本发明涉及一种预氧丝复合型自疏水二氧化硅气凝胶保温毡的制备方法，属于化工材料技术领域。
背景技术：
sio2气凝胶是一种结构可控的轻质纳米多孔性非晶固态材料，其孔隙率高达80%～99.8%，孔洞尺寸为1～100nm，高比表面积200-1000m2/g，低密度变化范围3～500kg/m3，常温常压下热导率0.016w/mk，比静止空气的热导率（0.026w/mk）还低，是目前热导率最低的固体材料。
目前，二氧化硅气凝胶产业化面临的主要问题包括：制备工艺复杂、制备周期长、溶剂消耗量大、废液多、气凝胶强度低、脆性大等缺点，限制了二氧化硅气凝胶的应用。纤维增强型气凝胶可以有效的解决这一问题，实现其工业化具有重大的现实意义。
目前，国外从事气凝胶的研究与商业化的公司和研究机构主要集中在欧美地区和日本；在国内，自2012年以来相继有4～6家企业进入sio2气凝胶绝热保温行业。而现工业管道常用的传统保温材料有岩棉、普通预氧丝棉毡、高硅酸铝棉、聚氨酯等。岩棉、高硅酸铝棉保温性能差、易吸潮、安装厚度大的缺点；普通预氧丝纤维毡不耐高温；聚氨酯不耐高温，易燃。进而一种保温性能优良，疏水防火的材料会获得市场的认可并得以推广应用。因此，如果能将sio2气凝胶应用于工业中的保温毡上，是十分有意义的。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种预氧丝复合型自疏水二氧化硅气凝胶保温毡的制备工艺，以解决二氧化硅气凝胶保温材料产业化面临的制备工艺复杂、制备周期长、溶剂消耗量大、废液多、气凝胶强度低、脆性大等技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明的一种预氧丝复合型自疏水二氧化硅气凝胶保温毡的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）自疏水二氧化硅气凝胶胶液的配制；所述自疏水二氧化硅气凝胶胶液的原料有硅源前驱体、水解催化剂、添加剂和溶剂；
2）预氧丝纤维毡气凝胶的成型；
3）成型后的预氧丝纤维毡气凝胶的陈化；
4）陈化后的预氧丝纤维毡气凝胶的干燥及检测。
前述方法中，所述硅源前驱体包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲基氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上的混合物。
前述方法中，所述水解催化剂包括纯水、盐酸、硝酸、硫酸、醋酸，氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或两种以上的混合物。
前述方法中，所述预氧丝纤维毡包括预氧丝针刺毡、预氧丝离心棉、预氧丝压合板等以直径为纳米级的预氧丝纤维材质制成的，密度不大于250kg/m³，质地均匀的板或毡。
前述方法中，所述添加剂包括乙基纤维素、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、甲酰胺、乙酰胺及烷基化试剂中的一种或两种以上的混合物。
前述方法中，所述溶剂包括甲醇、乙醇、丁醇等，质量分数96%以上的直链醇中的一种或两种以上的混合物。
前述方法中，所述二氧化硅气凝胶胶液的配制包括如下体积比的组分：正硅酸乙酯:甲基三甲氧基硅烷：99%工业酒精:水催化剂:添加剂=10:3:(50～150):(3～6):(0.3～1.1)。
前述方法中，所述预氧丝纤维毡自疏水气凝胶成型是将自疏水二氧化硅气凝胶胶液喷淋在预氧丝纤维毡上，使预氧丝纤维毡饱和吸附胶液，预氧丝纤维毡无鼓泡、凹陷，上下表面均匀平整，再送入30～35℃，同时ph值为8～9的碱性环境中静置20～25min，形成预氧丝纤维毡湿凝胶材料。
前述方法中，所述陈化是将预氧丝纤维毡湿凝胶材料放入乙醇溶液中35～45℃浸泡30h。
前述方法中，所述干燥是将陈化的预氧丝纤维毡湿凝胶材料放入萃取釜的物料桶中，将二氧化碳气体注入萃取釜，保持萃取釜内温度和压力在二氧化碳气体的超临界状态，并与材料接触，使材料中的溶剂溶解于超临界流体之中，从萃取釜的萃取出口收集流体。
前述方法中，所述超临界温度为40～50℃，压力为10～18mpa；二氧化碳气体通过萃取釜的流量为200～250kg/h，萃取时间为10h。
