CN111778649B - 一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法 - Google Patents
一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111778649B CN111778649B CN202010561205.2A CN202010561205A CN111778649B CN 111778649 B CN111778649 B CN 111778649B CN 202010561205 A CN202010561205 A CN 202010561205A CN 111778649 B CN111778649 B CN 111778649B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- drying
- gel
- fiber felt
- kettle
- supercritical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 title claims description 21
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 67
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 50
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 69
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 29
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 19
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 15
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 15
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 claims description 9
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 claims description 9
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 9
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 8
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 239000011240 wet gel Substances 0.000 claims description 4
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 3
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 3
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001879 gelation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004513 sizing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000002210 supercritical carbon dioxide drying Methods 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- -1 ethyltriethoxysilyl Chemical group 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N triethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)OCC CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
- D06B15/00—Removing liquids, gases or vapours from textile materials in association with treatment of the materials by liquids, gases or vapours
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
- D06B1/00—Applying liquids, gases or vapours onto textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing or impregnating
- D06B1/02—Applying liquids, gases or vapours onto textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing or impregnating by spraying or projecting
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
- D06B23/00—Component parts, details, or accessories of apparatus or machines, specially adapted for the treating of textile materials, not restricted to a particular kind of apparatus, provided for in groups D06B1/00 - D06B21/00
- D06B23/20—Arrangements of apparatus for treating processing-liquids, -gases or -vapours, e.g. purification, filtration or distillation
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
- D06B9/00—Solvent-treatment of textile materials
- D06B9/06—Solvent-treatment of textile materials with recovery of the solvent
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/77—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with silicon or compounds thereof
- D06M11/79—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with silicon or compounds thereof with silicon dioxide, silicic acids or their salts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
- Y02P70/62—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product related technologies for production or treatment of textile or flexible materials or products thereof, including footwear
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，将配液、浸渍、凝胶、干燥结合在一起，纤维毡卷直接在干燥釜中浸渍成型固化后，直接升温进行超临界甲醇或乙醇干燥，实现完全密闭化制备纳米隔热材料。该方法省去了纤维毡的固化成型步骤，将凝胶溶液注入到干燥釜中，利用纤维毡自身的吸附性能，除去多余的胶料，凝胶后直接进行超临界干燥，工艺流程简单，容易实现完全自动化，节省了大量的设备投资，同时避免了大量的有机溶剂挥发和人员对挥发物的接触，生产过程中做好余热回收，能够最大限度的节约能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法。
背景技术
在氧化硅纳米隔热材料的制备过程中，目前公知的纳米隔热材料制备方式通常采用气凝胶与纤维毡纤复合，之后加入隔垫后浸泡老化，或再次进行疏水改性工艺，之后进行超临界二氧化碳干燥。通常采用的纤维毡与凝胶液复合的方法有凝胶槽整卷浸泡法凝胶，或采用放卷-浸渍-加热固化-加隔垫收卷法。
凝胶槽浸渍法浸渍纤维卷材后，大量的凝胶液在纤维毡周围形成块体气凝胶，在复卷加隔垫后破碎、掉落，形成了大量的废凝胶，且操作工程需要大量的人员进行放卷，剥离多余的凝胶，复卷加隔垫等工作，工序繁琐，浪费大量凝胶液，同时对设备的冲洗形成大量的废水。
若采用放卷-浸渍-加热固化-复合成型-加隔垫收卷法，需要长距离的生产线装置以便完成凝胶过程后加入隔垫收卷，同时由于凝胶液在喷胶浸渍段及湿凝胶毡在收卷加隔垫段大面积暴露，造成了大量的溶剂溶液挥发，容易形成***性混合气体或有毒气体，形成的混合气体容易进入加热设备中，存在很大的风险隐患，因此开发一种密闭的气凝胶生产装置显然十分重要。
而现有的气凝胶的干燥方式有超临界干燥方式制备纳米隔热材料和常压干燥方式制备纳米隔热材料。其中超临界二氧化碳干燥方式需要不停的对二氧化碳进行加热、冷却、压缩，设备复杂，能耗高，加压、置换干燥、泄压时间长，对操作人员的要求高，难以做到自动化，且湿凝胶毡中的水不容易被二氧化碳提取出来，因此大大的增加了纳米隔热材料的生产成本。而常压干燥制备纳米隔热材料，由于凝胶在干燥过程中发生了孔隙收缩和凝胶开裂，制备的纳米隔热材料性能难以满足使用要求，且干燥时间长，溶液回收率低，因此逐渐被淘汰。
随着密封技术的进步和自动化技术的发展，高温超临界醇干燥的安全性大大的提高，而超临界醇干燥无需进行溶剂的置换，只需将凝胶中的醇加热到其超临界状态，在维持超临界条件的状态下缓慢释放醇溶剂，即可完成凝胶的干燥。超临界乙醇干燥无需分离设备，只需要冷凝器和凝液收集罐即可完成干燥的分离，设备简单，操作方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，将配液、浸渍、凝胶、干燥结合在一起，实现完全密闭化制备纳米隔热材料，采用自动化装卷和卸料技术可完全实现无人操作，设备结构简单，能耗小，超临界乙醇蒸汽余热易回收，乙醇易回收、安全环保等优点。
