本發(fā)明涉及溶膠-凝膠制備多元?dú)饽z技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

氣凝膠是由納米骨架結(jié)構(gòu)及其形成的孔隙組成的的多孔材料，具備極高的孔隙率(＞90％)。因氣凝膠特殊的結(jié)構(gòu)特征，能夠有效的抑制熱的傳導(dǎo)和對(duì)流，是公認(rèn)的隔熱性能最好的固體材料(導(dǎo)熱系數(shù)最低可至0.007W/(m·K))，同時(shí)也被認(rèn)為是未來(lái)最具潛力的材料之一。

隨著航空航天事業(yè)以及高溫熔煉技術(shù)等的發(fā)展，對(duì)保溫隔熱材料提出了越來(lái)越高的要求。傳統(tǒng)的耐火纖維如硅酸鋁纖維、莫來(lái)石纖維雖可滿足耐溫要求，但在高溫段隔熱效果方面已經(jīng)難以滿足實(shí)際應(yīng)用的要求，導(dǎo)致了巨大的熱量損失能源浪費(fèi)，同時(shí)也可能造成熱安全事故。因此開(kāi)發(fā)優(yōu)異性能的耐高溫防火隔熱保溫材料為節(jié)約能源、改善工作環(huán)境，降低設(shè)備損耗、節(jié)約成本等具有重要意義。

二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料是研究和應(yīng)用最為廣泛的材料，成型性能好，強(qiáng)度適中，但由于二氧化硅氣凝膠高溫易燒結(jié)導(dǎo)致多孔結(jié)構(gòu)坍塌，穩(wěn)定性差，且高溫段對(duì)紅外幾乎透明，因而，二氧化硅氣凝膠一般用在低于700℃的環(huán)境中。氧化鋁氣凝膠導(dǎo)熱系數(shù)低，耐溫性能高，塊狀氣凝膠可耐950℃不燒結(jié)，1050℃處理下4h，線性收縮率低于2％(US Patent 6620458B2)，但氧化鋁氣凝膠材料成型難、強(qiáng)度低、脆性大、阻擋紅外輻射能力差，限制了其在高溫行業(yè)的應(yīng)用。

摻入少量氧化物成分形成二元?dú)饽z材料，通過(guò)合理配制二者比例和調(diào)節(jié)摻雜方式，可有效抑制主體氣凝膠材料高溫?zé)Y(jié)和結(jié)晶，提高氣凝膠材料的熱穩(wěn)定性能。2011年美國(guó)NASA格林研究中心報(bào)道制備了Al:Si為8:1和3:1的硅酸鋁氣凝膠，硅酸鋁氣凝膠的納米孔結(jié)構(gòu)在900℃沒(méi)有明顯變化，1400℃下納米孔結(jié)構(gòu)仍舊能夠保持。

專利CN102557710B報(bào)道了一種具有納米孔結(jié)構(gòu)的剛玉/莫來(lái)石復(fù)相陶瓷材料的制備方法。利用納米氧化鋁粉摻入硅溶膠中，經(jīng)溶膠-凝膠、老化、溶劑置換、干燥等過(guò)程制備出鋁硅復(fù)合氣凝膠。

專利CN104844149A報(bào)道了本發(fā)明涉及一種莫來(lái)石纖維氈增強(qiáng)Al₂O₃-SiO₂氣凝膠復(fù)合隔熱材料的制備方法。以正硅酸乙酯為硅源，無(wú)機(jī)鋁鹽為鋁源，環(huán)氧化物為網(wǎng)絡(luò)形成劑，經(jīng)溶膠-凝膠、老化和超臨界干燥后得到莫來(lái)石纖維氈增強(qiáng)SiO2-Al2O3氣凝膠復(fù)合隔熱材料。

