本发明属于隔热保温材料领域，具体涉及一种气凝胶毡隔热保温材料的制备方法。
背景技术
气凝胶是一种孔洞率可高达80~99.8%的纳米多孔材料，其比表面积可达到200~1000m2/g，气凝胶的密度极低，是目前世界上最轻的固体，此外，气凝胶还具有低热导率（最低达0.01w/m·k），高孔隙率（最高达99%）、高光透过性（最高达99%）、低介电常数（低至1.0~2.0）、低折射率（最低达1.05）等。
sio2气凝胶毡与其它传统隔热保温材料相比，具有无与伦比的优越性，是目前隔热保温材料性能最好的固体材料，是节能降耗的首选材料。但是也由于气凝胶的结构特点，使得气凝胶存在脆性大、柔性差等缺点，同时，由于其制备方法的原因，sio2气凝胶毡在运输、施工和使用过程中普遍存在毡体脱落气凝胶粉的情况，掉粉情况不仅给施工带来了不便，给施工人员健康带来了威胁，同时也会降低气凝胶毡本身的性能，大大的限制了气凝胶毡的应用范围。因此在保证气凝胶毡良好的隔热保温性能的前提下，开发一种不掉粉的气凝胶复合材料来保证生产、使用人员的健康，降低气凝胶毡在储运、安装、使用中的粉尘污染问题，并且能满足市场上各个领域的需求是非常必要的。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种气凝胶毡隔热保温材料的制备方法，在不影响气凝胶毡隔热保温材料隔热保温性能的前提下，保证制备得到的气凝胶毡隔热保温材料不掉粉，降低气凝胶在储运、安装、使用中的粉尘污染问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种气凝胶毡隔热保温材料的制备方法，步骤如下：
（1）、取正硅酸酯、乙醇和水混合均匀，之后依次加入nh4f溶液和氨水搅拌均匀，得到二氧化硅溶胶a；
（2）、按重量份，将树脂2~20份、引发剂0.02~0.05份、偶联剂0.5~5份、空心玻璃微珠100份在可密封容器中搅拌混合均匀得到浆液b；
（3）、将纤维毡先在步骤（1）所得二氧化硅溶胶a中浸渍，取出后再在新鲜配制的浆液b中浸渍；
（4）、重复操作步骤（3）过程3~4次，且纤维毡在浆液b中浸渍时二氧化硅溶胶a始终处于搅拌状态，之后取出纤维毡将其放置于真空条件下密封静置1~3h；
（5）、将步骤（4）所得纤维毡进行老化处理，然后将老化后的纤维毡浸渍于改性液中12-24h，然后用无水乙醇进行溶剂置换，再干燥处理，得到气凝胶隔热毡；
（6）、将步骤（5）所得气凝胶隔热毡进行热处理，即得气凝胶毡隔热保温材料；
其中，步骤（1）中：以摩尔比计，正硅酸酯∶乙醇∶水=1∶（4~12）∶（2~4）；nh4f溶液的加入量保证以摩尔比计，nh4f∶正硅酸酯=（0.002~0.01）∶1；氨水的加入量保证以摩尔比计，nh3∶正硅酸酯=（0.005~0.015）∶1；步骤（4）中，改性液为六甲基二硅氧烷与无水乙醇按摩尔比为1∶（2~5）混合而成的混合液。
较好地，步骤（1）中，所述正硅酸酯为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯。
较好地，步骤（2）中，所述树脂为环氧树脂或不饱和树脂，所述不饱和树脂为不饱和聚酯树脂191#、不饱和聚酯树脂197#、乙烯基树脂mfe-2、乙烯基树脂ver-2中的一种或两种以上的混合物。
