一种气凝胶保温涂料连续化生产装置及生产方法与流程

本发明涉及气凝胶保温涂料生产，具体地指一种气凝胶保温涂料连续化生产装置及生产方法。

背景技术：

1、气凝胶是一种具有三维网络结构的新型轻质纳米多孔材料，具有低密度(最低可达1kg/m3)，高孔隙率(80％-99.8％)、表面积大(最高可达800-1000m2/g)、低热导率(可达到0.013w/m·k以下)等特性。气凝胶的这些性能使得其可以广泛应用于能源、药物载体、航空航天、电子、环境净化、建筑保温以及科学研究等领域。尤其是在建筑保温领域，作为顶端的新型高效隔热保温材料，气凝胶产品市场规模巨大，发展潜力强劲。

2、气凝胶涂料是随着气凝胶的发展开发出的一种涂料品种，对被涂覆的物体具有良好的隔热保温的效果。现有气凝胶保温涂料在制造过程中往往需要把气凝胶粉体、成膜物质、填料、助剂等原材料按照特定的比例倒入搅拌筒中进行混合，但是由于气凝胶涂料密度低、流动性差，将原料直接全部倒入搅拌筒中搅拌混合效率低，容易造成气凝胶材料的分布不均匀的情况，使得热量会绕过气凝胶继续传递，从而降低了气凝胶涂料的保温性能，在中国专利授权号为cn110841536b提出了相关问题；而且由于气凝胶粉体和一些填料粉体粒径小、密度低，在投入搅拌桶中时容易扬尘造成原料浪费以及增加安全隐患，并且一部分粉体还会吸附在搅拌桶内壁物料线以上，使得原料混合不充分、不均匀。

3、另外，现有技术制备气凝胶涂料的过程也较为繁琐，往往要花费大量的时间。例如cn107523107a中，在制备气凝胶涂料时，为了将气凝胶分散，需要将加入表面活性剂作为分散剂搅拌1-3小时，最后加入成膜剂和消泡剂搅拌20-50分钟，整个制备过程耗时较长。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提供一种气凝胶保温涂料连续化生产装置及生产方法，以解决背景技术中提出的问题。

2、本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种气凝胶保温涂料连续化生产装置，包括助剂搅拌釜、均质搅拌釜和低速搅拌储罐，其特征在于：所述助剂搅拌釜进料端设有助剂投料口和去离子水投入口，所述助剂搅拌釜出料口通过第一输送管线与均质搅拌釜进料口连接，所述均质搅拌釜出料口通过第二输送管线与低速搅拌储罐进料口连接，所述均质搅拌釜的循环出料口通过第一循环管线与其循环进料口连接，第一循环管线上设有虹吸式均质混合泵，虹吸式均质混合泵上设有吸粉管。

3、优选地，所述低速搅拌储罐的循环出料口通过第二循环管线与其循环进料口连接，第二循环管线上设有分散泵。

4、优选地，所述低速搅拌储罐出料口通过第三输送管线与灌装车间的进料端连接，第三输送管线上设有第三转子输送泵；所述第一输送管线上设有第一转子输送泵，所述第二输送管线上设有第二转子输送泵。

5、优选地，所述均质搅拌釜包括搅拌釜体，所述搅拌釜体内竖向设有搅拌轴，搅拌轴顶部与电动机输出端连接，搅拌轴下侧设有回形框体，所述回形框体内侧设有搅拌叶，外侧与搅拌釜体内壁配合。

6、优选地，所述回形框体外侧设有刮块，所述刮块与搅拌釜体内壁滑动配合；所述搅拌釜体表面还设有观察窗。

7、另外，本发明还公开上述气凝胶保温涂料连续化生产装置生产气凝胶保温涂料的方法，它包括如下步骤：

8、s1、将各种助剂和去离子水投入到助剂搅拌釜中持续搅拌一段时间,使其混合均匀以制备母液；

9、s2、将上述混合均匀的母液通过第一输送管线注入均质搅拌釜进料口，同时打开虹吸式均质混合泵，让母液在均质搅拌釜和虹吸式均质混合泵之间循环，打开虹吸式均质混合泵的吸粉管进料阀门，通过吸粉管快速将气凝胶粉体或气凝胶粉体及填料粉体的混合物吸入虹吸式均质混合泵中预混合，维持此过程一段时间；