高溫環(huán)境下，熱傳遞三要素中，紅外輻射傳熱占主導(dǎo)地位。因此，紅外遮蔽劑作為一種功能性填料，常用于添加到氣凝膠中，以提高氣凝膠的高溫隔熱性能。常用的紅外遮蔽劑有碳化硅、二氧化鈦、六鈦酸鉀晶須和鋯石英(紅外遮蔽劑在耐高溫高性能隔熱材料中的應(yīng)用)，形態(tài)為粉體，添加過(guò)程出現(xiàn)沉降容易導(dǎo)致成分不均，使最終性能不穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐高溫的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種耐高溫的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，將硅源、鋁源和鈦源分別進(jìn)行水解，得到硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠；

S2，將所述硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠按照預(yù)設(shè)體積比進(jìn)行復(fù)合，形成復(fù)合溶膠；

S3，將復(fù)合溶膠靜置凝膠后得到得到復(fù)合凝膠，將所述復(fù)合凝膠干燥后得到所述氣凝膠材料；

或，將纖維卷材或預(yù)制件浸漬在所述的復(fù)合溶膠中，靜置凝膠后得到濕凝膠復(fù)合材料，并將所述濕凝膠復(fù)合材料干燥后，得到所述氣凝膠材料。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)制備硅鋁鈦三元復(fù)合溶膠，通過(guò)單組份穩(wěn)定溶膠體系靈活調(diào)配配方，所有功能性成分均由活性納米溶膠例子進(jìn)行復(fù)合，溶膠和凝膠性質(zhì)均一、無(wú)相分離現(xiàn)象。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述S3中，在所述復(fù)合溶膠中加入氨水和六甲基二硅氮烷中的至少一種，以催化所述復(fù)合溶膠進(jìn)行凝膠反應(yīng)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過(guò)在復(fù)合溶膠中加入催化劑，可調(diào)節(jié)復(fù)合溶膠的凝膠時(shí)間。

進(jìn)一步，所述S1中，所述硅源包括四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷，所述四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷的摩爾比為1:(0.1～0.5)；將所述硅溶膠中硅元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)為0.5～1.0mol/L。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：硅源中不含鹵素，所得復(fù)合凝膠無(wú)需脫鹵處理，使用時(shí)不會(huì)侵蝕設(shè)備，也不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體。

進(jìn)一步，所述S1中，所述鋁源為異丙醇鋁，所述鋁溶膠中鋁元素的摩爾濃度為0.5～1.0mol/L。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過(guò)采用金屬醇鹽作為鋁源，不含鹵素，所得復(fù)合凝膠無(wú)需脫鹵處理，使用時(shí)不會(huì)侵蝕設(shè)備，也不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體。

進(jìn)一步，所述S1中，所述鈦源為鈦酸丁酯，所述鈦溶膠中鈦元素的摩爾濃度為0.5～1.0mol/L。

進(jìn)一步，所述S2中，先將所述硅溶膠和所述鈦溶膠混合均勻后，再與鋁溶膠進(jìn)行復(fù)合，形成均相體系的復(fù)合溶膠。

進(jìn)一步，所述S2中，所述預(yù)設(shè)體積比為1:(1～10):(0.01～0.1)。

進(jìn)一步，所述S2中，所述復(fù)合溶膠中的硅、鋁、鈦三種元素摩爾比在1:(1～10):(0.01～0.10)。

進(jìn)一步，所述S3中，所述復(fù)合凝膠和所述濕凝膠復(fù)合材料均采用高溫超臨界干燥方法干燥制得所述氣凝膠材料；所述高溫超臨界干燥方法的干燥介質(zhì)為醇類物質(zhì)，干燥溫度為260℃～280℃，所述醇類物質(zhì)的溫度為70-240℃，氮?dú)忸A(yù)壓為5-7Mpa，干燥壓力不大于10Mpa～16MPa。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：采用高溫超臨界干燥工藝對(duì)濕凝膠復(fù)合材料進(jìn)行干燥，凝膠后無(wú)需進(jìn)行溶劑置換和改性處理，同時(shí)干燥介質(zhì)可經(jīng)管道泵入，縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約生產(chǎn)成本；通過(guò)采用過(guò)冷醇類物質(zhì)作為干燥介質(zhì)，可降低生產(chǎn)周期。

