本技术涉及复合材料,具体而言涉及气凝胶隔热毡、其制备系统、以及其制备方法。
背景技术:
1、气凝胶是一种极低密度的材料,可以低至3kg/m3。其还具有独特的三维纳米网状结构、大的比表面积以及高的孔隙率。因此,气凝胶具有优异的隔热性能,是目前公认导热率最低的固态材料,具有广泛的应用前景。
2、例如,利用气凝胶的隔热性能,将气凝胶与纤维毡复合在一起形成隔热垫,在诸如航空等领域具有广泛的应用。
3、然而,目前的隔热垫的制备普遍存在诸多问题,例如在浸渍挤压工艺中,需要将基材完全浸入溶胶内充分浸渍,这样一来通过挤压很难将凝胶的复合量降低到较小的值,导致生产成本很高,需要较高的凝胶复合量才能达到所需的隔热效果。并且,目前的浸渍挤压工艺难以对基材的厚度进行限定,无法制备出具有预想厚度的隔热垫。
4、因此,需要一种气凝胶隔热毡、其制备系统、以及其制备方法,以至少部分地解决以上问题。
技术实现思路
1、在
技术实现要素:
部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本技术的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
2、为至少部分地解决上述问题,本技术的第一方面提供了一种气凝胶隔热毡的制备系统,包括:
3、抽真空装置,所述抽真空装置用于提供负压,且所述负压的数值可调节;
4、前驱体供给装置,所述前驱体供给装置用于提供溶胶前驱体;以及
5、柔性密封容器,所述柔性密封容器用于纤维毡的溶胶真空灌注,所述柔性密封容器具有相反的第一端和第二端,所述第一端与所述前驱体供给装置连通,所述第二端与所述抽真空装置连通,所述柔性密封容器内容纳空间的厚度能够根据所述负压的数值可调节,以使得被容纳于所述容纳空间中所述纤维毡的厚度可调节。
6、根据本技术的气凝胶隔热毡的制备系统,利用柔性密封容器实施真空灌注工艺,使得纤维毡的厚度可调节,结合从纤维毡的侧面进行溶胶灌注,有利于制造出具有需求厚度、均匀性好且负载较低的凝胶即可达到较好隔热性能的气凝胶隔热毡。
7、可选地,所述凝胶隔热毡的制备系统还包括:
8、流速控制装置,所述流速控制装置设置在所述前驱体供给装置与所述柔性密封容器之间并与所述前驱体供给装置与所述柔性密封容器均连通,用于控制所述溶胶前驱体在所述柔性密封容器中浸渍所述纤维毡的速度。根据上述设置,能够对进入柔性密封容器的溶胶量进行控制,进而控制纤维毡的浸渍速度,更加有利于制备出均匀性好且负载较低的凝胶即可达到较好隔热性能的气凝胶隔热毡。
9、可选地,还包括缓冲装置,所述缓冲装置设置在所述柔性密封容器与所述抽真空装置之间并与所述柔性密封容器与所述抽真空装置均连通,所述缓冲装置用于储存在负压作用下流出所述柔性密封容器的溶胶前驱体。根据本方案,可以防止溶胶前驱体进入抽真空装置中。
10、可选地,所述缓冲装置还与所述前驱体供给装置连通,以使得所述缓冲装置中储存的所述溶胶前驱体能够返回所述前驱体供给装置再利用。根据上述设置,能够对流出柔性密封容器的溶胶前驱体进行回收再利用,降低了成本。
11、可选地,所述柔性密封容器中设置有导流管,所述导流管与所述流速控制装置连通,所述导流管上设置有导流口,且所述导流管沿所述柔性密封容器的宽度方向延伸。
12、可选地,所述纤维毡是针刺毡,所述针刺毡构造为多层纤维纱层堆叠的结构,并且所述针刺毡通过针刺形成纤维丝在与所述纤维纱层铺展的方向交叉的方向上与多层所述纤维纱层交叉的结构;
13、所述溶胶前驱体在所述柔性密封容器内能够沿所述纤维纱层的铺展方向从所述第一端朝向所述第二端流动并浸渍所述针刺毡。根据上述设置,通过溶胶前驱体对纤维毡侧面的浸渍,有利于提高浸渍的均匀性且不会对纤维毡正面的纤维排布造成影响,更加有利于厚度的控制。
