本發(fā)明屬于絕熱保溫材料技術領域，尤其是涉及一種復層氣凝膠纖維氈及其濕法復合制備方法。
背景技術：
目前的保溫絕熱材料主要分為兩大類：一是有機類保溫材料，如擠塑聚苯板，聚氨酯泡沫等，這類材料保溫效果好、比重輕，且防水性和耐候性好，廣泛應用于建筑外墻外保溫及工業(yè)領域，但是有機保溫材料易燃，燃燒時易釋放大量有害物質，存在重大的安全隱患；二是傳統(tǒng)無機類保溫材料如膨脹珍珠巖，發(fā)泡水泥板等，這類材料的防火性能優(yōu)異，在高溫下不燃燒不分解，但保溫效果不及傳統(tǒng)有機材料，其導熱系數(shù)普遍在0.04w/(m﹒k)以上。
二氧化硅氣凝膠是三維空間網(wǎng)絡結構的納米多孔非晶固體材料，其低導熱系數(shù)的優(yōu)點使其在絕熱保溫領域有著廣泛的應用前景，氣凝膠保溫絕熱材料不但導熱系數(shù)低、質量輕，同時兼具不燃、耐高溫的特性，但超輕氣凝膠還具有機械強度低、韌性差的特點，通常需使其與其他基材復合增強其力學性能。與纖維復合制備的氣凝膠氈由于其質量輕、柔韌性好、適用廣泛的特點成為保溫絕熱領域的熱門產(chǎn)品。目前氣凝膠纖維氈的制備方法多為原位復合法，但是這種方法制備的氣凝膠纖維氈容易掉粉，且成本較高。
技術實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種復層氣凝膠纖維氈及其濕法復合制備方法，以增強氣凝膠與纖維氈的連接強度，提高氣凝膠在纖維氈中分布的均勻度，同時提高生產(chǎn)效率。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：
一種親水性氣凝膠微粒，按重量份，其由以下組分組成，二氧化硅氣凝膠：75-97份，表面改性劑：3-15份。
進一步的，所述表面改性劑為月桂基二甲基氧化銨、硬脂基磷酸脂基甜菜堿、椰油基酰胺丙基二甲基氧化銨、月桂基磷酸酯甜菜堿中的任意一種或兩種以上組合物。
進一步的，一種親水性氣凝膠微粒的制備方法，包括以下步驟：按配方比例稱取各組分，首先將部分表面改性劑霧化后與二氧化硅氣凝膠混合得到混合物，研磨混合物，然后將剩余表面改性劑霧化后加入到混合物中，并繼續(xù)研磨，得到粒徑在200目以下的親水性氣凝膠微粒待用。
進一步的，一種氣凝膠料漿，按重量份，其由以下組分組成，親水性氣凝膠微粒:10-25份,溶解劑:60-85份，分散劑:0.01-0.03份，流動劑:0-0.03份，粘結劑:0.5-3份。
進一步的，所述溶解劑為水、乙醇、丙酮、丙二醇中的一種或兩種以上的組合物；所述分散劑為甲基纖維素醚、羥乙基甲基纖維素醚、羥甲基纖維素醚、羥乙基纖維素醚、羥丙基甲基纖維素醚的中一種或兩種以上的組合物；所述流動劑為有機材料與無機材料的復配組合物；所述粘結劑為丙烯酸樹脂、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液中的一種或兩種組合物。
進一步的，一種氣凝膠料漿的制備方法，包括以下步驟：按配方比例稱取各組分，首先將親水性氣凝膠微粒溶解于溶解劑中，得到親水性氣凝膠溶液，然后將分散劑和流動劑加入到親水性氣凝膠溶液中，攪拌得到分散均勻的氣凝膠混合溶液，再將粘結劑加入到上述氣凝膠混合溶液中，攪拌得到氣凝膠料漿。
進一步的，一種復層氣凝膠纖維氈，包括復合氣凝膠纖維氈，所述復合氣凝膠纖維氈是由多個緊密連接的單層氣凝膠纖維氈組成，所述單層氣凝膠纖維氈包括氣凝膠料漿和纖維氈，其中，所述氣凝膠料漿分布于所述纖維氈內(nèi)部及表面，所述復合氣凝膠纖維氈中穿插有多個長纖維絲，所述長纖維絲兩端伸出所述復合氣凝膠纖維氈的上下兩側，所述復合氣凝膠纖維氈上下兩側均包裹有絕熱布。
