一种气相疏水装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种气相疏水装置，包括主罐体、气体输送泵和支架，支架放置在主罐体内，支架上安放待疏水化的气凝胶制件，主罐体包括罐体主体和罐体盖，罐体主体中上部均布若干气体输出管路，气体输出管路与气体输送泵进气端管道连接，罐体主体下部均布若干气体输入管路，气体输入管路与气体输送泵出气端管道连接，罐体主体底部中心安装底部气体进入主管路，底部气体进入主管路与气体输送泵出气端管道连接，罐体主体底部安装疏水化试剂入口，气体输入管路沿罐体主体切线方向与罐体主体连接，通过气体输送泵在主罐体内形成疏水化试剂蒸汽的回流。本发明专利技术采用内部气体强制循环的设计，疏水化试剂的蒸汽在装置中能够迅速扩散，从而消除死角、缩短扩散时间和反应时间，提高疏水化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种气相疏水装置
本专利技术涉及一种气相疏水装置，属于气凝胶制备

技术介绍
二氧化硅气凝胶是一种以气体为分散介质，由二氧化硅胶体粒子相互聚积形成的纳米多孔材料，具有低密度、高孔隙率和高比表面积的特点。气凝胶由纳米级颗粒组成的骨架结构可显著降低材料的固态热传导；其纳米孔隙直径小于气体分子的平均自由程，可限制气体分子热传导，因此气凝胶的热导率低于静止空气的热导率，是目前已知隔热性能最优异的固体材料。许多研究结果表明，当材料中的孔洞直径小于60nm时，即小于空气分子的运动自由程时，孔洞内的空气分子失去了自由运动的能力，附着在纳米孔壁上。使气凝胶材料在高温和常温均有低于静止空气的热导率。通用方法制备的气凝胶表面含有大量的羟基，致使气凝胶材料在空气中容易吸潮，遇液态水产生巨大的毛细管力导致纳米骨架坍塌、破碎，影响了其物理性能，从而极大地限制了气凝胶的应用领域，影响了SiO2气凝胶的推广应用。大量研究表明，通过对凝胶进行甲基硅烷改性得到疏水表面，可以避免凝胶孔表面羟基之间的相互缩合而引起的不可逆收缩。一般而言，首先要通过溶剂置换步骤除去湿凝胶中的水。SiO2湿凝胶中含有大量的水(60％～90％)，需要用大量的溶剂在纳米孔中的扩散除去凝胶三维网络中的水，才能保证改性剂对凝胶表面的羟基改性反应的有效性。但这种方法耗费大量的溶剂和疏水化试剂，引入的疏水基团数量不可控。同时也提高了生产成本，高温热性能不稳定。专利CN201080030822.4提供了一种湿凝胶直接疏水，并制造气凝胶的方法及制造装置。把网状结构的筐放入反应器后，把湿凝胶放筐中，在反应器下部安装超声波生成器，并从下部引入氮气促进反应进行，在短时间内改性为疏水化的气凝胶。该反应在常温常压进行。采用疏水的试剂(如：正丁醇、正戊醇、正己烷)，并添加5-10％的硅烷化合物，并在反应器中回流，最后制造出疏水化的气凝胶。专利CN201310481868.3提供了一种气凝胶的气相化学表面修饰方法。首先在放置亲水或疏水性较差气凝胶的密闭容器内充入修饰液蒸汽，经过充分反应，表面接枝上一层低表面能基团，实现疏水化。所述的修饰液包括氯乙酸甲酯、己酸、三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷或氟代烷基硅烷中的一种。该方法使用的反应器为简单的密闭容器。上述方法存在的问题是：专利CN201080030822.4所用的溶剂和疏水化试剂量大，且需要长时间回流，工艺较复杂，造成气凝胶的热性能不稳定。溶剂和疏水化试剂的后处理工作量大。专利CN201310481868.3虽然使用的设备简单，疏水化试剂的用量低，但是针对复杂型面气凝胶构件，以及排布较密的气凝胶构件群或者成卷的气凝胶，使用该方法就会造成气凝胶构件的疏水化程度不均匀。