一種耐高溫的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料，采用上述制備方法制成。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的氣凝膠材料的實(shí)物示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的氣凝膠材料的N₂吸/脫附曲線及孔徑分布。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例的一種耐高溫的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，將硅源、鋁源和鈦源分別進(jìn)行水解，得到硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠；

所述硅源包括四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷，所述四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷的摩爾比為1:0.1；采用乙醇將所述硅溶膠中硅元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.5mol/L。

所述鋁源為異丙醇鋁；將所述異丙醇鋁經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕、球磨、螯合、保溫、酸解和濃縮得到所述鋁溶膠，采用水將所述鋁溶膠中鋁元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.5mol/L。

所述鈦源為鈦酸丁酯；將所述鈦酸丁酯經(jīng)過(guò)螯合、稀釋和水解得到所述鈦溶膠，采用乙醇將所述鈦溶膠中鈦元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.5mol/L。

S2，將所述硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠按照預(yù)設(shè)體積比進(jìn)行復(fù)合，所述預(yù)設(shè)體積比為1:1:0.01，形成復(fù)合溶膠；先將所述硅溶膠和所述鈦溶膠混合均勻后，再與鋁溶膠進(jìn)行復(fù)合，形成均相體系的復(fù)合溶膠。所述復(fù)合溶膠中的硅、鋁、鈦三種元素摩爾比可在1:1:0.01。

S3，將復(fù)合溶膠靜置凝膠后得到復(fù)合凝膠，將所述復(fù)合凝膠干燥后得到所述氣凝膠材料；可在所述復(fù)合溶膠中加入氨水和六甲基二硅氮烷中的至少一種，以催化所述復(fù)合溶膠進(jìn)行凝膠反應(yīng)，催化劑的用量占復(fù)合溶膠體積的2％，調(diào)節(jié)凝膠時(shí)間為30min左右。本實(shí)施例也可在所述復(fù)合溶膠中加入遮光劑。

所述復(fù)合凝膠采用高溫超臨界干燥方法干燥制得所述氣凝膠材料。所述高溫超臨界干燥方法的干燥介質(zhì)為醇類物質(zhì)，所述醇類物質(zhì)的溫度為70℃，氮?dú)忸A(yù)壓為5Mpa，干燥溫度為260℃，升溫速率為2.5℃/min，干燥壓力不大于10Mpa。當(dāng)所述干燥壓力升高至10Mpa時(shí)，可開(kāi)始進(jìn)行恒溫降壓，恒溫泄壓速率為0.1Mpa/min，當(dāng)所述超臨界干燥的溫度降至200℃以內(nèi)時(shí)，取出所述復(fù)合凝膠即得到所述氣凝膠材料。該氣凝膠材料在使用溫度超過(guò)1000℃時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石型氣凝膠材料，即制得本實(shí)施例的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料。

圖2為本實(shí)施例的莫來(lái)石型氣凝膠材料N₂吸/脫附曲線及孔徑分布，檢測(cè)儀器采用TRISTAR II3020全自動(dòng)比表面和孔隙分析儀。上述莫來(lái)石型氣凝膠材料比表面結(jié)為100m²/g，孔隙率為為92％，疏水角120°，密度0.03g/cm³，復(fù)合材料的最高使用溫度為1400℃，收縮率小于1％，防火等級(jí)為A1級(jí)，具體實(shí)物圖如圖1所示。

實(shí)施例2

如圖1所示，本實(shí)施例的一種耐高溫的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，將硅源、鋁源和鈦源分別進(jìn)行水解，得到硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠；

所述硅源包括四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷，所述四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷的摩爾比為1:0.3；采用乙醇將所述硅溶膠中硅元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.8mol/L。

所述鋁源為異丙醇鋁；將所述異丙醇鋁經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕、球磨、螯合、保溫、酸解和濃縮得到所述鋁溶膠，采用水將所述鋁溶膠中鋁元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.8mol/L。

所述鈦源為鈦酸丁酯；將所述鈦酸丁酯經(jīng)過(guò)螯合、稀釋和水解得到所述鈦溶膠，采用乙醇將所述鈦溶膠中鈦元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.8mol/L。

