本發(fā)明涉及氣凝膠，具體涉及一種氣凝膠復合材料及其常壓連續(xù)化生產(chǎn)方法。

背景技術：

1、氣凝膠具有非常高的孔隙率和非常大的比表面積，同時具有低密度、底導熱系數(shù)等特點，目前主要是將經(jīng)催化的溶膠與纖維氈進行復合，將經(jīng)催化的溶膠浸入到纖維氈中經(jīng)過凝膠、置換、超臨界干燥而形成的氣凝膠復合材料進行使用。

2、現(xiàn)有生產(chǎn)過程對于氣凝膠復合材料的生產(chǎn)是斷續(xù)的，極少有將整體形成一個連續(xù)生產(chǎn)線進行的，這是由于其浸膠、老化、置換等均需要大量時間，從而無法形成連續(xù)生產(chǎn)線。同時現(xiàn)有制備過程中一般都需要通過超臨界干燥進行干燥處理，一般都需要一定的壓力設置和較長的干燥時間，因此長時間浸膠、老化、置換和高壓處理，給連續(xù)生產(chǎn)線生產(chǎn)帶來很大難度。

3、中國發(fā)明專利公開文本cn109574622a公開了一種耐高溫二氧化硅氣凝膠保溫氈的制備方法，通過設置以工業(yè)硅酸鈉為原料，采用纖維耦合，然后再經(jīng)常溫水洗除雜、溶劑乙醇連續(xù)循環(huán)置換，最后常壓干燥，制備了二氧化硅氣凝膠保溫氈，但是其制備過程中，是將纖維氈放入模具中然后噴灑溶膠而進行溶膠與纖維氈的復合，其也是無法實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)線的生產(chǎn)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對上述現(xiàn)有氣凝膠制備工藝存在的問題，提出了在保證氣凝膠復合材料性能和質(zhì)量的情況下，實現(xiàn)氣凝膠復合材料常壓連續(xù)化生產(chǎn)的制備方法，具體為一種氣凝膠復合材料的常壓連續(xù)化生產(chǎn)裝置。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的氣凝膠復合材料常壓連續(xù)化生產(chǎn)的裝置所采用的技術方案是：

3、一種氣凝膠復合材料的常壓連續(xù)化生產(chǎn)方法，包括如下步驟：

4、s1，制備溶膠和縮聚劑，將烷基硅氧烷、水、醇以及水解劑加入到溶液混合部件的攪拌罐i內(nèi)，得到第一溶液，將硅溶膠、水以及季銨鹽化合物加入到溶液混合部件的攪拌罐ii內(nèi)，得到第二溶液，將第二溶液加入到制得的第一溶液的攪拌罐i內(nèi)，得到溶膠。

5、將水和堿性物混合后進行攪拌后，得到縮聚劑。

6、s2，放卷，通過放卷機對基材卷料進行放卷，將基材卷料展開至傳輸部件中并連續(xù)向前移動。

7、s3，對沖負壓浸膠，將步驟s1中制備得到的溶膠和縮聚劑分別通過相對設置的高壓輸入口以對沖的方式導入到對沖負壓浸膠部件的混合腔內(nèi)進行對沖混合；然后將對沖混合后的催化溶膠通過混合腔的輸出口導入到通過步驟s2放卷機放卷且導入到對沖負壓浸膠部件中的基材上，且在基材下部空間設置負壓，通過負壓將混合腔的導出口排到基材上的催化溶膠與基材進行均勻浸漬，得到浸膠處理后的含有催化溶膠的復合基材。

8、s4，凝膠，將步驟s3浸膠處理后的含有催化溶膠的復合基材連續(xù)輸送到凝膠定厚裝置中，通過對含有催化溶膠的復合基材進行輥壓和整平，且通過設置輥壓過程中的間隙厚度而對含有催化溶膠的復合基材進行定厚及凝膠操作。

9、s5，老化，將步驟s4凝膠處理之后得到的復合凝膠體連續(xù)輸送到微波老化隧道部件中，在微波老化隧道部件中對復合凝膠體實施微波加熱，得到老化處理的復合凝膠體。

10、s6，溶劑置換，將步驟s5中得到的老化處理的復合凝膠體連續(xù)輸送到通過設置有微波處理裝置或超聲波處理裝置的置換隧道部件中，通過置換液而對復合凝膠體中的水進行置換。

11、s7，常壓微波干燥，將步驟s6溶劑置換處理后得到的復合凝膠體連續(xù)輸送到微波干燥隧道機中，在微波干燥隧道機中對復合凝膠體實施微波加熱，得到干燥處理的氣凝膠復合材料。

