【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及耐熱材料，尤其涉及一種玄武巖纖維sio2氣凝膠復合隔熱材料的制備方法。
技術(shù)介紹
1、sio2氣凝膠是由三維納米顆粒骨架和納米級孔洞組成的多孔材料，具有低密度、高孔隙率、高比表面積、低導熱系數(shù)和耐火性強等特點，為傳統(tǒng)保溫材料帶來了新的發(fā)展機遇，廣泛應用于建筑領(lǐng)域、交通領(lǐng)域(動力電池、排氣管等)，如sio2氣凝膠絕熱氈、sio2氣凝膠隔熱涂料、sio2氣凝保溫砂漿和sio2氣凝膠保溫混凝土等。sio2氣凝膠雖然擁有諸多優(yōu)異特性，但力學性能較差，為了提高sio2氣凝膠的力學性能，通常方法為纖維摻雜，以纖維作為增強材料，以提高sio2氣凝膠產(chǎn)品的力學性能，同時保證其優(yōu)異的保溫性能，常用的增強纖維主要有玻璃纖維、陶瓷纖維、碳纖維等。
2、現(xiàn)有專利cn109019597a公開了一種纖維素/氧化石墨烯碳氣凝膠的制備方法及其應用，通過將亞麻漿加入到預冷的氫氧化鈉/尿素水溶液中，得到均勻的纖維素溶液，再加入氧化石墨烯混勻后，加熱使其凝膠化，凍干后，進行真空環(huán)境下的高溫碳化處理，得到纖維素/氧化石墨烯碳氣凝膠，可以用作電極材料和吸附材料，但是，該氣凝膠的力學性能差，比表面積小，難以推廣應用。
3、現(xiàn)有專利cn115108809b本專利技術(shù)提供了一種改性氧化硅氣凝膠隔熱復合材料的制備方法，以有機硅源和無機鋁源(陶瓷纖維、硅酸鋁纖維、石英纖維等)為前驅(qū)體，采用酸堿兩步催化法制備改性氧化硅溶膠；現(xiàn)有專利cn112830760b公開了一種隔熱、耐高溫氣凝膠梯度復合材料及其制備方法，該氣凝膠梯度復合材料，以乙醇、去離子
4、可以看出，上述專利主要基于陶瓷纖維、石墨烯纖維、高硅氧纖維等為復合基體，成本較高，較難推廣。而玄武巖纖維是一種天然環(huán)保的材料，是通過加工玄武巖獲得的，其生產(chǎn)工藝線路短、幾乎不產(chǎn)生“三廢”，在所有高技術(shù)纖維的生產(chǎn)中能耗是最低的(玄武巖纖維的能耗是碳纖維的1/16)，它是一種典型的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的綠色高技術(shù)纖維，且玄武巖纖維具有高強度、高模量、耐高低溫、耐化學腐蝕性、抗紫外線、吸濕性低、隔音隔熱、耐環(huán)境性能優(yōu)良等性能特點，綜合性能與性價比都較高，可廣泛用于土建交通、能源環(huán)保、汽車船舶、航空航天、石油化工以及武器裝備等領(lǐng)域。
5、sio2氣凝膠是一種具有極高孔隙率和較大比表面積的材料，這也導致了二氧化硅氣凝膠材料在常溫常壓下具有很低的導熱系數(shù)，這樣優(yōu)良的熱學性能也讓二氧化硅氣凝膠廣泛應用于隔熱材料鄰域。但是，二氧化硅氣凝膠極高的孔隙率也導致了其韌性差，機械強度很低，這也影響了它在隔熱材料鄰域的應用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種玄武巖纖維sio2氣凝膠復合隔熱材料的制備方法，以玄武巖纖維作為骨架，采用澆注成型法，制備出滿足隔熱要求的玄武巖纖維sio2氣凝膠隔熱材料，并提升氣凝膠材料的力學性能。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)實施方案為：一種玄武巖纖維sio2氣凝膠復合隔熱材料的制備方法，包括下列步驟：s1：將短切玄武巖纖維制成具有一定力學性能的玄武巖纖維骨架預制體；s2：制備sio2溶膠；s3：將纖維骨架放到配制好的sio2溶膠中，老化，改性，分級干燥，制得玄武巖纖維sio2氣凝膠復合材料。
3、優(yōu)選地，所述s1：將短切玄武巖纖維制成具有一定力學性能的玄武巖纖維骨架預制體，包含以下步驟：
4、s101玄武巖纖維預處理：所用玄武巖纖維為表面無膠的玄武巖纖維，使用十六烷基三甲基氯化銨和蒸餾水清除纖維表面的殘渣以及改善纖維的表面活性。將適量玄武巖纖維、十六烷基三甲基氯化銨和蒸餾水一起放入超聲清洗機中超聲震蕩30分鐘，然后放入磁力攪拌機中緩慢攪拌1h，最后將短切纖維拿出來清洗，重復清洗四次。將洗干凈的短切纖維放入玻璃皿中，放到60℃的烘箱中進行干燥。
5、s102配制混合溶液：按配比稱量好硅溶膠、瓊脂糖和玄武巖短纖維，使用15％v的過盈蒸餾水，先將硅溶膠、瓊脂糖和蒸餾水倒入容器中，在85℃的水浴鍋中加熱攪拌，直至瓊脂糖完全溶解在水中，然后再將稱量好的玄武巖短纖維加入混合溶液中，對混合漿料進行充分攪拌，保證纖維不發(fā)生團聚和沉降現(xiàn)象。其中所述硅溶膠與纖維的配比為8:1，瓊脂糖添加質(zhì)量分數(shù)為1.68％。
6、s103凝膠注模、冷凍干燥處理：將步驟s102中混合好的液體倒入硅膠模具中，在20℃水浴條件下凝膠處理60s，將凝膠好的玄武巖纖維胚體放入冷藏裝置中冷凍12h然后取出放到冷凍干燥機中分別冷凍干燥14h。
7、s104熱處理：將步驟s103中冷凍干燥好的玄武巖纖維還體在高溫升降爐中進行熱處理，所述熱處理溫度為400℃，保溫2h，最后可制得玄武巖纖維多孔骨架塊體。
8、優(yōu)選地，所述s2：制備sio2溶膠，包含以下步驟：
9、凝膠合成：將正硅酸乙酯(teos)、無水乙醇(etoh)和去離子水的按配比1:6:4配制好倒入容器中，然后鹽酸溶液，調(diào)節(jié)溶液ph為3～4，將溶液放入磁力攪拌機中緩慢攪拌5分鐘，再緩慢加入配制好的去離子水，在65℃環(huán)境下攪拌3h。然后加入氨水對硅溶膠進行堿催化，將溶液的ph調(diào)節(jié)到8～9，然后放到40℃水浴環(huán)境下靜置凝膠。
10、優(yōu)選地，所述s3：將纖維骨架放到配制好的sio2溶膠中，老化，改性，分級干燥，制得玄武巖纖維sio2氣凝膠復合材料，包含以下步驟：
11、s301凝膠老化：將纖維骨架放到配制好的sio2溶膠中置于馬弗爐中老化24h，期間老化溫度保持在50℃到70℃之間。
12、s302溶劑置換：使用溶劑置換劑置換2次，每次保持12h。
13、s303疏水改性：采用三甲基氯硅烷/正已烷混合溶液作為疏水修飾劑，體積比為1:10，改性兩次，每次12h。
14、s304常壓分級干燥：將步驟s303中改性好的材料在60℃烘箱中干燥6h，在80℃下干燥4h，在120℃下干燥4h。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點：
16、(1)以玄武巖纖維為增強基體，可以降低復合材料的成本，利于量產(chǎn)推廣應用。
17、(2)采用凝膠注模結(jié)合冷凍干燥的方法來制備玄武巖纖維多孔材料，使用硅溶膠-瓊脂糖復合粘膠劑體系來粘接玄武巖短纖維，提升了復合材料的力學性能。
18、(3)進一步降低了氣凝膠材料的導熱系數(shù)，提升了復合材料的保溫隔熱性能，可運用于內(nèi)燃機排氣系統(tǒng)保溫隔熱、動力電池保溫等領(lǐng)域。
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1.一種玄武巖纖維SiO2氣凝膠復合隔熱材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玄武巖纖維SiO2氣凝膠復合隔熱材料的制備方法，其特征在于，所述S1：將短切玄武巖纖維制成具有一定力學性能的玄武巖纖維骨架預制體，包含以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玄武巖纖維SiO2氣凝膠復合隔熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟S3具體包含以下操作：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種玄武巖纖維SiO2氣凝膠復合隔熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟S301中最佳老化溫度為60℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種玄武巖纖維SiO2氣凝膠復合隔熱材料的制備方法，其特征在于，所述溶劑置換劑為正已烷。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種玄武巖纖維sio2氣凝膠復合隔熱材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玄武巖纖維sio2氣凝膠復合隔熱材料的制備方法，其特征在于，所述s1：將短切玄武巖纖維制成具有一定力學性能的玄武巖纖維骨架預制體，包含以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玄武巖纖維sio2氣凝膠...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡怡帆，樓狄明，朱衎，張允華，石秀勇，陳云峰，曹笑爽，胡偉，
申請(專利權(quán))人：南昌同巖新材科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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