S2，將所述硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠按照預(yù)設(shè)體積比進(jìn)行復(fù)合，所述預(yù)設(shè)體積比為1:5:0.05，形成復(fù)合溶膠；先將所述硅溶膠和所述鈦溶膠混合均勻后，再與鋁溶膠進(jìn)行復(fù)合，形成均相體系的復(fù)合溶膠。所述復(fù)合溶膠中的硅、鋁、鈦三種元素摩爾比可在1:5:0.05。

S3，將復(fù)合溶膠靜置凝膠后得到復(fù)合凝膠，將所述復(fù)合凝膠干燥后得到所述氣凝膠材料；可在所述復(fù)合溶膠中加入氨水和六甲基二硅氮烷中的至少一種，以催化所述復(fù)合溶膠進(jìn)行凝膠反應(yīng)，催化劑的用量占復(fù)合溶膠體積的2％，調(diào)節(jié)凝膠時(shí)間為30min左右。本實(shí)施例也可在所述復(fù)合溶膠中加入遮光劑。

所述復(fù)合凝膠采用高溫超臨界干燥方法干燥制得所述氣凝膠材料。所述高溫超臨界干燥方法的干燥介質(zhì)為醇類物質(zhì)，所述醇類物質(zhì)的溫度為100℃，氮?dú)忸A(yù)壓為6Mpa，干燥溫度為270℃，升溫速率為2℃/min，干燥壓力不大于13Mpa。當(dāng)所述干燥壓力升高至13Mpa時(shí)，可開(kāi)始進(jìn)行恒溫降壓，恒溫泄壓速率為0.1Mpa/min，當(dāng)所述超臨界干燥的溫度降至200℃以內(nèi)時(shí)，取出所述復(fù)合凝膠即得到所述氣凝膠材料。該氣凝膠材料在使用溫度超過(guò)1000℃時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石型氣凝膠材料，即制得本實(shí)施例的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料。

上述莫來(lái)石型氣凝膠材料比表面結(jié)為400m²/g，孔隙率為為90％以上，疏水角130°，密度度0.10g/cm³，復(fù)合材料的最高使用溫度為1400℃，收縮率小于1％，防火等級(jí)為A1級(jí)。

實(shí)施例3

如圖1所示，本實(shí)施例的一種耐高溫的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，將硅源、鋁源和鈦源分別進(jìn)行水解，得到硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠；

所述硅源包括四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷，所述四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷的摩爾比為1:0.5；采用乙醇將所述硅溶膠中硅元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至1.0mol/L。

所述鋁源為異丙醇鋁；將所述異丙醇鋁經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕、球磨、螯合、保溫、酸解和濃縮得到所述鋁溶膠，采用水將所述鋁溶膠中鋁元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至1.0mol/L。

所述鈦源為鈦酸丁酯；將所述鈦酸丁酯經(jīng)過(guò)螯合、稀釋和水解得到所述鈦溶膠，采用乙醇將所述鈦溶膠中鈦元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.5～1.0mol/L。

S2，將所述硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠按照預(yù)設(shè)體積比進(jìn)行復(fù)合，所述預(yù)設(shè)體積比為1:10:0.1，形成復(fù)合溶膠；先將所述硅溶膠和所述鈦溶膠混合均勻后，再與鋁溶膠進(jìn)行復(fù)合，形成均相體系的復(fù)合溶膠。所述復(fù)合溶膠中的硅、鋁、鈦三種元素摩爾比可在1:10:0.10。

S3，將復(fù)合溶膠靜置凝膠后得到復(fù)合凝膠，將所述復(fù)合凝膠干燥后得到所述氣凝膠材料；可在所述復(fù)合溶膠中加入氨水和六甲基二硅氮烷中的至少一種，以催化所述復(fù)合溶膠進(jìn)行凝膠反應(yīng)，催化劑的用量占復(fù)合溶膠體積的2％，調(diào)節(jié)凝膠時(shí)間為30min左右。本實(shí)施例也可在所述復(fù)合溶膠中加入遮光劑。