12、s8，熱風烘干，將步驟s7微波干燥后得到的氣凝膠復合材料連續(xù)輸送到熱風烘干隧道機中，通過熱風與連續(xù)輸送入的氣凝膠復合材料行進方向呈非平行的角度進行快速加熱烘干處理。

13、s9，收卷，通過收卷裝置將步驟s8熱風烘干后得到的氣凝膠復合材料卷繞成卷，得到氣凝膠復合材料產(chǎn)品。

14、步驟s2至步驟s9為連續(xù)非間斷的流水線生產(chǎn)。

15、作為優(yōu)選，步驟s4替換為：

16、s4，凝膠，將步驟s3浸膠處理后的含有催化溶膠的復合基材連續(xù)傳輸?shù)侥z裝置中，通過對含有催化溶膠的復合基材進行輥壓和整平，實現(xiàn)對含有催化溶膠的復合基材進行凝膠處理。

17、作為優(yōu)選，步驟s1中，烷基硅氧烷、水、醇溶劑以及水解劑在攪拌罐i內(nèi)混合攪拌4～6h，得到第一溶液，硅溶膠、水以及季銨鹽化合物在攪拌罐ii內(nèi)混合攪拌0.5～4h，得到第二溶液，將第二溶液加入到制得的第一溶液的攪拌罐i內(nèi)混合攪拌0.2～2h，得到溶膠；水和堿混合后進行攪拌的時長為5～20min。

18、作為優(yōu)選，步驟s3中，對沖混合的時間為2～20s。

19、作為優(yōu)選，步驟s4中，進行定厚操作的同時，在0.5～5min內(nèi)實現(xiàn)凝膠。

20、作為優(yōu)選，步驟s5中，微波加熱的溫度控制在55～65℃，微波老化的時間為21～60min。

21、作為優(yōu)選，步驟s6中，微波處理裝置或超聲波處理裝置進行加熱時的微波加熱或超聲波加熱的溫度控制在55～65℃，循環(huán)置換處理時間為20～58min。

22、作為優(yōu)選，步驟s7中，微波加熱的溫度控制在65～120℃，微波干燥時間為20～60min。

23、作為優(yōu)選，步驟s8中，熱風與氣凝膠復合材料行進方向呈垂直的角度進行快速加熱烘干處理。

24、作為優(yōu)選，步驟s8中，熱風溫度控制為85～180℃，熱風烘干的處理時間為18～62min；

25、作為優(yōu)選，步驟s2中，放卷的前進速度為3～10m/min.

26、作為優(yōu)選，步驟s3中，溶膠通過柱塞泵泵入到混合腔中，控制溶膠泵入的壓力為0.3～10mpa，縮聚劑通過柱塞泵泵入到混合腔中，控制縮聚劑泵入的壓力為0.5～11mpa；基材下部空間負壓的壓力為-5～-70.0kpa。

27、作為優(yōu)選，步驟s3中，混合腔的排出口為設置有狹縫的涂膠頭；

28、作為優(yōu)選，步驟s4中，在對含有催化溶膠的復合基材進行輥壓和整平之前先將含有催化溶膠的復合基材在預凝膠箱中通過熱水的加熱而進行預凝膠處理，熱水加熱的溫度為35～45℃，凝膠定厚裝置將復合凝膠體的厚度控制至0.5～15mm，厚度精度±0.15mm。

29、作為優(yōu)選，在步驟s4與步驟s5之間、步驟s5與步驟s6之間、步驟s6與步驟s7之間以及步驟s7與步驟s8之間均設置有液封密封裝置，所述液封裝置的內(nèi)部充設有液體，且在液封裝置的內(nèi)頂部設置有底部浸入到充設的液體內(nèi)部的豎向隔板，復合凝膠體或氣凝膠復合材料從液封裝置的入口連續(xù)輸送入到液封裝置中，在液封裝置內(nèi)設置導輥的傳導下，通過豎向隔板的一端進入到液體中并從豎向隔板下方的液體中通過，然后從豎向隔板的另一端離開液體，繼而通過液封裝置的出口連續(xù)輸送出，實現(xiàn)通過液封密封裝置將排入端和排出端之間的氣體實現(xiàn)密封隔離；在步驟s8與步驟s9之間設置有所述液封密封裝置或設置有惰性氣體密封裝置，所述惰性氣體密封裝置為在氣凝膠復合材料通過的部分充設有惰性氣體而將其它氣體排除在外的密封裝置。

30、作為優(yōu)選，在步驟s4與步驟s5之間、步驟s5與步驟s6之間、步驟s6與步驟s7之間的液封密封裝置中的液體為醇，在步驟s7與步驟s8之間的液封密封裝置中的液體為水。