较好地，步骤（2）中，所述引发剂为过氧化甲乙酮、环烷酸钴、bpo、aibn中的一种或两种以上的混合物。
较好地，步骤（2）中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述空心陶瓷微珠的密度为0.15~0.60g/cm3。
较好地，步骤（3）中，所述纤维毡每次在二氧化硅溶胶a中的浸渍时间为4~6h，每次在浆液b中的浸渍时间为2~3h。
较好地，步骤（5）中，在加热条件下老化，老化的加热温度为30~60℃、老化时间为8~24h。
较好地，步骤（5）中，将老化后的纤维毡浸渍于改性液中12~24h。
较好地，步骤（5）中，溶剂置换次数为2~3次，每次置换的时间为12~36h。
较好地，步骤（6）中，热处理的温度为600~650℃、时间为0.5~2h。
本发明中，所述乙醇优选分析纯级别或化学纯级别。
本发明采用纤维毡交替浸渍二氧化硅溶胶a与浆液b，经最终浸渍完成后纤维毡表面覆盖有浆液b，其经固化后能够对二氧化硅气凝胶颗粒起逐层固定作用，降低了后期气凝胶颗粒的掉粉情况，同时分步浸渍能够保证气凝胶颗粒分布的均匀性，从而让其孔结构分布更加有序完整。其次，浆液b经过固化成型后将空心玻璃微珠及二氧化硅气凝胶颗粒间密切结合，最终经过热处理作用除去不饱和树脂，剩余空心玻璃微珠与二氧化硅气凝胶颗粒在纤维毡中呈三维空间骨架分布，其能够保证纤维毡具有良好的隔热保温性能同时也在一定程度上避免了传统二氧化硅气凝胶毡掉粉现象，对满足市场的各种需求具有极大的促进意义。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
下述实施例中的无水乙醇为分析纯级别。
实施例1
一种气凝胶毡隔热保温材料的制备方法，步骤如下：
（1）、取正硅酸乙酯、无水乙醇和水混合均匀，之后依次加入2mol/l的nh4f溶液和0.2mol/l的氨水搅拌均匀，得到二氧化硅溶胶a；
（2）、按重量份，将树脂20份、引发剂0.04份、偶联剂3份、空心玻璃微珠100份在可密封容器中搅拌混合均匀得到浆液b；
（3）、将玻璃纤维毡先在步骤（1）所得二氧化硅溶胶a中浸渍6h，取出后再在新鲜配制的浆液b中浸渍3h；
（4）、重复操作步骤（3）过程4次且玻璃纤维毡在浆液b中浸渍时二氧化硅溶胶a始终处于搅拌状态，之后取出玻璃纤维毡将其放置于真空条件下密封静置2h；
（5）、将步骤（4）所得玻璃纤维毡在加热条件下老化，老化的加热温度为60℃、老化时间为20h，然后浸渍在六甲基二硅氧烷与无水乙醇的混合液中改性处理（以摩尔比计，六甲基二硅氧烷∶无水乙醇=1∶5）12h，并用无水乙醇进行溶剂置换2次，每次置换的时间为24h，再常压干燥处理，得到气凝胶隔热毡；
（6）、将步骤（5）所得气凝胶隔热毡在600℃下热处理1.5h，即得气凝胶毡隔热保温材料；
其中，步骤（1）中：以摩尔比计，正硅酸乙酯∶无水乙醇∶水=1∶10∶4；nh4f溶液的加入量保证以摩尔比计，nh4f∶正硅酸乙酯=0.006∶1；氨水的加入量保证以摩尔比计，nh3∶正硅酸乙酯=0.014∶1；步骤（2）中，所述树脂为环氧树脂，所述引发剂为过氧化甲乙酮，所述偶联剂为kh-560，所述空心玻璃微珠为3m公司k20产品，其密度为0.20g/cm3。