所述復(fù)合凝膠采用高溫超臨界干燥方法干燥制得所述氣凝膠材料。所述高溫超臨界干燥方法的干燥介質(zhì)為醇類物質(zhì)，所述醇類物質(zhì)的溫度為240℃，氮?dú)忸A(yù)壓為7Mpa，干燥溫度為280℃，升溫速率為1.8℃/min，干燥壓力不大于16Mpa。當(dāng)所述干燥壓力升高至16Mpa時(shí)，可開(kāi)始進(jìn)行恒溫降壓，恒溫泄壓速率為0.1Mpa/min，當(dāng)所述超臨界干燥的溫度降至200℃以內(nèi)時(shí)，取出所述復(fù)合凝膠即得到所述氣凝膠材料。該氣凝膠材料在使用溫度超過(guò)1000℃時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石型氣凝膠材料，即制得本實(shí)施例的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料。

上述莫來(lái)石型氣凝膠材料比表面結(jié)為800m²/g，孔隙率為為95％以上，疏水角150°，密度度0.30g/cm³，復(fù)合材料的最高使用溫度為1400℃，收縮率小于1％，防火等級(jí)為A1級(jí)。

實(shí)施例4

如圖1所示，本實(shí)施例的一種耐高溫的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，將硅源、鋁源和鈦源分別進(jìn)行水解，得到硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠；

所述硅源包括四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷，所述四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷的摩爾比為1:0.1；采用乙醇將所述硅溶膠中硅元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.5mol/L。

所述鋁源為異丙醇鋁；將所述異丙醇鋁經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕、球磨、螯合、保溫、酸解和濃縮得到所述鋁溶膠，采用水將所述鋁溶膠中鋁元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.5mol/L。

所述鈦源為鈦酸丁酯；將所述鈦酸丁酯經(jīng)過(guò)螯合、稀釋和水解得到所述鈦溶膠，采用乙醇將所述鈦溶膠中鈦元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.5mol/L。

S2，將所述硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠按照預(yù)設(shè)體積比進(jìn)行復(fù)合，所述預(yù)設(shè)體積比為1:1:0.01，形成復(fù)合溶膠；先將所述硅溶膠和所述鈦溶膠混合均勻后，再與鋁溶膠進(jìn)行復(fù)合，形成均相體系的復(fù)合溶膠。所述復(fù)合溶膠中的硅、鋁、鈦三種元素摩爾比可在1:1:0.01。

S3，將纖維卷材或預(yù)制件浸漬在所述的復(fù)合溶膠中，靜置凝膠后得到濕凝膠復(fù)合材料，并將所述濕凝膠復(fù)合材料干燥后，得到所述氣凝膠材料。所述濕凝膠復(fù)合材料采用高溫超臨界干燥方法干燥制得所述氣凝膠材料?？稍谒鰪?fù)合溶膠中加入氨水和六甲基二硅氮烷中的至少一種，以催化所述復(fù)合溶膠進(jìn)行凝膠反應(yīng)，催化劑的用量占復(fù)合溶膠體積的2％，調(diào)節(jié)凝膠時(shí)間為30min左右。本實(shí)施例也可在所述復(fù)合溶膠中加入遮光劑。

所述復(fù)合凝膠采用高溫超臨界干燥方法干燥制得所述氣凝膠材料。所述高溫超臨界干燥方法的干燥介質(zhì)為醇類物質(zhì)，所述醇類物質(zhì)的溫度為200℃，氮?dú)忸A(yù)壓為5.5Mpa，干燥溫度為260℃，升溫速率為2.5℃/min，干燥壓力不大于10Mpa。當(dāng)所述干燥壓力升高至10Mpa時(shí)，可開(kāi)始進(jìn)行恒溫降壓，恒溫泄壓速率為0.1Mpa/min，當(dāng)所述超臨界干燥的溫度降至200℃以內(nèi)時(shí)，取出所述復(fù)合凝膠即得到所述氣凝膠材料。該氣凝膠材料在使用溫度超過(guò)1000℃時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石型氣凝膠材料，即制得本實(shí)施例的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料。

