本發(fā)明屬于隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種疏水改性劑及用疏水改性劑制備氣凝膠絕熱氈的方法。

背景技術(shù)：

目前氣凝膠絕熱氈的生產(chǎn)所使用的改性原料基本為硅烷偶聯(lián)劑，主要為三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷以及六甲基二硅氧烷等，此類化學(xué)物質(zhì)屬于易燃和對有毒，按照國家環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)屬于限制排放，這不僅對環(huán)境存在污染，也制約了氣凝膠絕熱氈的制造和發(fā)展，提高了產(chǎn)品成本和價格，氣凝膠絕熱氈至今無法被廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)以上問題，本發(fā)明其一目的是提供一種能夠代替硅烷偶聯(lián)劑使用于制備氣凝膠絕熱氈的經(jīng)濟(jì)環(huán)保的疏水改性劑；

其二目的是提供一種利用上述疏水改性劑制備氣凝膠絕熱氈的方法。

根據(jù)本發(fā)明的疏水改性劑，包括蓖麻油和油酸酰胺，所述蓖麻油和油酸酰胺的重量比為6.8-7.5：2.5-3.2。

根據(jù)本發(fā)明的用于氣凝膠絕熱氈的疏水改性劑安全環(huán)保，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅烷偶聯(lián)劑作為氣凝膠絕熱氈的疏水改性劑，減少了危險化學(xué)品的使用和污染排放，使氣凝膠絕熱氈的生產(chǎn)更加環(huán)保、安全，經(jīng)濟(jì)。

根據(jù)本發(fā)明的疏水改性劑，所述蓖麻油和油酸酰胺的重量比為7.2：2.8。

根據(jù)本發(fā)明的利用所述的疏水改性劑制備氣凝膠絕熱氈的方法，包括以下步驟：

(1)配制氣凝膠前置液；

(2)氣凝膠復(fù)合絕熱氈的成型：將絕熱氈浸漬于步驟(1)得到的氣凝膠前置液中，使絕熱氈均勻吸附所述氣凝膠前置液，得到氣凝膠復(fù)合絕熱氈；

(3)溶劑置換：將步驟(2)中得到的氣凝膠復(fù)合絕熱氈置于置換液中進(jìn)行溶劑置換；

(4)改性：將經(jīng)步驟(3)溶劑置換后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈置于所述的疏水改性劑中進(jìn)行改性處理；

(5)陳化：經(jīng)步驟(4)改性后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈冷卻至27-28℃，然后放置陳化，使氣凝膠進(jìn)一步成形；

(6)干燥：將經(jīng)步驟(5)陳化后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈進(jìn)行干燥，完成所述氣凝膠絕熱氈的制備。

根據(jù)本發(fā)明的制備氣凝膠絕熱氈的方法，優(yōu)化了制備原料和工藝，使原料的選擇更加安全環(huán)保，操作工藝簡單，且大大降低了生產(chǎn)成本，制得的氣凝膠絕熱氈絕熱性能也進(jìn)一步得到提高，燃燒等級達(dá)到a1等級，導(dǎo)熱系數(shù)小于7.715w/m.k。

根據(jù)本發(fā)明的制備氣凝膠絕熱氈的方法，為了得到性能優(yōu)異的納米孔氣凝膠，保證得到的所述氣凝膠絕熱氈絕熱性能優(yōu)異、均一，在所述步驟(1)中，配制方法為，將有機(jī)硅溶液和異丙醇按照1:1.3-1.8的重量比均勻混合后，用醋酸調(diào)節(jié)ph為3-4，配制得到所述氣凝膠前置液。

根據(jù)本發(fā)明的制備氣凝膠絕熱氈的方法，為了保證得到的氣凝膠絕熱氈性能均一、穩(wěn)定，使所述絕熱氈能夠均勻吸附所述氣凝膠前置液，在所述步驟(2)中，所述絕熱氈與氣凝膠前置液的重量比為1:2-5。

根據(jù)本發(fā)明的制備氣凝膠絕熱氈的方法，為了形成性能穩(wěn)定、優(yōu)異的氣凝膠在所述步驟(3)中，所述置換液包括重量比為7-9:11-13的甘油和聚氧化乙烯。

根據(jù)本發(fā)明的制備氣凝膠絕熱氈的方法，為了保證氣凝膠有效形成，將原氣凝膠前置液中的溶劑置換完全，溶劑置換的效率及在所述步驟(3)中，置換溫度為68-87℃。