本发明的技术方案是：一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，其特征是包括以下几个步骤：
步骤1，将固定在卷材装卸托盘的纤维毡卷材吊装加入超临界干燥釜中，将布料管道使用快接卡箍与干燥釜内部的进料管连接，盖上干燥釜釜盖；
步骤2，来自储罐区有机硅源、醇、水、酸，按照摩尔1:0.5～2:15～30:0.01～0.05的比例加入到水解液配制罐中，在40～60℃温度下搅拌3～6h完成水解，经泵送和计量后按照固定的体积比22～12:1与来自配碱罐配置好的稀碱液混合，连续输送至管道混合器混合，混合后的凝胶液进入超临界干燥釜；
步骤3，混合后的凝胶液在超临界干燥釜顶部的布料管道中喷淋在纤维毡卷材顶部，纤维毡由于毛细效应将凝胶液吸附在纤维毡上，使纤维毡润湿，纤维毡卷材完成浸渍后多余的凝胶液体使用负压抽到凝胶液收集罐，经凝胶液循环泵循环重新打入干燥釜继续喷淋，使纤维毡浸渍完全，最终多余的凝胶液用于制备气凝胶颗粒；
步骤4，当凝胶液对纤维毡完成浸渍后，通过加热装置开始对干燥釜升温，当温度升高到60℃后停止升温，保温1～3h，使湿凝胶纤维毡完全凝胶固化，得到醇凝胶纤维毡；之后继续升温至超临界温度以上250～300℃，其中升温速度稳定在1～2℃/min，检测及安全泄放装置检测干燥釜压力调节并维持干燥釜压力在7～15MPa之间，温度到达250～300℃后，保温30min，开始泄压；
步骤5，泄压前首先对冷凝器通冷凝水，使冷凝器内水循环降温，再打开干燥釜泄压阀们，泄压过程中保持温度在超临界温度以上，泄压完成后使用惰性气体氮气或二氧化碳对干燥釜进行冲洗降温至常压，当内外压力平衡后打开干燥釜釜盖，使用吊装设备吊出成品纳米隔热材料。
所述水解液由水、醇、有机硅源、酸组成；稀碱液包括氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙的一种或多种。
所述的酸包括草酸、醋酸、盐酸、硫酸、磷酸、氟化铵的一种或多种混合物。
所述的有机硅源为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅、乙基三乙氧基硅烷基烷氧基硅的一种或多种混合物。
实现该方法所需要的成套装置根据工艺路线包括水解装置、配碱装置、管道混合器、超临界干燥装置、胶液循环装置；
所述的水解装置由水解液配制罐、第一输送泵和第一流量计组成，用于制备水解液，并计量并输送到管道混合器；
所述的配碱装置由配碱罐、第二输送泵和第二流量计组成，用于配制稀碱液，并计量输送到管道混合器，将规定比例的水解液和稀碱液混合，形成凝胶液用于纤维毡浸渍；
所述的超临界干燥装置由干燥釜冷凝器、回收罐及输送泵组成，用于对成卷的纤维毡进行浸渍、凝胶、干燥，以及对超临界状态的醇进行冷凝和回收；
所述的胶液循环装置包括篮式过滤器、胶液收集罐、胶液循环泵、水循环真空泵，其中水循环真空泵为胶液收集储罐提供一个负压用于吸取干燥釜底部未能浸渍的凝胶液，篮式过滤器过滤凝胶液中的玻璃纤维丝，胶液循环泵将凝胶收集罐内的凝胶液重新打入干燥釜对纤维毡进行浸渍。
所述的干燥釜釜盖采用釜盖快开装置，用于快速装卸料。
所述的干燥釜周围有加热装置，采用加热方式有电加热或导热油加热，顶部有凝胶液布料管道用于将凝胶液均匀的从纤维毡卷材顶部喷下，布料管道与干燥釜内部进料管采用卡箍连接，便于快速拆卸，不影响纤维毡和纳米隔热材料的进出。
所述的冷凝器与冷却水供水管和冷却水回水管相连接，采用冷水或工业水冷却，对超临界乙醇或甲醇蒸汽进行冷却，并使用冷凝液收集罐回收液态醇，回收的液态醇使用第三离心泵输送到后续的醇储罐。
所述的干燥釜顶部出口设有检测装置及安全泄放装置，其中泄放装置为弹簧式安全阀，安全阀出口与冷凝器连接。
该方法省去了纤维毡的固化成型步骤，将凝胶溶液注入到干燥釜中，利用纤维毡自身的吸附性能，除去多余的胶料，凝胶后直接进行超临界干燥，工艺流程简单，容易实现完全自动化，节省了大量的设备投资，同时避免了大量的有机溶剂挥发和人员对挥发物的接触，生产过程中做好余热回收，能够最大限度的节约能耗。
附图说明
图1是一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法的流程示意图。
图2是一种纤维毡卷材装卸料装置示意图。
图3是纤维毡卷材示意图。
附图标号说明：1-水解液配制罐，2-第一输送泵，3-第一流量计，4-配碱罐，5-第二输送泵，6-第二流量计，7-管道混合器，8-超临界干燥釜，9-加热装置，10-布料管道，11-釜盖，12-检测及安全泄放装置，13-纤维毡卷材，14-冷凝器，15-冷却水供水管，16-冷却水回水管，17-冷凝液收集罐，18-第三输送泵，19-篮式过滤器，20-凝胶液收集罐，21-水循环真空泵，22-凝胶液循环泵，23卷材装卸托盘，24吊装环。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，以下结合附图和具体实施对本发明进行进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限制。给予本发明所列举的实施例本领域的技术人员在本发明所纰漏的范围内，轻易想到的变化或替代都属于本发明的保护范围内。