上述莫來(lái)石型氣凝膠材料比表面結(jié)為100m²/g，孔隙率為90％以上，疏水角120°，密度0.03g/cm³，復(fù)合材料的最高使用溫度為1400℃，收縮率小于1％。防火等級(jí)為A1級(jí)，復(fù)合材料纖維占比10％。

實(shí)施例5

如圖1所示，本實(shí)施例的一種耐高溫的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，將硅源、鋁源和鈦源分別進(jìn)行水解，得到硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠；

所述硅源包括四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷，所述四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷的摩爾比為1:0.3；采用乙醇將所述硅溶膠中硅元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.7mol/L。

所述鋁源為異丙醇鋁；將所述異丙醇鋁經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕、球磨、螯合、保溫、酸解和濃縮得到所述鋁溶膠，采用水將所述鋁溶膠中鋁元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.6mol/L。

所述鈦源為鈦酸丁酯；將所述鈦酸丁酯經(jīng)過(guò)螯合、稀釋和水解得到所述鈦溶膠，采用乙醇將所述鈦溶膠中鈦元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至0.5～1.0mol/L。

S2，將所述硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠按照預(yù)設(shè)體積比進(jìn)行復(fù)合，所述預(yù)設(shè)體積比為1:7:0.08，形成復(fù)合溶膠；先將所述硅溶膠和所述鈦溶膠混合均勻后，再與鋁溶膠進(jìn)行復(fù)合，形成均相體系的復(fù)合溶膠。所述復(fù)合溶膠中的硅、鋁、鈦三種元素摩爾比可在1:7:0.07。

S3，將纖維卷材或預(yù)制件浸漬在所述的復(fù)合溶膠中，靜置凝膠后得到濕凝膠復(fù)合材料，并將所述濕凝膠復(fù)合材料干燥后，得到所述氣凝膠材料。所述濕凝膠復(fù)合材料采用高溫超臨界干燥方法干燥制得所述氣凝膠材料?？稍谒鰪?fù)合溶膠中加入氨水和六甲基二硅氮烷中的至少一種，以催化所述復(fù)合溶膠進(jìn)行凝膠反應(yīng)，催化劑的用量占復(fù)合溶膠體積的2％，調(diào)節(jié)凝膠時(shí)間為30min左右。本實(shí)施例也可在所述復(fù)合溶膠中加入遮光劑。

所述復(fù)合凝膠采用高溫超臨界干燥方法干燥制得所述氣凝膠材料。所述高溫超臨界干燥方法的干燥介質(zhì)為醇類物質(zhì)，所述醇類物質(zhì)的溫度為150℃，氮?dú)忸A(yù)壓為6Mpa，干燥溫度為270℃，升溫速率為1.5℃/min，干燥壓力不大于13Mpa。當(dāng)所述干燥壓力升高至13Mpa時(shí)，可開(kāi)始進(jìn)行恒溫降壓，恒溫泄壓速率為0.1Mpa/min，當(dāng)所述超臨界干燥的溫度降至200℃以內(nèi)時(shí)，取出所述復(fù)合凝膠即得到所述氣凝膠材料。該氣凝膠材料在使用溫度超過(guò)1000℃時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石型氣凝膠材料，即制得本實(shí)施例的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料。

上述莫來(lái)石型氣凝膠材料比表面結(jié)為600m²/g，孔隙率為93％，疏水角150°，密度0.2g/cm³，復(fù)合材料的最高使用溫度為1400℃，收縮率小于1％。，防火等級(jí)為A1級(jí)，復(fù)合材料纖維占比60％。

實(shí)施例6

如圖1所示，本實(shí)施例的一種耐高溫的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，將硅源、鋁源和鈦源分別進(jìn)行水解，得到硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠；

所述硅源包括四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷，所述四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷的摩爾比為1:0.5；采用乙醇將所述硅溶膠中硅元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至1.0mol/L。

