一种超高强度低导热系数SiO2气凝胶支撑结构的制备方法与流程

技术特征：
1.一种超高强度低导热系数sio2气凝胶支撑结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）硅前驱体与醇溶液搅拌水解反应形成sio2溶胶； 2）在sio2溶胶中加入碱性催化剂混匀得sio2预凝胶溶液；3）将sio2预凝胶溶液注入装有基材a的气凝胶模具内，整体凝胶获得sio2醇凝胶复合纸；4）将sio2醇凝胶复合纸憎水改性与干燥后得到sio2气凝胶复合材料；5）将基材b与sio2气凝胶复合材料交叉叠放后注入环氧树脂溶液热压成型并固化，之后热处理至恒重，即制成sio2气凝胶支撑结构；其中，环氧树脂溶液由稀释剂、环氧树脂、固化剂按比例混匀而得。2.根据权利要求1所述sio2气凝胶支撑结构的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述硅前驱体为正硅酸乙酯；所述醇溶液为甲醇、乙醇、丁醇中的一种或两种组合；且水解反应的温度为40
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60℃，搅拌时间为0.5
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1.5h。3.根据权利要求1所述sio2气凝胶支撑结构的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述碱性催化剂为氨水、氟化铵、乙二胺、氢氧化钠、四乙基氢氧化铵中的一种或两种组合，且按质量比，碱性催化剂：sio2溶胶=1:25
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1:50，凝胶时间控制在50min
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70min。4.根据权利要求1所述sio2气凝胶支撑结构的制备方法，其特征在于：步骤3）所述sio2预凝胶溶液采用蠕动泵或气动泵注入气凝胶模具，注入后进行气动循环，气动循环时间为55
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75min。5.根据权利要求1所述sio2气凝胶支撑结构的制备方法，其特征在于：步骤4）所述sio2醇凝胶复合纸憎水改性是采用烷基化法，以改性剂包括三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷其中一种，用于聚合表面羟基，将甲基接枝于醇凝胶表面。6.根据权利要求1所述sio2气凝胶支撑结构的制备方法，其特征在于：步骤4）所述sio2醇凝胶复合纸的干燥是将憎水改性后的sio2醇凝胶复合纸采用超临界co2干燥，所述co2的超临界状态温度为40～60℃，压力为10～16mpa；co2通过超临界干燥釜的流量为1500～3500kg/h，干燥时间为8～16h。7.根据权利要求1所述sio2气凝胶支撑结构的制备方法，其特征在于：步骤5）所述环氧树脂溶液的制备是以丙酮、甲醇中的一种或两种作为稀释剂，脂肪胺为固化剂，按照稀释剂：环氧树脂：固化剂=1:（1
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5）:（0.5
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1.5）的比例混合均匀。8.根据权利要求1所述sio2气凝胶支撑结构的制备方法，其特征在于：步骤5）所述固化的时间为20
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50小时。9.根据权利要求1所述sio2气凝胶支撑结构的制备方法，其特征在于：根据步骤5）所述热处理是将固化完成后的sio2气凝胶支撑结构放入烘箱中，在50℃
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100℃下加热处理24
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48小时，烘干至恒重。10.根据权利要求1
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9中任意一项所述sio2气凝胶支撑结构的制备方法，其特征在于：所述基材a与基材b分别为玻璃纤维纸、玻璃纤维布、玻璃纤维针刺毡、玻璃纤维离心棉、玻璃纤维压合板、石英纤维针刺毡、碳纤维编制毡、聚酯纤维针刺毡、陶瓷纤维毡中的任意一种；在基材a上表面横向固定有多条与基材a同材质的条形块，在基材a下表面也纵向固定有多
条与基材a同材质的条形块；在基材b上表面纵向固定有多条与基材b同材质的条形块；在基材b下表面也横向固定有多条与基材基材b上表面同材质的条形块；基材b上表面的条形块能与基材a下表面条形块互相拼合；基材b下表面的条形块能与基材a上表面条形块互相拼合。

技术总结
本发明提供一种超高强度低导热系数SiO2气凝胶支撑结构的制备方法，包括以下步骤：1）硅前驱体与醇溶液搅拌水解反应形成SiO2溶胶；2）在SiO2溶胶中加入碱性催化剂混匀得SiO2预凝胶溶液；3）将SiO2预凝胶溶液注入装有基材A的气凝胶模具内，整体凝胶获得SiO2醇凝胶复合纸；4）将SiO2醇凝胶复合纸憎水改性与干燥后得到SiO2气凝胶复合材料；5）将基材B与SiO2气凝胶复合材料交叉叠放后注入环氧树脂溶液热压成型并固化，之后热处理至恒重，即制成SiO2气凝胶支撑结构。本发明制备的SiO2气凝胶支撑结构具有高强度、低导热系数、保冷隔热、减震等性能，解决了传统玻璃钢支撑结构导热系数高，漏热量大的问题，施工方便，使用寿命长；可应用于LNG罐箱、液氮、液氢储罐等领域。液氢储罐等领域。


技术研发人员：胡陈 罗珊 曾宇婷 王玮
受保护的技术使用者：贵州航天乌江机电设备有限责任公司
技术研发日：2021.08.10
技术公布日：2021/11/2