31、一種氣凝膠復合材料，所述氣凝膠復合材料采用上述的常壓連續(xù)化生產(chǎn)方法制備得到，其中，所述氣凝膠復合材料為纖維氣凝膠復合材料(包括無機纖維氣凝膠復合材料、有機纖維氣凝膠復合材料)、有機發(fā)泡氣凝膠復合材料，所述氣凝膠復合材料的室溫下導熱系數(shù)為0.016～0.021w/m·k，比表面積為320～700m2/g，密度為100～250kg/m3。

32、所述氣凝膠復合材料優(yōu)選為玻璃纖維氣凝膠復合氈、陶瓷纖維氣凝膠復合氈、有機纖維氣凝膠復合材料和三聚氰胺發(fā)泡氣凝膠復合材料。

33、本發(fā)明的技術效果在于：

34、(1)通過設置對沖負壓浸膠步驟，首先通過柱塞泵等方式分別將溶膠和縮聚劑提供相對的高壓而實現(xiàn)在對沖負壓浸膠部件的混合腔內(nèi)進行對沖，在時間極短的對沖過程中實現(xiàn)高效混合，并且在對沖之后還具有一定的動能，能夠將催化溶膠均勻輸送入到基材的上表面，并且由于稍許的沖擊力的存在而進一步滲透到基材內(nèi)部，更加重要的是配合在基材下部設置有負壓，使得進一步的緩慢壓力使得催化溶膠能夠進一步均勻的滲透到基材的內(nèi)部以及靠下的部分，通過設置負壓浸膠裝置，產(chǎn)生的負壓加快將流到基材表面上的催化溶膠向基材中浸入的速度，顯著提高浸膠速度，且可控制溶膠的加入量和浸膠量，可以省去現(xiàn)有技術常用的浸膠池，同時由于重力的作用而使得在后續(xù)進一步傳送的過程中，經(jīng)催化的溶膠繼續(xù)滲透到基材的底部，從而實現(xiàn)了快速浸膠、連續(xù)浸膠且均勻浸膠的技術效果。通過設置對沖負壓浸膠方式，使得基材的傳送速度能夠穩(wěn)定控制在3～10m/min甚至更高的傳送速度。進一步的通過合理設置對沖壓力和負壓壓力，使得催化溶膠浸入基材的深度與基材的傳送速度達到很好的配合，從而強化了二者相互浸入的均勻度?，F(xiàn)有技術中浸膠是將纖維氈輸送入到盛放有催化溶膠的容器內(nèi)或澆注盤，將纖維氈浸入到催化溶膠內(nèi)，從而將纖維氈上下表面均涂覆有催化溶膠，但是由于后續(xù)要進行繼續(xù)處理，重力效果下，下表面涂覆的催化溶膠則無法浸入到纖維氈內(nèi)，從而均勻度欠佳，現(xiàn)有技術中的浸膠、涂膠等操作即使設定到該傳輸速度內(nèi)，其浸膠或涂膠的均勻性和深入度無法達到本發(fā)明的效果。

35、(2)通過在老化步驟、置換步驟和干燥步驟設置微波(或超聲波)處理，在老化階段通過原位直接快速加熱復合凝膠體，并且將溫度設置為55～65℃，顯著強化了老化效果；在置換步驟，通過微波或超聲波原位直接快速加熱復合凝膠體和置換液，且將溫度控制在55-65℃，顯著提高了置換液與復合凝膠體內(nèi)水的交換速度，置換時間可顯著縮短至60min內(nèi)(更優(yōu)縮短至30min內(nèi))，顯著提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)規(guī)模，并可實現(xiàn)連續(xù)化、自動化生產(chǎn)氣凝膠復合材料；通過微波將干燥溫度設置在65-120℃范圍，顯著提高溶劑在復合凝膠體表面的蒸發(fā)速率和復合凝膠體內(nèi)的溶劑向外表面的遷移速率，使得干燥時間可顯著縮短，顯著提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)規(guī)模，可實現(xiàn)氣凝膠復合材料的自動化生產(chǎn)。

36、(3)現(xiàn)有技術中即使部分連續(xù)生產(chǎn)，一般也采用氣封或其它形式的密封設置，這是由于其流水線傳送速度一般為2m/min，而本發(fā)明通過設置液封形式的密封裝置，使得在每個步驟之間，通過上部阻擋氣體流動而下部液體使得復合凝膠體或氣凝膠復合材料連續(xù)通過而使得各步驟之間的氣體不連通，同時結合在密封裝置入口和出口出設置高壓惰性氣體噴吹的氣封結構，實現(xiàn)了全流水線的高效密封。同時本發(fā)明設置的密封裝置，液體氣化之后的氣體也不會流出外部，而會繼續(xù)冷凝回到液體中，保證了液體量的相對穩(wěn)定，從而保證了流水線過程的連續(xù)性，減少了需要充設液體而中斷生產(chǎn)的次數(shù)。