所述鋁源為異丙醇鋁；將所述異丙醇鋁經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕、球磨、螯合、保溫、酸解和濃縮得到所述鋁溶膠，采用水將所述鋁溶膠中鋁元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至1.0mol/L。

所述鈦源為鈦酸丁酯；將所述鈦酸丁酯經(jīng)過(guò)螯合、稀釋和水解得到所述鈦溶膠，采用乙醇將所述鈦溶膠中鈦元素的摩爾濃度調(diào)節(jié)至1.0mol/L。

S2，將所述硅溶膠、鋁溶膠和鈦溶膠按照預(yù)設(shè)體積比進(jìn)行復(fù)合，所述預(yù)設(shè)體積比為1:10:0.1，形成復(fù)合溶膠；先將所述硅溶膠和所述鈦溶膠混合均勻后，再與鋁溶膠進(jìn)行復(fù)合，形成均相體系的復(fù)合溶膠。所述復(fù)合溶膠中的硅、鋁、鈦三種元素摩爾比可在1:10:0.10。

S3，將纖維卷材或預(yù)制件浸漬在所述的復(fù)合溶膠中，靜置凝膠后得到濕凝膠復(fù)合材料，并將所述濕凝膠復(fù)合材料干燥后，得到所述氣凝膠材料。所述濕凝膠復(fù)合材料采用高溫超臨界干燥方法干燥制得所述氣凝膠材料。可在所述復(fù)合溶膠中加入氨水和六甲基二硅氮烷中的至少一種，以催化所述復(fù)合溶膠進(jìn)行凝膠反應(yīng)，催化劑的用量占復(fù)合溶膠體積的2％，調(diào)節(jié)凝膠時(shí)間為30min左右。本實(shí)施例也可在所述復(fù)合溶膠中加入遮光劑。

所述復(fù)合凝膠采用高溫超臨界干燥方法干燥制得所述氣凝膠材料。所述高溫超臨界干燥方法的干燥介質(zhì)為醇類物質(zhì)，所述醇類物質(zhì)的溫度為220℃，氮?dú)忸A(yù)壓為6.5Mpa，干燥溫度為280℃，升溫速率為2℃/min，干燥壓力不大于16Mpa。當(dāng)所述干燥壓力升高至16Mpa時(shí)，可開(kāi)始進(jìn)行恒溫降壓，恒溫泄壓速率為0.1Mpa/min，當(dāng)所述超臨界干燥的溫度降至200℃以內(nèi)時(shí)，取出所述復(fù)合凝膠即得到所述氣凝膠材料。該氣凝膠材料在使用溫度超過(guò)1000℃時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石型氣凝膠材料，即制得本實(shí)施例的莫來(lái)石型氣凝膠復(fù)合材料。

上述莫來(lái)石型氣凝膠材料比表面結(jié)為800m²/g，孔隙率為為97％，疏水角140°，密度0.30g/cm³，復(fù)合材料的最高使用溫度為1400℃，收縮率小于1％。防火等級(jí)為A1級(jí)，復(fù)合材料纖維占比90％。

上述實(shí)施例1-6中，通過(guò)制備硅鋁鈦三元復(fù)合溶膠，通過(guò)單組份穩(wěn)定溶膠體系靈活調(diào)配配方，所有功能性成分均由活性納米溶膠例子進(jìn)行復(fù)合，溶膠和凝膠性質(zhì)均一、無(wú)相分離現(xiàn)象。硅源中不含鹵素，所得復(fù)合凝膠無(wú)需脫鹵處理，使用時(shí)不會(huì)侵蝕設(shè)備，也不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體。通過(guò)采用金屬醇鹽作為鋁源，不含鹵素，所得復(fù)合凝膠無(wú)需脫鹵處理，使用時(shí)不會(huì)侵蝕設(shè)備，也不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體。本實(shí)施例采用高溫超臨界干燥工藝對(duì)濕凝膠復(fù)合材料進(jìn)行干燥，凝膠后無(wú)需進(jìn)行溶劑置換和改性處理，同時(shí)干燥介質(zhì)可經(jīng)管道泵入，縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約生產(chǎn)成本。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。