具有长效导电性二氧化硅气凝胶保温毡及其常压制备方法与流程

本发明涉及二氧化硅气凝胶的
技术领域：
,尤其涉及一种长效导电性二氧化硅气凝胶及其常压制备方法。
背景技术：
：众所周知，二氧化硅氧化硅气凝胶是当今世界上发现的最轻的、保温性能最好的无机材料，作为一种功能材料，具有优异的耐温性能，为此，作为下一代绝热材料备受瞩目。然而，由于二氧化硅气凝胶是由10nm左右的微小粒子，由点对点接触组成，造成二氧化硅气凝胶的强度较差。为此，为了提高其强度，都是以无机纤维和二氧化硅气凝胶复合而成。由于二氧化硅绝缘性高，造成二氧化硅纤维毡在使用过程中不好操作、落粉较多并造成粉末向周围环境转移的现象。由于静电作用，二氧化硅气凝胶也吸附了大气周围的灰尘杂质，降低了二氧化硅气凝胶的性能。为了改善其抗静电性，往往需要加入一些抗静电剂，但作用时间较短，不能长期发挥抗静电效果。专利cn201611095569.6公开了“二氧化硅气凝胶、绝热材料及二氧化硅气凝胶的制造方法”，其采用硅酸钠和酸为原料，先制备溶胶，再往其中加入高分子导电物质后形成凝胶，进一步制备出具有导电性的二氧化硅气凝胶。但由于加入了有机物质，随着使用时间的延长及在温度较高的情况下，由于有机抗静电剂的挥发，影响了抗静电性能。可见，本领域中需要一种改进的制备具有导电性的二氧化硅气凝胶保温毡的解决方案。技术实现要素：为解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种具有长效导电性的二氧化硅气凝胶保温毡及其常压制备方法。在本发明的一个方面，提供了一种具有长效导电性二氧化硅气凝胶保温毡常压制备方法，该方法包括如下步骤：（1）配制硅酸纳水溶液；（2）将硅酸钠水溶液与阳离子交换树脂进行离子交换；（3）将步骤（2）生成的物料加入分散研磨釜，用氨水调整ph值，加入稳定剂，并加入无机导电剂，开启搅拌，以进行研磨分散；（4）将步骤（3）生成的物料浓缩后，将玻璃纤维毡浸入该溶液中，浸至饱和捞出；（5）将步骤（4）生成的物料放入密闭交换罐，加入氨水，升温后保温；（6）将步骤（5）生成的物料放入蒸馏釜，加入正丁醇，升温至沸腾，进行脱水蒸馏；以及（7）利用微波干燥在氮气保护下进行干燥，从而制得具有导电性的二氧化硅气凝胶保温毡。在本发明的另一个方面，提供了一种具有长效导电性二氧化硅气凝胶保温毡，其是使用根据本发明的任何一个实施例所述的一种具有长效导电性二氧化硅气凝胶保温毡常压制备方法制备的。采用根据本发明的实施例的方法制备的具有长效导电性二氧化硅气凝胶保温毡，由于使用了无机导电剂，克服了现有技术的缺点，在温度200-400℃下仍然具有较好的抗静电性能。此外，通过加入稳定剂，稳定了气凝胶结构，进一步改善了二氧化硅气凝胶保温毡的性能和使用寿命。附图说明图1示出了根据本发明的实施例的具有长效导电性二氧化硅气凝胶保温毡常压制备方法的流程图。具体实施方式下面参照附图详细描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属
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的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属
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内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。本说明书中涉及的各术语的含义一般为本领域中的通常含义，或者为本领域技术人员在阅读本说明书之后所正常理解的含义。本说明书中的用语“包括”、“包含”是开放式的，即除了所提及的各要素外，还可能包括其他未提及的要素。本说明书中描述的各成分含量的具体数值仅用来表示各成分含量之间的比例关系，并不是用于将各成分含量限定于任何绝对数值。本说明书中描述的各成分含量的具体数值以及各工艺条件的具体数值用来表示该数值上下的一个范围，例如该数值上下15%的范围，而不是用于将其限定于一个精确的数值。图1示出了根据本发明的实施例的一种具有长效导电性二氧化硅气凝胶保温毡常压制备方法。如图1中所示，该方法包括如下步骤：（1）配制硅酸纳水溶液；（2）将硅酸钠水溶液与阳离子交换树脂进行离子交换；（3）将步骤（2）生成的物料加入分散研磨釜，用氨水调整ph值，加入稳定剂，并加入无机导电剂，开启搅拌，以进行研磨分散；（4）将步骤（3）生成的物料浓缩后，将玻璃纤维毡浸入该溶液中，浸至饱和捞出；（5）将步骤（4）生成的物料放入密闭交换罐，加入氨水，升温后保温；（6）将步骤（5）生成的物料放入蒸馏釜，加入正丁醇，升温至沸腾，进行脱水蒸馏；以及（7）利用微波干燥在氮气保护下进行干燥，从而制得具有导电性的二氧化硅气凝胶保温毡。在一些实施例中，在所述步骤（1）中，将硅酸钠加水配制成以二氧化硅计5-10wt%的水溶液。在一些实施例中，在所述步骤（2）中，将阳离子交换树脂加入离子交换柱，将步骤（1）生成的硅酸钠水溶液通过离子交换柱进行离子交换，调整离子交换柱出口ph3-4。