進一步的，所述長纖維絲為玻璃纖維絲、碳纖維絲、尼龍纖維絲、棉纖維絲中的一種或幾種；所述絕熱布為玻璃纖維網(wǎng)格布、玻璃纖維無紡布、鋁箔紙中的一種或兩種。
進一步的，一種復層氣凝膠纖維氈的濕法復合制備方法，包括以下操作步驟：
首先將氣凝膠料漿加入到噴涂設備中，所述噴涂設備包括噴頭和空氣壓縮裝置，所述噴頭與空氣壓縮裝置通過軟管連接，所述噴頭包括分氣器，進氣支管，料漿室和針頭噴嘴，將針頭噴嘴插入纖維氈中，開啟空氣壓縮裝置，在噴射氣凝膠噴刷漿料的同時，通過軟管緩慢勻速地向上提拉噴頭，重復操作，使氣凝膠料漿充分包裹纖維表面及填充纖維氈孔洞，得到單層氣凝膠纖維氈,然后將上述多個單層氣凝膠纖維氈疊加，擠壓后得到復合氣凝膠纖維氈，干燥后，用長纖維絲穿插復合氣凝膠纖維氈，并在復合氣凝膠纖維氈兩側包裹絕熱布，得到復層氣凝膠纖維氈，備用。
進一步的，一種復層氣凝膠纖維氈的濕法復合制備方法，包括以下操作步驟：
所述氣凝膠料漿還可通過滾筒刷涂在纖維氈表面，首先將纖維氈置于傳送帶上，所述傳送帶上方設有盛料桶和多個滾筒刷，將氣凝膠料漿置于盛料桶內(nèi)，纖維氈隨著傳送帶向前運動，氣凝料漿從盛料桶中流出，灑在纖維氈表面，然后依次經(jīng)過多個滾筒刷，氣凝膠料漿以0.5～1mm的厚度平鋪在纖維氈的表面。
相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述的一種復層氣凝膠纖維氈及其濕法復合制備方法具有以下優(yōu)勢：
本發(fā)明所述的一種復層氣凝膠纖維氈及其濕法復合制備方法通過噴涂或涂刷的方式將氣凝膠與單層纖維毯復合可實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，與氣凝膠復合后的單層纖維氈再次進行多層復合，相比于單層氣凝膠纖維氈，這種復層的形式下氣凝膠在纖維氈中分布的更均勻，更有利于對纖維氈基體中空氣熱流的阻斷，使復層纖維氈的導熱系數(shù)更低，保溫效果好；而濕法中加入的膠粘劑組分為氣凝膠和纖維氈提供了化學鍵的連接，比原有技術中兩者通過分子間作用力連接的強度要高很多，避免了掉粉的情況；
同時，利用長纖維對復層氣凝膠纖維氈進行穿插增強，通過長纖維的增強提高了纖維氈垂直于板面方向的抗拉強度，使其能夠在對垂直方向有拉力要求的場合使用；本發(fā)明所述的氣凝膠纖維氈的導熱系數(shù)接近于純氣凝膠的導熱系數(shù)，范圍在0.021～0.026w/(m·k)，具有高防水性，憎水率大于99％。
具體實施方式
除有定義外，以下實施例中所用的技術術語具有與本發(fā)明所屬領域技術人員普遍理解的相同含義。以下實施例中所用的試驗試劑，如無特殊說明，均為常規(guī)生化試劑；所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
下面結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
實施例1
步驟一：首先將75g導熱系數(shù)為0.020w/(m·k)的二氧化硅氣凝膠加入研磨裝置中，所述研磨裝置包括研磨罐和研磨棒，將15g月桂基二甲基氧化銨添加到噴霧裝置中，所述噴霧裝置包括罐體和霧化噴嘴，先將二分之一量的月桂基二甲基氧化銨噴灑到氣凝膠上，以300轉/分的轉速研磨15分鐘，然后將剩余的月桂基二甲氧化銨噴灑在上述研磨物上，再次以300轉/分的轉速研磨15分鐘，得到200目以下的親水性氣凝膠微粒。
步驟二：將10g步驟一得到的親水性氣凝膠微粒與60g溶解劑混合以1000轉/分的速度攪拌15分鐘，得到親水性氣凝膠溶液，加入0.01g甲基纖維素醚繼續(xù)以1000轉/分的速度攪拌15分鐘，加入0.5g丙烯酸乳液攪拌10分鐘，得到均勻分散的氣凝膠料漿。