严重时，部分气凝胶则无法疏水。主要原因是，该方法仅利用了疏水化试剂蒸汽的自然扩散作用，疏水化试剂必须扩散至容器的每一个角落，且浓度足够高，才能与气凝胶表面的羟基反应并疏水。在规模化的气凝胶构件生产制造中，或者复杂构件的制造中，容器中很容易形成疏水化试剂蒸汽的扩散死角，造成疏水化工艺失效。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术不足，提供了一种避免疏水化试剂蒸汽扩散死角、制品疏水化程度均匀、工艺简单、疏水处理时间短的气相疏水装置。本专利技术的技术解决方案：一种气相疏水装置，包括主罐体、气体输送泵和支架，支架放置在主罐体内，支架上安放待疏水化的气凝胶制件，主罐体包括罐体主体和罐体盖，罐体主体中上部均布若干气体输出管路，气体输出管路与气体输送泵进气端管道连接，罐体主体下部均布若干气体输入管路，气体输入管路与气体输送泵出气端管道连接，罐体主体底部中心安装底部气体进入主管路，底部气体进入主管路与气体输送泵出气端管道连接，罐体主体底部安装疏水化试剂入口，气体输入管路沿罐体主体切线方向与罐体主体连接，通过气体输送泵在主罐体内形成疏水化试剂蒸汽的回流。所述的气体输入管路与罐体主体连接部位设置导流网，导流网为球冠的一部分，表面均布鱼鳞孔，鱼鳞孔的面积占比为20-50％。所述的导流网的宽度X1与气体输入管路的直径之比为2～5，长度X2与气体输入管路的直径之比为2～5，高度X3与气体输入管路28的直径之比为0.5～3。所述的鱼鳞孔的孔径与气体输入管路的直径之比为0.05～0.1，鱼鳞孔上沿凸起与导流网切线夹角α为10°～70°。所述的罐体主体底部中心设置可拆卸中心进气模块，可拆卸中心进气模块与气体输送泵出气端管道连接。所述的可拆卸中心进气模块包括对接座和进气竖管，可拆卸中心进气模块通过对接座与底部气体进入主管路机械连接，进气竖管竖直伸入罐体主体，进气竖管管壁上均布圆孔，孔面积占比为30～50％。所述的支架由圆盘底座和格栅组成，圆盘底座均布圆孔，孔面积占比为30-60％，格栅上设有镂空槽，镂空槽的长度为格栅长度的85～95％，镂空槽面积占比为35～60％。所述的罐体盖上安装抽真空接口，抽真空接口与真空泵管道连接。所述的气体输入管路、气体输出管路和底部气体进入主管路上设置阀门。本专利技术与现有技术相比的有益效果：(1)本专利技术采用内部气体强制循环的设计，疏水化试剂的蒸汽在装置中能够迅速扩散，从而消除死角、缩短扩散时间和反应时间，提高疏水化效率；(2)本专利技术气体进入管路沿切线方向与罐体连接，大大减少了气流对于构件的冲击，避免了在气流作用下，对疏松的气凝胶构件表面的破坏；(3)本专利技术在气体进入管路与罐体的连接处设置了特殊结构的导流网，进一步减弱了气体对构件的冲击；(4)本专利技术采用真空系统有助于抽提装置中的空气，增大疏水化试剂的蒸汽压，增加了疏水化的反应效果；(5)本专利技术通过在气体进出管路上设置阀门，可根据物料的数量和尺寸，控制阀门的开度，方便灵活；(6)本专利技术可拆卸式中心进气模块可设计性强，中心进气进一步提高疏水化蒸汽的均匀性，同时可根据疏水化的需要安装或者拆卸；(7)本专利技术支板的特殊设计，增加疏水化试剂在气凝胶构件之间的流动性，便于气凝胶的快速疏水化；(8)本专利技术具有疏水化反应效率高、过程可控、无反应死角、使用灵活、安装方便和可设计性强的优点。