10、s3、关闭虹吸式均质混合泵上的进料阀门，待残留在虹吸式均质混合泵和与之相连的第一循环管线中的物料都进入均质搅拌釜后，关闭虹吸式均质混合泵的电机开关，再打开均质搅拌釜上的搅拌开关将物料持续搅拌一段时间，得到气凝胶保温涂料。

11、s4、将混合均匀的气凝胶保温涂料输送到低速搅拌储罐中储存并等待罐装，储存期间保持低速搅拌储罐上的搅拌桨低速运转以防止涂料凝结。

12、进一步地，所述助剂包括成膜剂、增稠剂和消泡剂，所述气凝胶粉体为氧化硅气凝胶，所述填料粉体为钛白粉、蛭石粉、白炭黑、膨胀珍珠岩、空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠中的一种或多种组合。

13、进一步地，所述气凝胶保温涂料内各成分以质量分数计分别为：成膜剂30-50份、增稠剂0.1-0.8份、消泡剂0.1-0.8份、气凝胶粉体3-15份、填料粉体0-20份、去离子水20-60份。

14、进一步地，所述步骤s2中，气凝胶粉体的制备方法如下：

15、s2.1、将疏水性气凝胶放置在马弗炉中，升温后保持一段时间，自然冷却，使疏水性气凝胶表面的si-(ch3)3能部分氧化为(si-oh)，提升气凝胶的分散性；然后再利用硅烷偶联剂修饰高温处理过的气凝胶，得到内部疏水，外部亲水的气凝胶；

16、s2.2、将步骤s2.1得到的气凝胶分散在水中，然后加入聚合物粘结剂，搅拌一段时间后离心洗涤，增加气凝胶间的空间位阻，提高气凝胶的分散性。

17、进一步地，步骤s2.1具体为：将疏水性气凝胶放置在马弗炉中，以10度/分钟的速度升温到260度，保持5小时后，自然冷却，使疏水性气凝胶表面的si-(ch3)3能部分氧化为(si-oh)，提升气凝胶的分散性；然后再利用硅烷偶联剂修饰高温处理过的气凝胶，得到内部疏水，外部亲水的气凝胶；

18、步骤s2.2具体为：将步骤s2.1得到的气凝胶分散在水中，然后加入聚合物粘结剂，搅拌12小时后离心洗涤，增加气凝胶间的空间位阻，提高气凝胶的分散性。

19、本发明的有益效果：

20、1、本发明采用的气凝胶保温涂料的生产方式最大限度的减少了物料的搬运操作，通过助剂搅拌体系、均质搅拌釜体系和低速搅拌储罐体系可以实现连续化全自动生产，每小时可产出300-400kg气凝胶保温涂料，显著提高了生产效率，降低了气凝胶保温涂料的生产成本。

21、2、本发明采用的气凝胶保温涂料的生产方式，采用虹吸式吸粉的方式添加气凝胶粉料和其他填料粉体，使气凝胶粉体分散更加均匀、质量稳定、无粉团结块、无附壁现象，不仅能解决配料间的粉尘扬尘造成的交叉污染，省去了传统处理工艺中所必须的环保辅助设施，又能降低了配料间的工人劳动强度，实现配料车间优良卫生环境，提高了生产过程的安全性。

22、3、本发明均质搅拌釜采用的刮块能有效解决涂料在搅拌釜中的附壁问题，从而减少原料的浪费以及节约人工清理成本。

23、4、本发明采用高温氧化和硅烷修饰的方式将疏水性气凝胶改性为内部疏水外部亲水的气凝胶，能明显改善气凝胶的分散性，从而在制备涂料过程中不需要使用任何分散剂。

24、5、本发明利用氨基硅烷带正电的特性，采用阴离子聚合物与气凝胶复合，利用静电相互作用使阴离子聚合物吸附在气凝胶表面，增加了气凝胶间的空间位阻，显著提高了气凝胶在水性溶剂中的分散性，使之具有比使用分散剂的疏水性气凝胶更好的分散性。

25、6、本发明采用的生产方式可适用于各种不同种类气凝胶涂料的生产，也可应用于其他包含粉体原料的涂料的生产。