一种防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡及其制备方法与流程

本发明属于硅气凝胶领域，具体涉及一种防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡及其制备方法。

背景技术：

1、气凝胶具有纳米颗粒构成的三维纳米多孔网络结构，可以有效限制热量传输，常温热导率低至0.014w/(m·k)，且具有低密度、不燃、无毒无害物等优点，是一种理想的高性能绝热材料。利用该材料优异的绝热性能，抑制动力电池单体电芯热失控后的热蔓延，已成为提升性新能源汽车安全性，保护驾乘人员的重要途径。

2、目前，相比于阻燃泡棉、云母板、硅橡胶等传统电芯隔热材料，气凝胶材料由于其优异性能是新能源汽车电池和储能电池的最优选，且无可替代。但是由于汽车动力电池和储能电池对气凝胶材料的工艺尚未成熟，如：现有气凝胶工艺采用“一步法”结合浸胶槽浸胶工艺，制备出的气凝胶在耐温性能、厚度、密度、含胶量、表面含胶量、掉粉等方面尚不稳定。

3、故基于此，提出本发明技术方案。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明的方案是提供一种防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

2、(1)配置前驱体溶液：将硅源、溶剂、去离子水、氨水进行混合搅拌，完成后加入催化剂进行缩聚反应，得到溶胶；

3、(2)复合成型：将耐高温纤维浸入所述溶胶中，待所述耐高温纤维饱和吸收所述溶胶后，得到饱和溶胶；再对所述饱和溶胶进行加热以完成缩聚反应，得到湿凝胶；

4、(3)凝胶老化：将所述湿凝胶浸入乙醇中，以置换所述湿凝胶中的水，然后进行老化，得到老化湿凝胶；

5、(4)超临界干燥：在超临界条件下，将所述老化湿凝胶与co2流体进行接触，以进行干燥，完成后得到所述防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡。

6、优选地，步骤(1)中，所述硅源为甲基三乙氧基硅烷或聚甲基三乙氧基硅烷。

7、优选地，步骤(1)中，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种。

8、优选地，步骤(1)中，所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铵、碳酸氢铵、氟化铵中的一种。

9、优选地，步骤(1)中，所述硅源、溶剂、去离子水、氨水的物质的量之比为1:(0.5～5.0):(2～8):(8×10-3～2×10-2)。

10、优选地，步骤(1)中，所述混合搅拌的时间为10～60min。

11、优选地，步骤(2)中，所述耐高温纤维为玻璃纤维、陶瓷纤维或莫来石纤维毡。

12、优选地，步骤(3)中，所述老化的时间为6～72h。

13、优选地，步骤(4)中，超临界的温度为50～60℃，压力为10～18mpa；co2流体的流量为2～4m3/h，干燥时间为3～24h。

14、基于相同的技术构思，本发明的再一方案是提供一种由上述制备方法得到的防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡。

15、本发明的有益效果为：

16、本发明所述的制备方法采用“溶胶-凝胶”两步法，使用甲基三乙氧基硅烷或聚甲基三乙氧基硅烷作为硅源，并加入耐高温纤维(含有al2o3、zro2等物质)进行复合，其中：

17、(1)甲基三乙氧基硅烷或聚甲基三乙氧基硅烷作为硅源，制备出的气凝胶表面基团富含甲基，能达到憎水的目的。

18、(2)使用该硅源制备的气凝胶为柔性气凝胶，能解决掉粉的问题。

19、(3)加入al2o3、zro2等物质能提高气凝胶耐温性能。

技术特征：

1.一种防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硅源为甲基三乙氧基硅烷或聚甲基三乙氧基硅烷。

3.根据权利要求1所述防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种。

4.根据权利要求1所述防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铵、碳酸氢铵、氟化铵中的一种。

5.根据权利要求1所述防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硅源、溶剂、去离子水、氨水的物质的量之比为1:(0.5～5.0):(2～8):(8×10-3～2×10-2)。

6.根据权利要求1所述防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合搅拌的时间为10～60min。

7.根据权利要求1所述防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述耐高温纤维为玻璃纤维、陶瓷纤维或莫来石纤维毡。

8.根据权利要求1所述防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述老化的时间为6～72h。

9.根据权利要求1所述防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，超临界的温度为50～60℃，压力为10～18mpa；co2流体的流量为2～4m3/h，干燥时间为3～24h。

10.权利要求1～9任一项所述制备方法得到的防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡。

技术总结本发明属于硅气凝胶领域，具体涉及一种防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：将硅源、溶剂、去离子水、氨水进行混合搅拌，完成后加入催化剂进行缩聚反应，得到溶胶；将耐高温纤维浸入所述溶胶中，待所述耐高温纤维饱和吸收所述溶胶后，得到饱和溶胶；再对所述饱和溶胶进行加热以完成缩聚反应，得到湿凝胶；将所述湿凝胶浸入乙醇中，以置换所述湿凝胶中的水，然后进行老化，得到老化湿凝胶；在超临界条件下，将所述老化湿凝胶与CO2流体进行接触，以进行干燥，完成后得到所述防掉粉、耐高温的疏水气凝胶毡。所述制备方法采用“溶胶‑凝胶”两步法，制备得到的气凝胶毡具有弯折90度下仍不掉粉，疏水率达98％以上且耐1000℃高温的特性。技术研发人员：周小芳,何涛,邢厚朴,李建平,苏峰受保护的技术使用者：建邦新材料科技（廊坊）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29