為了將原異丙醇和水置換完全，所述溶劑置換進(jìn)行3-5次。

根據(jù)本發(fā)明的制備氣凝膠絕熱氈的方法，為了得到的所述氣凝膠絕熱氈具有良好的疏水性，疏水改性處理有效進(jìn)行，在所述步驟(4)中，在115-125℃，改性處理2-3小時。

根據(jù)本發(fā)明的制備氣凝膠絕熱氈的方法，為了減少所述氣凝膠絕熱氈在干燥過程中出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象，干燥前需將經(jīng)步驟(4)改性處理后的氣凝膠絕熱氈進(jìn)行常溫27-28℃陳化處理，在所述步驟(5)中，放置陳化的時間為2-3小時。

根據(jù)本發(fā)明的制備氣凝膠絕熱氈的方法，為了有效快速干燥，保證生產(chǎn)效率，同時不影響氣凝膠絕熱氈的使用性能，沒有開裂脫層等現(xiàn)象，在所述步驟(6)中，在277-227℃干燥1-2小時。

根據(jù)本發(fā)明的制備氣凝膠絕熱氈的方法，綜合絕熱性能、與氣凝膠的配合關(guān)系以及經(jīng)濟(jì)性，在步驟(2)中，所述絕熱氈為硅酸鋁纖維氈、玻璃纖維、泡沫石棉中的一種。

根據(jù)本發(fā)明的制備氣凝膠絕熱氈的方法，為了保證改性過程中不受其他雜質(zhì)的影響，保證疏水改性效果，在步驟(3)中以16-27wt％的乙醇水溶液在37-47℃下對溶劑置換后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈進(jìn)行溶劑清洗2-3次，所述乙醇水溶液與溶劑置換后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈的重量比為2-2.5:1。

本發(fā)明的有益效果：

根據(jù)本發(fā)明的用于氣凝膠絕熱氈的疏水改性劑，包括重量比為6.8-7.5：2.5-3.2的蓖麻油和油酸酰胺。代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅烷偶聯(lián)劑作為氣凝膠絕熱氈的疏水改性劑，減少了危險化學(xué)品的使用和污染排放，使氣凝膠絕熱氈的生產(chǎn)更加環(huán)保、安全，經(jīng)濟(jì)。

根據(jù)本發(fā)明的利用所述疏水改性劑制備氣凝膠絕熱氈的方法，不僅優(yōu)化了制備原料和工藝，使原料的選擇更加安全環(huán)保，而且操作工藝也更為簡單，生產(chǎn)周期大大縮短，且大大降低了生產(chǎn)成本，制得的氣凝膠絕熱氈絕熱性能也進(jìn)一步得到提高，最高使用溫度達(dá)到757℃，燃燒等級達(dá)到a1等級，導(dǎo)熱系數(shù)小于7.715w/m.k，明顯優(yōu)于一般的氣凝膠隔熱產(chǎn)品。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

用于氣凝膠絕熱氈的疏水改性劑，包括重量比為6.8：3.2的蓖麻油和油酸酰胺。

利用上述疏水改性劑制備氣凝膠絕熱氈的方法包括以下步驟：

選用硅酸鋁纖維氈為絕熱氈

(1)配制氣凝膠前置液：將有機(jī)硅溶液和異丙醇按照1:1.3的重量比均勻混合后，用醋酸調(diào)節(jié)ph為4，配制得到所述氣凝膠前置液；

(2)氣凝膠復(fù)合絕熱氈的成型：將絕熱氈浸漬于步驟(1)得到的氣凝膠前置液中，使絕熱氈均勻吸附所述氣凝膠前置液，得到氣凝膠復(fù)合絕熱氈，所述絕熱氈與氣凝膠前置液的重量比為1:2；

(3)溶劑置換：將步驟(2)中得到的氣凝膠復(fù)合絕熱氈置于置換液中在87℃溫度下進(jìn)行溶劑置換，所述置換液包括重量比為7：13的甘油和聚氧化乙烯；

(4)改性：取經(jīng)步驟(3)溶劑置換后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈在所述疏水改性劑中，在115℃下改性處理時間為3小時；

(5)陳化：經(jīng)步驟(4)改性后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈冷卻至27℃后放置陳化3小時；