前述方法中，所述检测步骤是将最佳工艺条件下萃出材料随机选取三点（三点应尽量能反映整卷材料的性能），每点取300×300mm材料两块，测量密度、导热系数、疏水性、机械强度。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，在采用超临界萃取技术后，大幅度提升了生产效率，同时对于萃取溶剂的循环利用，原位聚合法的应用，都进一步降低了成本；工艺简单，生产连续性强。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的一种预氧丝复合型自疏水二氧化硅气凝胶保温毡的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）自疏水二氧化硅气凝胶胶液的配制；所述自疏水二氧化硅气凝胶胶液的原料有硅源前驱体、水解催化剂、添加剂和溶剂；所述硅源前驱体包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲基氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上的混合物；所述水解催化剂包括纯水、盐酸、硝酸、硫酸、醋酸，氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或两种以上的混合物；所述添加剂包括乙基纤维素、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、甲酰胺、乙酰胺及烷基化试剂中的一种或两种以上的混合物；所述溶剂包括甲醇、乙醇、丁醇等，质量分数96%以上的直链醇中的一种或两种以上的混合物；所述二氧化硅气凝胶胶液的配制包括如下体积比的组分：正硅酸乙酯:甲基三甲氧基硅烷：99%工业酒精:水催化剂:添加剂=10:3:(50～150):(3～6):(0.3～1.1)；
2）预氧丝纤维毡气凝胶的成型；所述预氧丝纤维毡包括预氧丝针刺毡、预氧丝离心棉、预氧丝压合板等以直径为纳米级的预氧丝纤维材质制成的，密度不大于250kg/m³，质地均匀的板或毡；所述预氧丝纤维毡自疏水气凝胶成型是将自疏水二氧化硅气凝胶胶液喷淋在预氧丝纤维毡上，使预氧丝纤维毡饱和吸附胶液，预氧丝纤维毡无鼓泡、凹陷，上下表面均匀平整，再送入30～35℃，同时ph值为8～9的碱性环境中静置20～25min，形成预氧丝纤维毡湿凝胶材料；
3）成型后的预氧丝纤维毡气凝胶的陈化；所述陈化是将预氧丝纤维毡湿凝胶材料放入乙醇溶液中35～45℃浸泡30h；
4）陈化后的预氧丝纤维毡气凝胶的干燥及检测；所述干燥是将陈化的预氧丝纤维毡湿凝胶材料放入萃取釜的物料桶中，将二氧化碳气体注入萃取釜，保持萃取釜内温度和压力在二氧化碳气体的超临界状态，并与材料接触，使材料中的溶剂溶解于超临界流体之中，从萃取釜的萃取出口收集流体；所述超临界温度为40～50℃，压力为10～18mpa；二氧化碳气体通过萃取釜的流量为200～250kg/h，萃取时间为10h；所述检测步骤是将最佳工艺条件下萃出材料随机选取三点（三点应尽量能反映整卷材料的性能），每点取300×300mm材料两块，测量密度、导热系数、疏水性、机械强度。
实施例1：
一种预氧丝复合型自疏水二氧化硅气凝胶保温毡的制备方法包括以下步骤：自疏水二氧化硅气凝胶胶液的配制→预氧丝纤维毡气凝胶的成型→成型后的预氧丝纤维毡气凝胶的陈化→陈化后的预氧丝纤维毡气凝胶的干燥及检测。按照如体积比的组分配制溶胶：正硅酸乙酯:甲基三甲氧基硅烷：99%工业酒精:水催化剂:添加剂=10:3:50:3:1.1，然后将自疏水二氧化硅气凝胶胶液喷淋在以纳米级的预氧丝纤维材质制成的密度为250kg/m³的质地均匀的预氧丝纤维毡上，使预氧丝纤维毡饱和吸附胶液，预氧丝纤维毡无鼓泡、凹陷，上下表面均匀平整，再送入35℃，同时ph值为8～9的碱性环境中静置25min，形成预氧丝纤维毡湿凝胶材料；然后将预氧丝纤维毡湿凝胶材料放入乙醇溶液中45℃浸泡30h；之后再将陈化的预氧丝纤维毡湿凝胶材料放入萃取釜的物料桶中，将二氧化碳气体注入萃取釜，保持萃取釜内温度和压力在二氧化碳气体的超临界状态，并与材料接触，使材料中的溶剂溶解于超临界流体之中；超临界温度为50℃，压力为16mpa；二氧化碳气体通过萃取釜的流量为250kg/h，萃取时间为10h；从萃取釜的萃取出口收集流体至无溶液排出，停机取出材料。
将萃出材料随机选取三点（三点应尽量能反映整卷材料的性能），每点取300×300mm材料两块，测量密度、导热系数、疏水性、机械强度。得到测试结果：热系数为0.016～0.019w/mk，疏水角为126°，压缩强度为89.6（25%变形）。