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术气体输入管路与罐体主体连接部位结构示意图；图3为本专利技术导流网主视图；图4为本专利技术导流网侧视图；图5为本专利技术导流网鱼鳞孔示意图；图6为本专利技术导流网鱼鳞孔角度示意图；图7为本专利技术圆盘底座结构示意图；图8为本专利技术格栅结构示意图；图9为本专利技术可拆卸式中心进气模块结构示意图。具体实施方式本专利技术如图1所示，包括主罐体、气体输送泵和支架30，支架30放置在主罐体内，支架30上安放待疏水化的气凝胶制件。主罐体如图1所示，为盛装未疏水的气凝胶并进行疏水化的主要组成部件，其构造为带法兰的金属容器，主要采用不锈钢、锰钢等材料制成。主罐体包括罐体主体20和罐体盖11，两者之间通过法兰连接。罐体主体20中上部均布若干带阀门22的气体输出管路21，罐体主体20下部均布若干带阀门的气体输入管路28，罐体主体20底部中心位置设有直径较大的带阀门的底部气体进入主管路24，底部还设有带阀门的疏水化试剂入口23，气体输入管路28、底部气体进入主管路24、气体输出管路21和疏水化试剂入口23与罐体主体20通过机械方式连接。罐体盖11用于系统抽真空和保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气相疏水装置，其特征在于：包括主罐体、气体输送泵(40)和支架(30)，支架(30)放置在主罐体内，支架(30)上安放待疏水化的气凝胶制件，主罐体包括罐体主体(20)和罐体盖(11)，罐体主体(20)中上部均布若干气体输出管路(21)，气体输出管路(21)与气体输送泵(40)进气端管道连接，罐体主体(20)下部均布若干气体输入管路(28)，气体输入管路(28)与气体输送泵(40)出气端管道连接，罐体主体(20)底部中心安装底部气体进入主管路(24)，底部气体进入主管路(24)与气体输送泵(40)出气端管道连接，罐体主体(20)底部安装疏水化试剂入口，气体输入管路(28)沿罐体主体切线方向与罐体主体(20)连接，通过气体输送泵(40)在主罐体内形成疏水化试剂蒸汽的回流。

【技术特征摘要】
1.一种气相疏水装置，其特征在于：包括主罐体、气体输送泵(40)和支架(30)，支架(30)放置在主罐体内，支架(30)上安放待疏水化的气凝胶制件，主罐体包括罐体主体(20)和罐体盖(11)，罐体主体(20)中上部均布若干气体输出管路(21)，气体输出管路(21)与气体输送泵(40)进气端管道连接，罐体主体(20)下部均布若干气体输入管路(28)，气体输入管路(28)与气体输送泵(40)出气端管道连接，罐体主体(20)底部中心安装底部气体进入主管路(24)，底部气体进入主管路(24)与气体输送泵(40)出气端管道连接，罐体主体(20)底部安装疏水化试剂入口，气体输入管路(28)沿罐体主体切线方向与罐体主体(20)连接，通过气体输送泵(40)在主罐体内形成疏水化试剂蒸汽的回流；所述的罐体主体(20)底部中心设置可拆卸中心进气模块(31)，可拆卸中心进气模块(31)与气体输送泵(40)出气端管道连接，所述的可拆卸中心进气模块(31)包括对接座(37)和进气竖管(36)，可拆卸中心进气模块(31)通过对接座(37)与底部气体进入主管路(24)机械连接，进气竖管(36)竖直伸入罐体主体(20)，进气竖管(36)管壁上均布圆孔，孔面积占比为30～50％；所述的支架(30)由圆盘底座(32)和格栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹军锋，艾素芬，简文政，隋鹏，宋艳艳，詹万初，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11