(6)干燥：將經(jīng)步驟(5)陳化后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈在277℃下干燥2小時，完成所述氣凝膠絕熱氈的制備。

實(shí)施例2

用于氣凝膠絕熱氈的疏水改性劑，包括重量比為7.5：2.5的蓖麻油和油酸酰胺。

利用上述疏水改性劑制備氣凝膠絕熱氈的方法包括以下步驟：

選用玻璃纖維氈為絕熱氈

(1)配制氣凝膠前置液：將所述有機(jī)硅溶液和異丙醇按照1:1.8的重量比均勻混合后，用醋酸調(diào)節(jié)ph為3，配制得到所述氣凝膠前置液；

(2)氣凝膠復(fù)合絕熱氈的成型：將絕熱氈浸漬于步驟(1)得到的氣凝膠前置液中，使絕熱氈均勻吸附所述氣凝膠前置液，得到氣凝膠復(fù)合絕熱氈，所述絕熱氈與氣凝膠前置液的重量比為1:5；

(3)溶劑置換：將步驟(2)中得到的氣凝膠復(fù)合絕熱氈置于置換液中在68℃溫度下進(jìn)行溶劑置換，，所述置換液包括重量比為9：11的甘油和聚氧化乙烯；然后用27wt％的乙醇水溶液在37℃的條件下對溶劑置換后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈進(jìn)行溶劑清洗3次，所述乙醇水溶液與溶劑置換后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈的重量比為2:1；

(4)改性：取經(jīng)步驟(3)溶劑置換后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈在所述疏水改性劑中，在125℃改性處理時間為2小時；

(5)陳化：經(jīng)步驟(4)改性后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈冷卻至28℃后放置陳化2小時；

(6)干燥：將經(jīng)步驟(5)陳化后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈在227℃干燥1小時，完成所述氣凝膠絕熱氈的制備。

實(shí)施例3

用于氣凝膠絕熱氈的疏水改性劑，包括重量比為7.2：2.8的蓖麻油和油酸酰胺。

利用上述疏水改性劑制備氣凝膠絕熱氈的方法包括以下步驟：

選用泡沫石棉為絕熱氈

(1)配制氣凝膠前置液：將有機(jī)硅溶液和異丙醇按照1:1.5的重量比均勻混合后，用醋酸調(diào)節(jié)ph為4，配制得到所述氣凝膠前置液；

(2)氣凝膠復(fù)合絕熱氈的成型：將絕熱氈浸漬于步驟(1)得到的氣凝膠前置液中，使絕熱氈均勻吸附所述氣凝膠前置液，得到氣凝膠復(fù)合絕熱氈，所述絕熱氈與氣凝膠前置液的重量比為1:3；

(3)溶劑置換：將步驟(2)中得到的氣凝膠復(fù)合絕熱氈置于置換液中在75℃溫度下進(jìn)行溶劑置換，所述置換液包括重量比為8：12的甘油和聚氧化乙烯；然后用16wt％的乙醇水溶液在47℃的條件下對溶劑置換后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈進(jìn)行溶劑清洗2次，所述乙醇水溶液與溶劑置換后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈的重量比為2.5:1；

(4)改性：取經(jīng)步驟(3)溶劑置換后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈在所述疏水改性劑中，在127℃下改性處理時間為2小時；

(5)陳化：經(jīng)步驟(4)改性后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈冷卻至25℃后放置陳化3小時；

(6)干燥：將經(jīng)步驟(5)陳化后的氣凝膠復(fù)合絕熱氈在217℃下干燥1小時，完成所述氣凝膠絕熱氈的制備。

實(shí)驗例

以上實(shí)施例得到的氣凝膠復(fù)合絕熱氈的sio2氣凝膠納米孔分布均勻，孔徑尺寸小于47nm，導(dǎo)熱系數(shù)小于7.715w/m.k，最高使用溫度達(dá)到757℃，燃燒等級達(dá)到a1級，孔隙率為96-99％，且與使用傳統(tǒng)的疏水材料相比生產(chǎn)成本降低47-57％。

故本發(fā)明得到的所述疏水改性劑用于制備氣凝膠復(fù)合絕熱氈不僅達(dá)到了安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)成本降低的作用，還使得到的所述氣凝膠復(fù)合絕熱氈的絕熱性能得到了更加穩(wěn)定、均一的提高。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。