在一些实施例中，在所述步骤（3）中，将步骤（2）生成的物料加入分散研磨釜，用氨水调整ph6-8，加入用量占二氧化硅的1-3%的稳定剂，搅拌20-30分钟；加入用量占二氧化硅的5-10wt%的无机导电剂，开启搅拌，在1500-2000r/min下研磨分散30-40分钟。在一些实施例中，在所述步骤（3）中，所述稳定剂选自聚丙烯酰胺及衍生物中的一种或多种。在一些实施例中，在所述步骤（3）中，所述无机导电剂选自二硼酸锆、二硼酸钛、纳米氧化锌中的一种或多种。在一些实施例中，在所述步骤（4）中，将步骤（3）生成的物料浓缩至二氧化硅含量10-20%wt，在常温下，将玻璃纤维毡浸入该溶液中，浸至饱和捞出。在一些实施例中，在所述步骤（5）中，将步骤（4）生成的物料放入密闭交换罐，加入氨水，升温至80-90℃保持罐内ph8-9，保温1-2小时。在一些实施例中，在所述步骤（6）中，将步骤（5）生成的物料放入蒸馏釜，加入正丁醇，升温至沸腾进行脱水蒸馏，当蒸馏温度达到110-115℃停止蒸馏。在一些实施例中，在所述步骤（7）中，利用微波干燥在氮气保护下进行干燥，干燥温度110-120℃，干燥时间4-5小时，从而制得具有导电性的二氧化硅气凝胶保温毡。以上参照附图描述了根据本发明的实施例的一种具有长效导电性二氧化硅气凝胶保温毡常压制备方法，应指出的是，以上描述仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该方法可包括更多、更少或不同的工艺步骤，且各工艺步骤中的各成分、配比以及工艺条件和参数可以与所描述和图示的不同。在本发明的另一个方面，还提供了一种具有长效导电性二氧化硅气凝胶保温毡，其是使用根据本发明的任何一个实施例的一种具有长效导电性二氧化硅气凝胶保温毡常压制备方法制备的。下面描述本发明的几个具体实施例：实施例一1、将硅酸钠加水配制成以二氧化硅计5wt%的水溶液1000g备用；2、将阳离子交换树脂加入离子交换柱，将步骤1生成的硅酸钠通过离子交换柱进行离子交换，调整离子交换柱出口ph4.0；3、将步骤2生成的物料加入分散研磨釜，用氨水调整ph6.0，加入阴离子型聚丙烯酰胺0.5g,二硼酸锆无机导电剂2.5g，开启搅拌，在1500r/min下研磨分散40分钟；4、将步骤3生成的物料浓缩至二氧化硅含量10wt%，在常温下，将玻璃纤维毡浸入该溶液中，浸至饱和捞出；5、将步骤4生成的物料放入密闭交换罐，加入氨水，升温至80℃保持罐内ph9，保温2小时；6、将步骤5生成的物料放入蒸馏釜，加入正丁醇，升温至沸腾进行脱水蒸馏，当蒸馏温度达到115℃停止蒸馏；7、利用微波干燥机在氮气保护下进行干燥，干燥温度110℃，干燥时间4小时，从而制得一种具有导电性的二氧化硅气凝胶保温毡。实施例二1、将硅酸钠加水配制成以二氧化硅计8wt%的水溶液1000g备用；2、将阳离子交换树脂加入离子交换柱，将硅酸钠通过离子交换柱进行离子交换，调整离子交换柱出口ph3.0；3、将步骤2生成的物料加入分散研磨釜，用氨水调整ph6.5，加入非离子聚丙烯酰胺1.6g，二硼酸钛无机导电剂5g，开启搅拌，在1500r/min下研磨分散40分钟；4、将步骤3生成的物料浓缩至二氧化硅含量12wt%，在常温下，将玻璃纤维毡浸入该溶液中，浸至饱和捞出；5、将步骤4生成的物料放入密闭交换罐，加入氨水，升温至80℃保持罐内ph9，保温1.5小时；6、将步骤5生成的物料放入蒸馏釜，加入正丁醇，升温至沸腾进行脱水蒸馏，当蒸馏温度达到112℃停止蒸馏；7、利用微波干燥机在氮气保护下进行干燥，干燥温度110℃，干燥时间4.5小时，从而制得一种具有导电性的二氧化硅气凝胶保温毡。实施例三1、将硅酸钠加水配制成以二氧化硅计10wt%的水溶液1000g备用；2、将阳离子交换树脂加入离子交换柱，将硅酸钠通过离子交换柱进行离子交换，调整离子交换柱出口ph3.0；3、将步骤2生成的物料加入分散研磨釜，用氨水调整ph8.0，加入阳离子聚丙烯酰胺10g，纳米氧化锌无机导电剂10g，开启搅拌，在2000r/min下研磨分散40分钟；4、将步骤3生成的物料浓缩至二氧化硅含量15wt%，在常温下，将玻璃纤维毡浸入该溶液中，浸至饱和捞出；5、将步骤4生成的物料放入密闭交换罐，加入氨水，升温至90℃保持罐内ph9，保温1小时；6、将步骤5生成的物料放入蒸馏釜，加入正丁醇，升温至沸腾进行脱水蒸馏，当蒸馏温度达到110℃停止蒸馏；7、利用微波干燥机在氮气保护下进行干燥，干燥温度110℃，干燥时间5小时，从而制得一种具有导电性的二氧化硅气凝胶保温毡。性能测试导电剂电阻数量级（ω）（120℃）实施例一二硼酸锆10x109实施例二二硼酸钛10x109实施例三纳米氧化锌10x109比较例无10x1012采用根据本发明的实施例的方法制备的具有长效导电性二氧化硅气凝胶保温毡，由于使用了无机导电剂，克服了现有技术的缺点，在温度200-400℃下仍然具有较好的抗静电性能。此外，通过加入稳定剂，稳定了气凝胶结构，进一步改善了二氧化硅气凝胶保温毡的性能和使用寿命。虽然本发明已经通过实施例披露如上，但本发明并非限定于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围，本发明的保护范围仅以权利要求的语言及其等价语言所限定的范围为准。当前第1页12