实施例1
参见图1、图2，本发明发提供了一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，整个工艺流程从前到后操作步骤包括水解液配制、碱液配置、凝胶液混合、喷料浸渍、循环浸渍、升温凝胶、升温干燥、完成干燥。
将固定在卷材装卸托盘23的纤维毡卷材13吊装加入超临界干燥釜中8，将布料管道10使用快接卡子与干燥釜的进料管连接，盖上干燥釜釜盖11。
将正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅按摩尔比1:1混合后作为有机硅源与乙醇、水、草酸按照摩尔比1:20:4:0.02的比例加入水解液配制罐1搅拌升温至50℃恒温4h,经第一输送泵2泵送和第一流计量3计量后,与来自配碱罐4混合好的浓度为1mol/L的稀氨水的乙醇溶液经第二输送泵5泵送和第二流计量6计量后,按照流量15:1的比例进入管道混合器7，混合后的凝胶液进入事先安装好布料管道10和装有纤维毡卷材13的干燥釜8中进行喷料，凝胶液在纤维毡卷材13上方喷淋对纤维毡进行浸渍，纤维毡由于毛细效应将凝胶液吸附在纤维毡上，使纤维毡润湿；多余的凝胶液在干燥釜8下方集中，经过篮式过滤器19的过滤；
水循环真空泵21为凝胶液收集罐20提供一定的负压将干燥釜底部的凝胶液抽到凝胶液收集罐20，经凝胶液循环泵22输送至干燥釜布料管道10循环继续喷淋使纤维毡浸渍完全，完成浸渍后最终多余的料液用于制备气凝胶颗粒。
干燥釜8内的加热装置9开始工作,使干燥釜8升温至60℃，完成凝胶浸渍的纤维毡卷材13在干燥釜升温过程中逐渐开始凝胶，干燥釜在60℃保持2～3h，使凝胶完全。继续升温至270℃，其中升温速度稳定在1～2℃/min，在温度为270℃，压力为10MPa保持1h，冷凝器14通过冷却水供水管15通冷却水，打开干燥釜与冷凝器之间的阀门开始泄压，泄压过程中保持温度不变缓慢泄压至压力为常压后，向干燥釜8通入氮气进行降温至50℃，打开干燥釜8，拆开布料管道10，吊装出干燥好的纳米隔热材料。
冷凝液收集罐17收集的乙醇由第三输送泵18输送至乙醇储罐。干燥好的纳米隔热材料卷材与卷材装卸托盘23一体，如图2、图3所示，拆掉卷材装卸托盘23上的吊装环24后，直接抽出卷材装卸托盘23，纳米隔热材料可直接进行包装。
其中水解液配制罐1带搅拌***，配有加热的夹套装置用于维持水解温度在40～60℃之间。
所配置的水解液使用第一离心泵2进行输送，使用第一流量计3计量水解液流量，并调节离心泵的转速和控制离心泵的启停。
所配置的碱液使用第二离心泵5进行输送，使用第二流量计6计量碱液的流量，并调节离心泵的转速和控制离心泵的启停。
其中配碱罐4带有搅拌器，用于将氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等的一种或多种与水、甲醇、乙醇等混合。
其中管道混合器7为静态管道混合器的一种，用于将水解液和碱液混合形成凝胶，管道混合器内芯容易抽出，以便于清洗。
其中篮式过滤器19采用10～100目的网眼对凝胶液进行过滤，过滤器顶部有观察孔，用于观察胶液情况，以便及时排除多余的凝胶液，防止在管道内凝胶。水循环真空泵21抽出的废气，输送至废气洗涤塔洗涤净化后排放。
实施例2
与实施例1不同的地方是，将混合硅源更换成正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅按1:1混合，催化剂酸更换成盐酸、氢氟酸摩尔比1:2的混合酸，乙醇更换成甲醇后按照硅源：醇：水：酸＝1:18:4.5:0.02的摩尔比混合，形成水解液，水解温度在40～55℃之间，其它条件基本保持不变，将乙醇超临界干燥改变成甲醇超临界干燥。生产出的气凝胶具有较好的弹性和更低的导热系数。
实施例3
与实施例一不同的是将纤维毡与5mm厚的隔垫(PP材质的六边形孔网)卷在一起，使纤维毡层与层之间有较大的空隙，将超临界温度下的保温时间缩短到30min，加快了干燥的速度。干燥后需复卷纳米隔热材料、回收隔垫，制备的纳米隔热材料表面结构稳定，外观质量较好。同时该方法也适用于将超临界醇干燥改成超临界二氧化碳干燥制备纳米隔热材料。
以上实施例为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不限于此，任何基本的改进都属于本发明的保护范围，如将超临界立式储罐改为卧式，多个超临界干燥储罐串并联形成大规模的生产以及形成完全无人自动化的改装等都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，其特征是包括以下几个步骤：
步骤1，将固定在卷材装卸托盘(23)的纤维毡卷材(13)吊装加入超临界干燥釜(8)中，将布料管道(10)使用快接卡箍与干燥釜内部的进料管连接，盖上干燥釜釜盖(11)；
步骤2，来自储罐区有机硅源、醇、水、酸，按照摩尔1:0.5～2:15～30:0.01～0.05的比例加入到水解液配制罐(1)中，在40～60℃温度下搅拌3～6h完成水解，经泵送和计量后按照固定的体积比22～12:1与来自配碱罐(4)配置好的稀碱液混合，连续输送至管道混合器(7)混合，混合后的凝胶液进入超临界干燥釜(8)；
步骤3，混合后的凝胶液在超临界干燥釜顶部的布料管道(10)中喷淋在纤维毡卷材(13)顶部，纤维毡由于毛细效应将凝胶液吸附在纤维毡上，使纤维毡润湿，纤维毡卷材(13)完成浸渍后多余的凝胶液体使用负压抽到凝胶液收集罐(20)，经凝胶液循环泵(22)循环重新打入干燥釜继续喷淋，使纤维毡浸渍完全，最终多余的凝胶液用于制备气凝胶颗粒；