实施例2
一种气凝胶毡隔热保温材料的制备方法，步骤如下：
（1）、取正硅酸乙酯、无水乙醇和水混合均匀，之后依次加入2mol/l的nh4f溶液和0.2mol/l的氨水搅拌均匀，得到二氧化硅溶胶a；
（2）、按重量份，将树脂18份、引发剂0.05份、偶联剂4份、空心玻璃微珠100份在可密封容器中搅拌混合均匀得到浆液b；
（3）、将玻璃纤维毡先在步骤（1）所得二氧化硅溶胶a中浸渍5h，取出后再在新鲜配制的浆液b中浸渍3h；
（4）、重复操作步骤（3）过程3次且玻璃纤维毡在浆液b中浸渍时二氧化硅溶胶a始终处于搅拌状态，之后取出玻璃纤维毡将其放置于真空条件下密封静置2h；
（5）、将步骤（4）所得玻璃纤维毡在加热条件下老化，老化的加热温度为50℃、老化时间为18h，然后浸渍在六甲基二硅氧烷与无水乙醇的混合液中改性处理（以摩尔比计，六甲基二硅氧烷∶无水乙醇=1∶4）20h，并用无水乙醇进行溶剂置换3次，每次置换的时间为20h，再常压干燥处理，得到气凝胶隔热毡；
（6）、将步骤（5）所得气凝胶隔热毡在650℃下热处理0.5h，即得气凝胶毡隔热保温材料；
其中，步骤（1）中：以摩尔比计，正硅酸乙酯∶无水乙醇∶水=1∶12∶3；nh4f溶液的加入量保证以摩尔比计，nh4f∶正硅酸乙酯=0.008∶1；氨水的加入量保证以摩尔比计，nh3∶正硅酸乙酯=0.008∶1；步骤（2）中，所述树脂为不饱和聚酯树脂191#，所述引发剂为bpo，所述偶联剂为kh-560，所述空心玻璃微珠为3m公司xld3000产品，其密度为0.23g/cm3。
实施例3
一种气凝胶毡隔热保温材料的制备方法，步骤如下：
（1）、取正硅酸乙酯、无水乙醇和水混合均匀，之后依次加入2mol/l的nh4f溶液和0.2mol/l的氨水搅拌均匀，得到二氧化硅溶胶a；
（2）、按重量份，将树脂15份、引发剂0.02份、偶联剂2份、空心玻璃微珠100份在可密封容器中搅拌混合均匀得到浆液b；
（3）、将玻璃纤维毡先在步骤（1）所得二氧化硅溶胶a中浸渍6h，取出后再在新鲜配制的浆液b中浸渍2h；
（4）、重复操作步骤（3）过程3次且玻璃纤维毡在浆液b中浸渍时二氧化硅溶胶a始终处于搅拌状态，之后取出玻璃纤维毡将其放置于真空条件下密封静置3h；
（5）、将步骤（4）所得玻璃纤维毡在加热条件下老化，老化的加热温度为40℃、老化时间为24h，然后浸渍在六甲基二硅氧烷与无水乙醇的混合液中改性处理（以摩尔比计，六甲基二硅氧烷∶无水乙醇=1∶3）24h，并用无水乙醇进行溶剂置换3次，每次置换的时间为15h，再常压干燥处理，得到气凝胶隔热毡；
（6）、将步骤（5）所得气凝胶隔热毡在650℃下热处理1h，即得气凝胶毡隔热保温材料；
其中，步骤（1）中：以摩尔比计，正硅酸乙酯∶无水乙醇∶水=1∶8∶2；nh4f溶液的加入量保证以摩尔比计，nh4f∶正硅酸乙酯=0.01∶1；氨水的加入量保证以摩尔比计，nh3∶正硅酸乙酯=0.013∶1；步骤（2）中，所述树脂为乙烯基树脂mfe-2，所述引发剂为环烷酸钴，所述偶联剂为kh-560，所述空心玻璃微珠为3m公司vs5500产品，其密度为0.38g/cm3。
实施例1-3所得气凝胶毡隔热保温材料的热性能检测结果见下表：
由上表可知：本发明制备得到的气凝胶毡隔热保温材料具有极佳的保温隔热性能。