一種納米二氧化硅氣凝膠玻纖輕質(zhì)氈及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玻纖輕質(zhì)氈及其制備方法，特別是涉及一種納米二氧化硅氣凝膠玻纖輕質(zhì)氈及其制備方法。
技術(shù)背景
[0002]近年來，節(jié)能環(huán)保成為人們最關(guān)心的問題，傳統(tǒng)的有機保溫材料易燃易腐蝕的缺陷限制了其在建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，而無機保溫材料又存在保溫性能差，密度大等缺點，有很大的局限性。玻璃纖維作為另一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，不但導熱系數(shù)低而且機械強度高，它將無機玻璃熔融噴吹而成，因具有良好的回彈性，保溫隔熱效果優(yōu)異，還具有十分優(yōu)異的減震、吸聲特性，有利于減少噪聲污染，改善工作環(huán)境，被廣泛用于建筑室內(nèi)，消聲系統(tǒng)、交通工具，制冷設(shè)備，家用電器的減震、吸聲、降噪處理，效果十分理想。玻璃棉的生產(chǎn)主要分為火焰噴吹和離心噴吹，但火焰噴吹能耗較高，已逐漸被離心噴吹工藝取代。在玻璃棉氈的制備工藝中，主要分為濕法和干法。濕法生產(chǎn)的棉氈容重較高，一般纖維與顆粒的復合多采用濕法工藝干法工藝制氈主要采用粘結(jié)劑將纖維固化成氈。
[0003]二氧化硅氣凝膠具有納米多孔結(jié)構(gòu)，一般二氧化硅氣凝膠密度較低，具有特殊的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔隙率在90%以上，大部分氣孔分布在50納米以下，小于空氣分子的平均自由程70納米，空氣分子間很難發(fā)生碰撞，具有較低的導熱系數(shù)。氣凝膠復合材料的制備方法主要分為兩種，分別是凝膠整體成型法和顆粒成型法。對于凝膠整體成型法，在溶膠凝膠過程中引入增強相，最終得到塊狀氣凝膠復合材料；對于顆粒成型法，將制備出來的納米孔氣凝膠顆粒粉料加入增強相和粘結(jié)劑中，通過模壓或澆注成型制成二次成型的復合體。
[0004]申請?zhí)枮?01310309064. 5的中國發(fā)明專利公開了一種玻璃棉氈與二氧化硅氣凝膠混合制氈的方法，該發(fā)明是利用離心噴吹工藝制備玻璃棉，噴灑樹脂粘結(jié)劑，同時將二氧化硅氣凝膠漿料噴灑在玻璃棉氈表面，形成棉氈與氣凝膠疊加的復合材料，其優(yōu)點是制備出的復合材料具有優(yōu)異的機械性能、良好的絕熱性能和吸聲性能。其缺點是對設(shè)備的要求高，無形中增加了成本，另外制備的氣凝膠混合氈中氣凝膠的含量較大，使得混合氈的剛性大柔性不足，限制了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0005]申請?zhí)枮?01310309201. 5的中國發(fā)明專利公開了一種干法玻璃棉與二氧化硅氣凝膠復合材料及其制備方法，該發(fā)明是是將二氧化硅氣凝膠填充于玻璃棉間隙中，通過酚醛樹脂粘結(jié)劑將二氧化硅氣凝膠與玻璃棉進行復合，構(gòu)成纖維與顆粒復合型復合材料。利用離心噴吹工藝制備玻璃棉，噴灑酚醛樹脂粘結(jié)劑和二氧化硅氣凝膠混合物，其優(yōu)點是該復合材料具有優(yōu)異的機械性能、良好的絕熱性能和吸聲性能。其缺點是采用酚醛樹脂粘結(jié)劑和二氧化硅氣凝膠混合物，混合氈的導熱系數(shù)略有增大同時降低了混合氈的最高使用溫度，限制了其在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0006]如上述兩個專利，現(xiàn)有技術(shù)制備的二氧化硅氣凝膠混合氈中氣凝膠所占的含量較多，設(shè)備要求高，大大增加了成本，另外混合氈的剛度大柔性不足，隔音隔熱的效果并不理想，因此急需一種新型的混合制氈工藝來制備性能更加優(yōu)異的氣凝膠玻纖氈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種剛度小柔性大、隔音隔熱性能更優(yōu)異的納米二氧化硅氣凝膠玻纖輕質(zhì)氈及其制備方法。