步骤4，当凝胶液对纤维毡完成浸渍后，通过加热装置(9)开始对干燥釜(8)升温，当温度升高到60℃后停止升温，保温1～3h，使湿凝胶纤维毡完全凝胶固化，得到醇凝胶纤维毡；之后继续升温至超临界温度以上250～300℃，其中升温速度稳定在1～2℃/min，检测及安全泄放装置(12)检测干燥釜压力调节并维持干燥釜压力在7～15MPa之间，温度到达250～300℃后，保温30min，开始泄压；
步骤5，泄压前首先对冷凝器(14)通冷凝水，使冷凝器(14)内水循环降温，再打开干燥釜泄压阀门，泄压过程中保持温度在超临界温度以上，泄压完成后使用惰性气体氮气或二氧化碳对干燥釜(8)进行冲洗降温至常压，当内外压力平衡后打开干燥釜釜盖(11)，使用吊装设备吊出成品纳米隔热材料。
2.如权利要求1所述的超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，其特征是所述水解液由水、醇、有机硅源、酸组成；所述稀碱液包括氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙的一种或多种。
3.如权利要求2所述的超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，其特征是所述的酸包括草酸、醋酸、盐酸、硫酸、磷酸、氟化铵的一种或多种混合物。
4.如权利要求2所述的超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，其特征是所述的有机硅源为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅、乙基三乙氧基硅烷基烷氧基硅的一种或多种混合物。
5.如权利要求1所述的超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，其特征是实现该方法所需要的成套装置根据工艺路线包括水解装置、配碱装置、超临界干燥装置、胶液循环装置；
所述的水解装置由水解液配制罐(1)、第一输送泵(2)和第一流量计(3)组成，用于制备水解液，并计量并输送到管道混合器(7)；
所述的配碱装置由配碱罐(4)、第二输送泵(5)和第二流量计(6)组成，用于配制稀碱液，并计量输送到管道混合器(7)，将规定比例的水解液和稀碱液混合，形成凝胶液用于纤维毡浸渍；
所述的超临界干燥装置由干燥釜(8)、冷凝器(14)、回收罐(17)及输送泵(18)组成，用于对成卷的纤维毡进行浸渍、凝胶、干燥，以及对超临界状态的醇进行冷凝和回收；
所述的胶液循环装置包括篮式过滤器(19)、胶液收集罐(20)、胶液循环泵(22)、水循环真空泵(21)，其中水循环真空泵(21)为胶液收集储罐(20)提供一个负压用于吸取干燥釜底部未能浸渍的凝胶液，篮式过滤器(19)过滤凝胶液中的玻璃纤维丝，胶液循环泵(22)将凝胶收集罐(20)内的凝胶液重新打入干燥釜对纤维毡进行浸渍。
6.如权利要求5所述的超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，其特征是干燥釜釜盖(11)采用釜盖快开装置，用于快速装卸料。
7.如权利要求5所述的超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，其特征是干燥釜(8)周围有加热装置(9)，采用加热方式有电加热或导热油加热，顶部有凝胶液布料管道(10)用于将凝胶液均匀的从纤维毡卷材(13)顶部喷下，布料管道(10)与干燥釜内部进料管采用卡箍连接，便于快速拆卸，不影响纤维毡和纳米隔热材料的进出。
8.如权利要求5所述的超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，其特征是所述的冷凝器(14)与冷却水供水管(15)和冷却水回水管(16)相连接，采用冷水或工业水冷却，对超临界乙醇或甲醇蒸汽进行冷却，并使用冷凝液收集罐(17)回收液态醇，回收的液态醇使用第三离心泵(18)输送到后续的醇储罐。
9.如权利要求5所述的超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法，其特征是干燥釜(8)顶部出口设有检测装置及安全泄放装置(12)，其中泄放装置为弹簧式安全阀，安全阀出口与冷凝器(14)连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010561205.2A CN111778649B (zh) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | 一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010561205.2A CN111778649B (zh) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | 一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111778649A CN111778649A (zh) | 2020-10-16 |
