺寸穩(wěn)定性良好。

技術(shù)特征：

1.一種超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述氣凝膠復(fù)合材料的軸向厚度大于10mm，采用包括以下步驟的方法進(jìn)行制備：

2.如權(quán)利要求1所述的超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述帶孔濕凝膠復(fù)合材料為片狀，貫穿孔的數(shù)量有多個(gè)。

3.如權(quán)利要求1或2所述的超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述貫穿孔的孔徑為1～5cm。

4.如權(quán)利要求1所述的超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述支撐物為與所述貫穿孔結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的筒形，筒形支撐物的筒壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)孔。

5.如權(quán)利要求4所述的超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述貫穿孔為圓形，筒形支撐物為圓管，圓管的管壁上開(kāi)有多個(gè)孔。

6.如權(quán)利要求1所述的超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述帶孔濕凝膠復(fù)合材料的制備包括：先在基材上開(kāi)孔，然后向孔內(nèi)塞入可移除物，再進(jìn)行濕凝膠復(fù)合，形成濕凝膠復(fù)合材料，然后將所述可移除物移除，形成所述貫穿孔，得到所述帶孔濕凝膠復(fù)合材料。

7.如權(quán)利要求6所述的超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述可移除物為與孔的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的筒形。

8.如權(quán)利要求7所述的超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，基材上的孔為圓形，筒形可移除物為圓管。

9.如權(quán)利要求1或6所述的超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述氣凝膠材料包括基材，所述基材選自三聚氰胺泡棉、預(yù)氧絲氈、陶瓷纖維氈或玻纖氈。

10.如權(quán)利要求9所述的超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述基材的厚度為20mm～40mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于氣凝膠復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法。所述氣凝膠復(fù)合材料的軸向厚度大于10mm，其制備包括：(1)制備帶孔濕凝膠復(fù)合材料；所述帶孔濕凝膠復(fù)合材料包括濕凝膠復(fù)合材料基體和開(kāi)設(shè)在所述濕凝膠復(fù)合材料基體上的貫穿孔；(2)向貫穿孔內(nèi)塞入支撐物，所述支撐物具有連通孔結(jié)構(gòu)，然后將塞有支撐物的濕凝膠復(fù)合材料進(jìn)行超臨界干燥，之后取出支撐物，再經(jīng)后加工得到超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料。本發(fā)明的超厚筒形氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，以帶有連通孔的支撐物對(duì)濕凝膠復(fù)合材料進(jìn)行超臨界干燥時(shí)的支撐，連通孔結(jié)構(gòu)可有效提高超臨界干燥的干燥程度，并使孔的形狀得以保持。

技術(shù)研發(fā)人員：袁巧靈,羅肖寧,張祖瓊,常穩(wěn),郭子慶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南愛(ài)彼愛(ài)和新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9