步驟三：取面積300*300mm、厚度10mm纖維氈，將步驟二中得到的150ml氣凝膠料漿加入到噴涂設備的料漿室中后啟動空氣壓縮裝置，把針頭噴嘴插入纖維氈中，打開噴涂設備開關，在噴射氣凝膠料漿的同時，緩慢均勻地向上提拉噴頭，重復操作2～3次，然后在纖維氈的不同面上重復上述操作，使氣凝膠料漿充分分散在纖維氈內(nèi)部及其表面，得到單層氣凝膠纖維氈。
步驟四：將步驟三得到的3塊單層氣凝膠纖維氈通過輥壓機施加2mpa的壓力成型，得到復合氣凝膠纖維氈，100℃下干燥2天，然后用尼龍纖維絲對其進行穿插增強，并在上下兩側包裹鋁箔紙，得到復層氣凝膠纖維氈。
經(jīng)過實施例1所得到的復層氣凝膠纖維氈進行檢測，檢測數(shù)據(jù)見表1。
實施例2
步驟一：將二氧化硅氣凝膠換成85g，將表面改性劑15g月桂基二甲基氧化銨換成6g月桂基磷酸酯甜菜堿，其他與實施例1步驟一相同。
步驟二：將親水性氣凝膠微粒換成15g，將溶解劑換成75g,羥乙基甲基纖維素醚換成0.015g，并加入0.01g流動劑，丙烯酸乳液換成1.5g，其他與實施例1步驟二相同。
步驟三：將厚度10mm纖維氈換成厚度5mm纖維氈，其他與實施例1步驟三相同。
步驟四：將單層氣凝膠纖維氈的塊數(shù)換成6塊，其他與實施例1步驟四相同。
經(jīng)過實施例2所得到的復層氣凝膠纖維氈進行檢測，檢測數(shù)據(jù)見表1。
實施例3
步驟一：將二氧化硅氣凝膠換成97g，將表面改性劑15g月桂基二甲基氧化銨換成3g硬脂基磷酸脂基甜菜堿，其他與實施例1步驟一相同。
步驟二：將親水性氣凝膠微粒換成25g，將溶解劑換成85g,羥乙基甲基纖維素醚換成0.03g，并加入0.03g流動劑，丙烯酸乳液換成3g，其他與實施例1步驟二相同。
步驟三：將2mm厚纖維氈放到傳動帶上，將步驟二得到的氣凝膠料漿裝到盛料桶中，料漿以1600ml/m3的比例從盛料桶中流出，然后依次通過三個滾筒刷，使氣凝膠料漿以0.5～1mm厚度平鋪在纖維氈表面。
步驟四：將單層氣凝膠纖維氈的塊數(shù)換成10塊，輥壓機施加的壓力換成5mpa，其他與實施例1步驟四相同。
經(jīng)過實施例3所得到的復層氣凝膠纖維氈進行檢測，檢測數(shù)據(jù)見表1。
實施例4
步驟一：與實施例2步驟一相同。
步驟二：與實施例2步驟二相同。
步驟三：與實施例3步驟三相同。
步驟四：與實施例3步驟四相同。
經(jīng)過實施例4所得到的復層氣凝膠纖維氈進行檢測，檢測數(shù)據(jù)見表1。
對比例1
將1塊單層纖維氈100℃下干燥2天。
經(jīng)過實對比例1所得到的纖維氈進行檢測，檢測數(shù)據(jù)見表1。
對比例2
將10塊單層纖維氈，通過輥壓機施加5mpa的壓力壓制成型，得到復層纖維氈，然后100℃下干燥2天。
表1實施例1～4和對比例1～2所獲得材料的性能測試結果。
根據(jù)表1可以看出，本發(fā)明所述的復層氣凝膠纖維氈的導熱系數(shù)范圍在0.021～0.026w/(m·k)，接近于所使用純氣凝膠的導熱系數(shù)0.020w/(m·k)，與不加氣凝膠的纖維氈相比，具有較低的導熱系數(shù)和較好的保溫效果，本發(fā)明所述的復層氣凝膠纖維毯的垂直于板面方向抗拉強度≥0.1mpa，滿足建筑外墻外保溫等領域的要求，憎水率在98％以上，相比于不加氣凝膠的纖維氈具有高防水性，且燃燒等級不變。同時外觀觀察氣凝膠纖維氈整體穩(wěn)定性好，不掉粉。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。