| CN111778649B true CN111778649B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=72757278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010561205.2A Active CN111778649B (zh) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | 一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111778649B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112411187B (zh) * | 2020-11-23 | 2021-10-22 | 天津工业大学 | 一种纳米纤维素气凝胶复合织物的制备方法 |
| CN113862917B (zh) * | 2021-09-12 | 2023-05-26 | 广州韩秀科技有限公司 | 布料处理*** |
| CN113829545B (zh) * | 2021-09-27 | 2023-04-07 | 江西宏柏新材料股份有限公司 | 一种气凝胶复合材料卷式生产装置及方法 |
| CN115259884A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-11-01 | 中化学华陆新材料有限公司 | 一种无污染快速制备高温碳气凝胶毡的方法 |
| CN115501826B (zh) * | 2022-10-24 | 2024-03-08 | 江苏安珈新材料科技有限公司 | 一种制备气凝胶复合材料的一体化装置及方法 |
| CN115819973B (zh) * | 2022-11-04 | 2023-10-20 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种大尺寸连续气凝胶卷材快速复合制备方法 |
| CN115974519B (zh) * | 2022-11-28 | 2024-04-05 | 中化学华陆新材料有限公司 | 一种耐低温柔性纳米隔热保温材料及其制备方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3118571B1 (ja) * | 1999-09-20 | 2000-12-18 | 工業技術院長 | 超臨界含浸を用いたモノリス状金属化合物複合シリカエアロゲルの製造方法 |
| KR20110126381A (ko) * | 2010-05-17 | 2011-11-23 | 주식회사 화인텍 | 소수성 실리카 에어로젤 복합체의 제조방법 |
| CN108083760A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-29 | 贵州航天乌江机电设备有限责任公司 | 一种陶瓷纤维复合型二氧化硅气凝胶保温毡的制备工艺 |
| CN108103837A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-06-01 | 王宏宁 | 新型纳米隔热纸及其制备方法 |
| CN207570206U (zh) * | 2017-12-04 | 2018-07-03 | 陕西盟创纳米新型材料股份有限公司 | 一种醇超临界法生产气凝胶的干燥釜 |
| CN109354480A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-02-19 | 江西宏柏新材料股份有限公司 | 常压热风干燥制备气凝胶绝热毡的方法 |
| KR101958995B1 (ko) * | 2017-12-22 | 2019-03-15 | 주식회사 엘지화학 | 실리카 습윤겔 블랭킷 초임계 건조 방법 |
| CN109851314A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-06-07 | 贵州航天乌江机电设备有限责任公司 | 一种高温管道用纳米气凝胶绝热材料的制备方法 |
| CN111172681A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-19 | 华陆工程科技有限责任公司 | 一种气凝胶生产中凝胶溶液浸渍纤维毡的装置 |
-
2020
- 2020-06-18 CN CN202010561205.2A patent/CN111778649B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3118571B1 (ja) * | 1999-09-20 | 2000-12-18 | 工業技術院長 | 超臨界含浸を用いたモノリス状金属化合物複合シリカエアロゲルの製造方法 |
| KR20110126381A (ko) * | 2010-05-17 | 2011-11-23 | 주식회사 화인텍 | 소수성 실리카 에어로젤 복합체의 제조방법 |
| CN108103837A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-06-01 | 王宏宁 | 新型纳米隔热纸及其制备方法 |
| CN207570206U (zh) * | 2017-12-04 | 2018-07-03 | 陕西盟创纳米新型材料股份有限公司 | 一种醇超临界法生产气凝胶的干燥釜 |