14、可选地,所述导流口在所述导流管的两端之间沿螺旋状连续延伸。根据上述设置,可以提高溶胶前驱体在柔性密封容器中流动的均匀性。
15、可选地,所述柔性密封容器中设置有导流网,所述导流网设置于所述导流管的下游,所述导流网用于覆盖所述纤维毡的端部。根据上述设置,可以提高浸渍的均匀性,使得纤维毡在宽度方向上均能得到有效浸渍。
16、可选地,所述柔性密封容器中设置有多孔压板,所述多孔压板用于压在所述纤维毡上。根据上述设置,能够在不影响灌注的前提下维持纤维毡厚度的整体均匀性。
17、可选地,所述柔性密封容器由柔性高分子材料制成,所述柔性密封容器包括下模片和上模片,且所述下模片的周缘和所述上模片的周缘密封连接,以在所述下模片和所述上模片之间形成所述容纳空间。根据上述设置,柔性密封容器的安装设置简单,可方便地变更位置,有利于提高生产效率。
18、可选地,所述制备系统还包括凝胶装置,浸渍有所述溶胶前驱体的纤维毡在所述凝胶装置中被处理,使得所述溶胶前驱体进行凝胶反应。
19、可选地,所述制备系统还包括置换装置,所述置换装置位于所述凝胶装置的下游,用于将已凝胶化的纤维毡中的溶剂置换为乙醇。根据上述设置,有利于对纤维毡的干燥。
20、可选地,所述制备系统还包括超临界干燥装置,所述超临界干燥装置位于所述置换装置的下游,所述超临界干燥装置构造为利用超临界二氧化碳对乙醇进行置换,使得凝胶化的纤维毡能够被干燥成为所述气凝胶隔热毡。根据上述设置,可以得到干燥的气凝胶隔热毡。
21、本技术的第二方面提供一种气凝胶隔热毡的制备方法,包括:
22、s1:提供纤维毡;
23、s2:将所述纤维毡置于柔性密封容器中,使所述柔性密封容器的第一端与前驱体供给装置相连,将所述柔性密封容器的第二端与抽真空装置相连,所述第一端与所述第二端相反;
24、s3:控制所述抽真空装置对所述柔性密封容器进行抽真空,并通过控制真空度的数值使所述柔性密封容器在负压作用下沿厚度方向收缩,以使得所述纤维毡的厚度可调节;
25、s4:控制所述前驱体供给装置向所述柔性密封容器中灌注前驱体,使所述前驱体从所述纤维毡的侧方浸渍所述纤维毡后再持续灌注预定时长;
26、s5:对浸渍有所述前驱体的所述纤维毡进行凝胶和干燥,得到所述气凝胶隔热毡。
27、根据本技术的气凝胶隔热毡的制备方法,利用柔性密封容器实施真空灌注工艺,使得纤维毡的厚度可调节,结合从纤维毡的侧面进行溶胶灌注,有利于制造出具有需求厚度、均匀性好且负载较低的凝胶即可达到较好隔热性能的气凝胶隔热毡。
28、可选地,在所述s2中,使所述柔性密封容器的第一端经由流速控制装置与前驱体供给装置相连;
29、在所述s4中,通过控制所述前驱体的流速来控制所述纤维毡的浸渍速度。根据上述设置,有利于提高浸渍的均匀性,并有利于得到具有较低凝胶负载的同时还具有较好隔热性能的气凝胶隔热毡。
30、可选地,在所述s4中,所述预定时长与所述纤维毡完全浸渍所述前驱体所用的时长相同。根据本方案,有利于提高浸渍的效果,提高均匀性。
31、可选地,在所述s5中,将浸渍有所述前驱体的所述纤维毡放入凝胶装置中进行凝胶化反应。
32、可选地,在所述s5中,对凝胶化后的纤维毡进行溶剂置换和超临界干燥。
33、本技术的第三方面提供一种气凝胶隔热毡,所述气凝胶隔热毡由上述第一方面所述的气凝胶隔热毡的制备系统制备;或者
34、所述气凝胶隔热毡通过上述第二方面所述的气凝胶隔热毡的制备方法制备。
35、根据本技术的气凝胶隔热毡,能够起到与上述第一方面中的气凝胶隔热毡的制备系统或者与上述第二方面中气凝胶隔热毡的制备方法相类似的技术效果。
1.一种气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,所述凝胶隔热毡的制备系统还包括:
3.根据权利要求2所述的气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,还包括缓冲装置,所述缓冲装置设置在所述柔性密封容器与所述抽真空装置之间并与所述柔性密封容器与所述抽真空装置均连通,所述缓冲装置用于储存在负压作用下流出所述柔性密封容器的溶胶前驱体。
4.根据权利要求3所述的气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,所述缓冲装置还与所述前驱体供给装置连通,以使得所述缓冲装置中储存的所述溶胶前驱体能够返回所述前驱体供给装置再利用。
5.根据权利要求2所述的气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,所述柔性密封容器中设置有导流管,所述导流管与所述流速控制装置连通,所述导流管上设置有导流口,且所述导流管沿所述柔性密封容器的宽度方向延伸。
6.根据权利要求5所述的气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,
7.根据权利要求5所述的气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,所述导流口在所述导流管的两端之间沿螺旋状连续延伸。
8.根据权利要求5所述的气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,所述柔性密封容器中设置有导流网,所述导流网设置于所述导流管的下游,所述导流网用于覆盖所述纤维毡的端部。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,所述柔性密封容器中设置有多孔压板,所述多孔压板用于压在所述纤维毡上。
10.根据权利要求1-8中任意一项所述的气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,所述柔性密封容器由柔性高分子材料制成,所述柔性密封容器包括下模片和上模片,且所述下模片的周缘和所述上模片的周缘密封连接,以在所述下模片和所述上模片之间形成所述容纳空间。
11.根据权利要求1-8中任意一项所述的气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,所述制备系统还包括凝胶装置,浸渍有所述溶胶前驱体的纤维毡在所述凝胶装置中被处理,使得所述溶胶前驱体进行凝胶反应。
12.根据权利要求11所述的气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,所述制备系统还包括置换装置,所述置换装置位于所述凝胶装置的下游,用于将已凝胶化的纤维毡中的溶剂置换为乙醇。
13.根据权利要求12所述的气凝胶隔热毡的制备系统,其特征在于,所述制备系统还包括超临界干燥装置,所述超临界干燥装置位于所述置换装置的下游,所述超临界干燥装置构造为利用超临界二氧化碳对乙醇进行置换,使得凝胶化的纤维毡能够被干燥成为所述气凝胶隔热毡。
14.一种气凝胶隔热毡的制备方法,其特征在于,包括:
15.根据权利要求14所述的气凝胶隔热毡的制备方法,其特征在于,
16.根据权利要求15所述的气凝胶隔热毡的制备方法,其特征在于,在所述s4中,所述预定时长与所述纤维毡完全浸渍所述前驱体所用的时长相同。
17.根据权利要求14所述的气凝胶隔热毡的制备方法,其特征在于,在所述s5中,将浸渍有所述前驱体的所述纤维毡放入凝胶装置中进行凝胶化反应。
18.根据权利要求17所述的气凝胶隔热毡的制备方法,其特征在于,在所述s5中,对凝胶化后的纤维毡进行溶剂置换和超临界干燥。
19.一种气凝胶隔热毡,其特征在于,