[0008]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:一種納米二氧化硅氣凝膠玻纖輕質(zhì)氈，其特征在于所述的玻纖輕質(zhì)氈由表面均勻粘附二氧化硅氣凝膠顆粒的玻璃纖維絲水平排布而成，在氈的厚度方向無垂直貫穿的玻璃纖維，玻璃纖維絲的直徑為1微米_4微米，長度為5毫米-30毫米，纖維絲與纖維絲之間呈點接觸形式，大大減少搭接面積，從而增大了熱阻，有效地降低了玻纖氈的導熱系數(shù)。
[0009]二氧化硅氣凝膠顆粒的粒徑為10納米-100納米，玻璃纖維絲表面二氧化硅氣凝膠附著層厚度為50納米-500納米，纖維表面未被覆蓋的比例為5% -10%，二氧化硅氣凝膠顆粒在氈中的重量比為0.1% _1%，通過文丘里效應(yīng)使得二氧化硅氣凝膠顆粒均勻吸附在玻璃纖維絲表面而不是整塊的存在于玻璃纖維之間的間隙中，增加了玻纖氈的柔性降低了其剛度，使其具有優(yōu)良的吸音性能，氈的容重為每立方5公斤-20公斤，氈的壓縮回彈率為20% _30%，氈的氣孔率為70% _90%，二氧化硅氣凝膠輕質(zhì)隔音隔熱玻纖氈的導熱系數(shù)為0.008-0.015ff/m.K，處于國際領(lǐng)先水平。
[0010]本發(fā)明還提供了一種納米二氧化硅氣凝膠玻纖輕質(zhì)氈的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0011 ] (1)把玻璃纖維絲從文丘里管頂端噴入，流量為每小時100公斤-300公斤，玻璃纖維絲在文丘里管中飄落，文丘里管長度為3米-5米，上下端孔徑比例為1: 3-5;
[0012](2)在文丘里管的收縮段設(shè)置一進氣口，從進氣口中噴入二氧化硅氣凝膠顆粒，流量為每小時0.1公斤-0.5公斤，玻璃纖維絲噴入口與二氧化硅氣凝膠顆粒噴入口間距為1米-2米；
[0013](3)調(diào)整玻璃纖維絲的流量和氣凝膠流量之比，避免二氧化硅氣凝膠顆粒在纖維絲表面多層推積，使得二氧化硅氣凝膠在纖維絲表面均勻分布；
[0014](4)玻璃纖維絲在文丘里管下端減速，由縱向下落趨于平行下落，與氣凝膠顆粒產(chǎn)生主動性劇烈碰撞，使吸附不牢固的顆粒掉落，掉落的顆粒與玻璃纖維絲未吸附表面進一步發(fā)生吸附；
[0015](5)玻璃纖維絲出文丘里管底端后，緩慢平行沉積在傳送帶上；
[0016](6)調(diào)節(jié)底部傳送帶的轉(zhuǎn)速，控制二氧化硅氣凝膠輕質(zhì)隔音隔熱玻纖氈的厚度。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:(1)通過文丘里效應(yīng)使得二氧化硅氣凝膠顆粒均勻吸附在玻璃纖維絲表面而不是整塊的存在于玻璃纖維之間的間隙中，增加了玻纖氈的柔性降低了其剛度，使其具有優(yōu)良的吸音性能；(2) 二氧化硅氣凝膠顆粒的粒徑為10納米-100納米，玻璃纖維絲的直徑為1微米_4微米，均處于國際領(lǐng)先水平，另外豎直方向無纖維絲排布，這都大大降低了玻纖氈的整體導熱系數(shù)的同時增加了其使用壽命，延長了其服役時間。
【附圖說明】
[0018]圖1是制備納米二氧化硅氣凝膠玻纖輕質(zhì)氈的裝置圖。
[0019]圖中10為文丘里管入口段，20為收縮段，30為擴散段，40為進氣口，50為傳送帶。
[0020]圖2是二氧化硅氣凝膠輕質(zhì)隔音隔熱玻纖氈的截面圖。
[0021]圖3是二氧化硅氣凝膠輕質(zhì)隔音隔熱玻纖氈的表面圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定。
[0023]實施例1
[0024]參照圖1，是制