| CN108083760A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-29 | 贵州航天乌江机电设备有限责任公司 | 一种陶瓷纤维复合型二氧化硅气凝胶保温毡的制备工艺 |
| KR101958995B1 (ko) * | 2017-12-22 | 2019-03-15 | 주식회사 엘지화학 | 실리카 습윤겔 블랭킷 초임계 건조 방법 |
| CN109354480A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-02-19 | 江西宏柏新材料股份有限公司 | 常压热风干燥制备气凝胶绝热毡的方法 |
| CN109851314A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-06-07 | 贵州航天乌江机电设备有限责任公司 | 一种高温管道用纳米气凝胶绝热材料的制备方法 |
| CN111172681A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-19 | 华陆工程科技有限责任公司 | 一种气凝胶生产中凝胶溶液浸渍纤维毡的装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111778649A (zh) | 2020-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111778649B (zh) | 一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的方法 | |
| CN108636304B (zh) | 一种通过超临界干燥法制备气凝胶的方法和用于超临界干燥的装置 | |
| CN108689678B (zh) | 一种表面无气凝胶大颗粒附着的纤维增强气凝胶毡及其制备方法 | |
| CN103803934B (zh) | 一种纳米氧化硅隔热保温材料及其常温干燥湿法工艺制备方法 | |
| CN107604634A (zh) | 一种二次复合的气凝胶纤维毡及其制备方法 | |
| CN108126532A (zh) | 一种疏水陶瓷膜的制备方法 | |
| CN107140939A (zh) | 一种纤维复合气凝胶毡的生产工艺及生产装置 | |
| CN103285746B (zh) | 一种用于去除水中溶解性气体的超疏水膜的制备方法 | |
| CN102029116A (zh) | 一种聚乙烯醇渗透汽化杂化膜的制备方法 | |
| CN103706224B (zh) | 一种实现挥发性有机物零排放的膜法回收工艺 | |
| CN111152383A (zh) | 一种连续化生产气凝胶毡的设备及工业化方法 | |
| CN103861471A (zh) | 一种在晶种化溶胶中合成NaA型分子筛膜的方法 | |
| CN109020470A (zh) | 一种常压干燥制备气凝胶复合保温毡的方法 | |
| CN110615663A (zh) | 一种实木纤维/SiO2气凝胶复合保温材料及制备方法 | |
| CN211807212U (zh) | 一种连续化生产气凝胶毡的设备 | |
| CN212357626U (zh) | 一种超临界干燥快速制备纳米隔热材料的成套装置 | |
| CN102029115B (zh) | 用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法 | |
| CN103524111B (zh) | 多孔复合气凝胶材料及其制备方法与应用 | |
| CN113832763B (zh) | 一种玻纤复合滤材的生产设备及生产***和生产工艺 | |
| CN108525524B (zh) | 一种中空纤维气体分离膜的修复装置 | |
| CN113750821A (zh) | 基于嵌入式多孔少层g-C3N4/ZIF-8混合基质膜的制备方法及应用 | |
| CN105776967A (zh) | 一种纤维针刺毡增强偏铝酸钠改性的气凝胶的制备方法 | |
| CN108654394A (zh) | 一种纳米纤维阳离子交换膜及其制备方法与应用 | |
| CN110652887A (zh) | 一种制备稀土改性聚偏氟乙烯中空纤维膜的方法 | |
| CN115057687B (zh) | 一种片材气凝胶复合材料生产装置及生产方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20220915 Address after: No. 9, Huanan Qizhi Road, Yanjia Street, Changshou District, Chongqing 401221 Applicant after: Sinochem Hualu New Material Co.,Ltd. Address before: No. 7, Tang Yan Nan Road, Xi'an, Shaanxi Province Applicant before: HUALU ENGINEERING & TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |