气凝胶改性复合硅酸镁保温材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种气凝胶改性复合硅酸镁保温材料及其制备方法和应用，具体涉及保温材料技术领域。该保温材料的浆料包括矿物纤维、气凝胶浆料、木质纤维、粘合剂、渗透剂、偶联剂、氢氧化镁和水；其中，所述矿物纤维包括水镁石矿物纤维、硅灰石矿物纤维和硅酸铝纤维。制成后的保温材料结构中有充足的气凝胶粉“镶嵌”在复合硅酸镁保温材料之中，充盈其空间，形成细密有效的“气腔”，导热系数仅有0.030W/(m

【技术实现步骤摘要】
气凝胶改性复合硅酸镁保温材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及保温材料
，尤其是涉及一种气凝胶改性复合硅酸镁保温材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前市场上，流行的“气凝胶绝热毯”、“气凝胶保温材料”，都是二氧化硅气凝胶粉与玻璃纤维毯或毡材复合而成。制作时，是将玻璃纤维毡浸泡在硅溶胶液体里，通过超临界干燥或常压干燥工艺处理，把上述材料复合成为一种具有极低导热系数的绝热材料，这就是“二氧化硅复合玻璃纤维毡绝热制品”。
[0003]二氧化硅复合玻璃纤维毡绝热制品材料的生产，需要特殊工艺，特殊设备，基础生产一次投入动辄上亿。目前该材料价格基本在10000元/立方左右，是普通玻璃棉、岩棉、复合硅酸镁的市场价格的5
‑
10倍。
[0004]但是，现有气凝胶粉与传统纤维类材料复合工艺，并不适用于复合硅酸镁保温材料。因为复合硅酸镁保温材料在硅溶胶溶液（含醇类）里浸泡，材料会失去结构强度，对保温至关重要的纤维孔隙会变形坍塌，且无法再通过烘干等工艺来恢复。因此难以用上述“气凝胶材料生产工艺”实现上述材料的复合。因此最终采用以复合硅酸镁生产工艺为主，配方中加入在水系中混溶更好的气凝胶浆料作为配料的技术路线来实现本案。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种气凝胶改性复合硅酸镁浆料，以缓解现有技术中复合硅酸镁材料无法与气凝胶粉结合以及现有气凝胶产品成本高的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术特采用如下技术方案:本专利技术的第一方面提供了一种气凝胶改性复合硅酸镁浆料，包括矿物纤维、气凝胶浆料、木质纤维、粘合剂、渗透剂、偶联剂、氢氧化镁和水；其中，所述矿物纤维包括水镁石矿物纤维、硅灰石矿物纤维和硅酸铝纤维。
[0008]可选地，所述粘合剂包括PVA、EVA、醋酸乙烯酯、聚乙二醇和硅酸钠中的至少一种。
[0009]所述渗透剂包括磺化琥珀酸二辛脂钠盐、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯和十二烷基磺酸钠中的至少一种。
[0010]所述偶联剂包括硅烷偶联剂。
[0011]所述硅烷偶联剂包括全氟辛基三乙氧基硅烷、3
‑
(2，3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)中的至少一种。
[0012]所述气凝胶浆料中气凝胶的质量占比为15wt.%
‑
35wt.%。
[0013]可选地，包括按重量份数计的矿物纤维23份
‑
48份、气凝胶浆料10
‑
30份、木质纤维3份
‑
6份、粘合剂2份
‑
5份、渗透剂1.5份
‑
2.5份、偶联剂0.5份
‑
3份、氢氧化镁0.5份
‑
2份和水350份
‑
500份。
[0014]其中，所述矿物纤维包括按重量份数计的水镁石矿物纤维10份
‑
20份、硅灰石矿物纤维10份
‑
20份和硅酸铝纤维3份
‑
8份。
[0015]可选地，还包括pH调节剂0.5份
‑
1.2份。
[0016]本专利技术的第二方面提供了所述的气凝胶改性复合硅酸镁浆料的制备方法，将水镁石矿物纤维、硅酸铝纤维、粘合剂、渗透剂和水搅拌均匀，然后加入已预先水解的偶联剂，再加入剩余原料混合均匀得到气凝胶改性复合硅酸镁浆料。
[0017]可选地，所述气凝胶改性复合硅酸镁浆料的pH为7
‑
8。
[0018]所述气凝胶改性复合硅酸镁浆料的粘度为800cp
‑
1000cp。
[0019]本专利技术的第三方面提供了所述的气凝胶改性复合硅酸镁浆料制备得到的气凝胶改性复合硅酸镁保温材料。
[0020]可选地，导热系数为0.030W/(m
∙
K)
‑
0.036W/(m
∙
K)。
[0021]本专利技术的第四方面提供了所述的气凝胶改性复合硅酸镁保温材料的制备方法，将气凝胶改性复合硅酸镁浆料泵入烘干槽，在烘房烘干后进行碳化和防水，得到所述气凝胶改性复合硅酸镁保温材料。
[0022]所述烘干分为低温段沥水、中温段排水和高温段干燥。
[0023]所述低温段沥水的温度为60℃
‑
90℃。
[0024]所述中温段排水的温度为90℃
‑
120℃。
[0025]所述高温段干燥的温度为120℃
‑
150℃。
[0026]所述烘干的时间为18h
‑
36h。
[0027]所述碳化的温度为180℃
‑
240℃。
[0028]所述碳化时间为30min
‑
40min。
[0029]所述防水的温度为120℃
‑
150℃。
[0030]所述防水的时间为15min
‑
20min。
[0031]本专利技术的第五方面提供了气凝胶改性复合硅酸镁浆料在给排水管道保温防冻、建筑通风与空调系统管道保温保冷工程中的应用。
[0032]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果:本专利技术提供的气凝胶改性复合硅酸镁浆料，选用亲水性的气凝胶浆料使气凝胶颗粒较好的附着在体系里的矿物纤维表面，而减少在制浆及烘干过程气凝胶粉的流失以及后期成品掉粉；且矿物纤维对气凝胶浆料中气凝胶粉的微观结构也起到一定的保护作用，从而避免在制备过程中微观孔隙结构破坏。该工艺将矿物纤维和气凝胶浆等原材料在生产“制浆”过程中就进行复合，并通过烘干、成型、碳化、憎水的处理制得成品的工艺，完全不同于现有的浸渍工艺，既降低了原料成本，也节省了设备投资，将新材料的特性“嫁接”到了复合硅酸镁材料身上，实现了生产工艺、材料功能上的技术进步。
[0033]本专利技术提供的气凝胶改性复合硅酸镁保温材料实现了充足的气凝胶粉“镶嵌”在复合硅酸镁保温材料之中，充盈其空间，形成细密有效的“气腔”，空气在其中对流效率大大减弱，其成品具备了良好的隔热效果，导热系数检测仅有0.030W/(m
∙
K)
‑
0.036W/(m
∙
K)。
[0034]本专利技术提供的应用，为给排水管道保温防冻、建筑通风与空调系统管道保温保冷工程提供了性能更好的无机保温材料，且使用寿命长，不需要频繁更换保温材料，极大节约了系统维修更换的成本；并且可重复使用，大大降低了使用成本，拓展了其在工业中的应
用，既将最前沿的气凝胶技术与现有材料技术实现了完美融合，同时也提升了复合硅酸镁保温材料的技术水平，获得的更好的发展应用。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气凝胶改性复合硅酸镁浆料，其特征在于，包括矿物纤维、气凝胶浆料、木质纤维、粘合剂、渗透剂、偶联剂、氢氧化镁和水；其中，所述矿物纤维包括水镁石矿物纤维、硅灰石矿物纤维和硅酸铝纤维。2.根据权利要求1所述的气凝胶改性复合硅酸镁浆料，其特征在于，所述粘合剂包括PVA、EVA、醋酸乙烯酯、聚乙二醇和硅酸钠中的至少一种；所述渗透剂包括异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯、磺化琥珀酸二辛脂钠盐和十二烷基磺酸钠中的至少一种；所述偶联剂包括硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂包括全氟辛基三乙氧基硅烷、3
‑
(2，3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述气凝胶浆料中气凝胶的质量占比为15wt.%
‑
35wt.%。3.根据权利要求1或2所述的气凝胶改性复合硅酸镁浆料，其特征在于，包括按重量份数计的矿物纤维23份
‑
48份、气凝胶浆料10份
‑
30份、木质纤维3份
‑
6份、粘合剂2份
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5份、渗透剂1.5份
‑
2.5份、偶联剂0.5份
‑
3份、氢氧化镁0.5份
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2份和水350份
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500份；其中，所述矿物纤维包括按重量份数计的水镁石矿物纤维10份
‑
20份、硅灰石矿物纤维10份
‑
20份和硅酸铝纤维3份
‑
8份。4.根据权利要求3所述的气凝胶改性复合硅酸镁浆料，其特征在于，还包括pH调节剂0.5份
‑
1.2份。5.一种权利要求1
‑
4任一项所述的气凝胶改性复合硅酸镁浆料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立峰，胡家鹏，谭劢，
申请(专利权)人：北京航信伟业保温科技有限公司，
类型：发明
国别省市：