背景技術(shù)：

1、已經(jīng)開(kāi)發(fā)了低密度材料來(lái)解決絕緣芯材料經(jīng)受高壓的許多熱絕緣問(wèn)題。例如，聚合物材料與中空玻璃微球混合可形成復(fù)合泡沫，其通常是非常堅(jiān)硬、抗壓縮的材料。復(fù)合材料作為水下油氣管道和支撐設(shè)備的絕緣體是眾所周知的。然而，相對(duì)于柔性氣凝膠復(fù)合材料(由纖維增強(qiáng)的氣凝膠基質(zhì))，復(fù)合材料柔韌性相對(duì)較差并且表現(xiàn)出高導(dǎo)熱性。

2、氣凝膠是一類基于其結(jié)構(gòu)的材料，即低密度、開(kāi)孔結(jié)構(gòu)、大表面積(通常為900m2/g或更高)和亞微米級(jí)孔徑。超臨界和亞臨界流體萃取技術(shù)通常用于從材料的易碎細(xì)胞中萃取溶劑。各種不同的氣凝膠組成物(有機(jī)和無(wú)機(jī)兩者)在本領(lǐng)域是已知的。無(wú)機(jī)氣凝膠通常基于金屬醇鹽，并包括諸如二氧化硅、氧化鋯、二氧化鈦、氧化鋁、碳化物等材料。有機(jī)氣凝膠可包括碳?xì)饽z和聚合物氣凝膠，諸如聚酰亞胺氣凝膠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開(kāi)涉及一種制備氣凝膠復(fù)合材料的方法，該方法包括壓縮氣凝膠復(fù)合材料，該氣凝膠復(fù)合材料包括分散在增強(qiáng)組分周圍的凝膠。該方法還包括加熱氣凝膠復(fù)合材料。該方法還導(dǎo)致產(chǎn)生經(jīng)壓縮和加熱的氣凝膠復(fù)合材料，所產(chǎn)生的氣凝膠復(fù)合材料包含多個(gè)孔，其中大多數(shù)孔的直徑小于50nm。

2、本公開(kāi)還涉及一種制備氣凝膠復(fù)合材料的方法，該方法包括壓縮氣凝膠復(fù)合材料，該氣凝膠復(fù)合材料包括分散在增強(qiáng)組分周圍的硅膠，該增強(qiáng)組分包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維。該方法還包括將氣凝膠復(fù)合材料加熱至高于聚乙烯、聚丙烯腈、氧化聚丙烯腈、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或它們的混合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度。該方法還導(dǎo)致產(chǎn)生經(jīng)壓縮和加熱的氣凝膠復(fù)合材料，所產(chǎn)生的氣凝膠復(fù)合材料包含多個(gè)孔，其中大多數(shù)孔的直徑小于50nm。

3、本公開(kāi)還涉及經(jīng)壓縮的氣凝膠復(fù)合材料。經(jīng)壓縮的氣凝膠復(fù)合材料包括凝膠，該凝膠包含分布在增強(qiáng)組分周圍的金屬氧化物化合物。氣凝膠復(fù)合材料包括多個(gè)孔，其中大多數(shù)孔的直徑小于50nm，并且氣凝膠復(fù)合材料的厚度小于約0.6mm。

4、本公開(kāi)還涉及經(jīng)壓縮的氣凝膠復(fù)合材料。經(jīng)壓縮的氣凝膠復(fù)合材料包括凝膠，該凝膠包含分布在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維增強(qiáng)組分周圍的二氧化硅。氣凝膠復(fù)合材料包括多個(gè)孔，其中大多數(shù)孔的直徑小于50nm。

技術(shù)特征：

1.一種制備氣凝膠復(fù)合材料的方法，所述方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述凝膠包含金屬氧化物化合物。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述金屬氧化物化合物包括二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鈰、氧化釔或它們的任何組合。

4.如權(quán)利要求2或3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述金屬氧化物化合物包括二氧化硅。

5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述增強(qiáng)組分包括非織造材料、織造材料、蓬松絮、纖維絮或它們的任何組合。

6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述增強(qiáng)組分包括無(wú)機(jī)纖維、有機(jī)纖維、顆粒、金屬纖維、金屬網(wǎng)、有機(jī)泡沫或它們的混合物。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述無(wú)機(jī)纖維包括玻璃纖維或陶瓷纖維。

8.如權(quán)利要求6或7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述有機(jī)纖維包括聚乙烯、氧化聚丙烯腈、聚丙烯腈、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或它們的混合物。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述增強(qiáng)組分包括雙成分聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維，所述雙成分聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維包含內(nèi)芯和外芯，其中所述內(nèi)芯的熔融溫度高于所述外芯的熔融溫度。

10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述有機(jī)泡沫包括三聚氰胺。

11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述增強(qiáng)組分在所述氣凝膠復(fù)合材料的約5重量％至約75重量％的范圍內(nèi)。

12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述增強(qiáng)組分在所述氣凝膠復(fù)合材料的約25重量％至約50重量％的范圍內(nèi)。

13.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣凝膠復(fù)合材料的密度相對(duì)于壓縮前的所述凝膠增加至最高20倍。

14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣凝膠復(fù)合材料的密度相對(duì)于壓縮前的所述凝膠增加至最高10倍。

15.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壓縮和加熱同時(shí)進(jìn)行。

16.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中在壓縮之后進(jìn)行加熱。

17.如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壓縮包括機(jī)械壓縮或空氣壓縮。

18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述機(jī)械壓縮用壓縮設(shè)備完成。

19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述壓縮設(shè)備包括壓機(jī)、輥或兩者。

20.如權(quán)利要求18或19中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壓縮設(shè)備被加熱。

21.如權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的方法，其中將分散在所述增強(qiáng)組分周圍的所述凝膠加熱至約80℃至約700℃范圍內(nèi)的溫度。

22.如權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的方法，其中將分散在所述增強(qiáng)組分周圍的所述凝膠加熱至約90℃至約110℃范圍內(nèi)的溫度。

23.如權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述加熱在恒定溫度下進(jìn)行。

24.如權(quán)利要求1至23中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述加熱在溫度梯度上進(jìn)行。

25.如權(quán)利要求1至24中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述加熱在多個(gè)加熱循環(huán)中進(jìn)行。

26.如權(quán)利要求1至25中任一項(xiàng)所述的方法，其中壓縮分散在增強(qiáng)組分周圍的所述凝膠是在最高約1000kpa的壓力下完成的。

27.如權(quán)利要求1至26中任一項(xiàng)所述的方法，其中壓縮分散在增強(qiáng)組分周圍的所述凝膠是在約500kpa至約1000kpa范圍內(nèi)的壓力下完成的。

28.如權(quán)利要求1至27中任一項(xiàng)所述的方法，其中壓縮分散在增強(qiáng)組分周圍的所述凝膠是在約700kpa至約1000kpa范圍內(nèi)的壓力下完成的。

29.如權(quán)利要求1至28中任一項(xiàng)所述的方法，其中壓縮發(fā)生在約0.2小時(shí)至約24小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)。

30.如權(quán)利要求1至29中任一項(xiàng)所述的方法，還包括將添加劑分布在整個(gè)所述凝膠中。

31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述添加劑在所述氣凝膠復(fù)合材料的約0.05重量％至約10重量％的范圍內(nèi)。

32.如權(quán)利要求30或31中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述添加劑在所述氣凝膠復(fù)合材料的約1重量％至約7重量％的范圍內(nèi)。

33.如權(quán)利要求30至32中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述添加劑包括碳化硼[b4c]、硅藻土、鐵酸錳、mno、nio、sno、ag2o、bi2o3、炭黑、氧化鈦、氧化鐵鈦、氧化鋁、硅酸鋯、氧化鋯、氧化鐵(ii)、氧化鐵(iii)、二氧化錳、氧化鐵鈦(鈦鐵礦)、氧化鉻、sic、tic或wc、tioso4、tiocl2或它們的混合物。

34.如權(quán)利要求1至33中任一項(xiàng)所述的方法，還包括使所制備的氣凝膠復(fù)合材料與包含乙醇和六甲基二硅氧烷的溶液接觸。

35.如權(quán)利要求1至34中任一項(xiàng)所述的方法，其中厚度為1mm至1.62mm的所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料的厚度標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.42mm至0.55mm。

36.如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料在50％應(yīng)變下的最大應(yīng)力為413.66kpa至23073.5kpa。

37.如權(quán)利要求1至36中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料的壓縮永久變形值為13％至68％。

38.如權(quán)利要求1至37中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為16mw/mk至23.1mw/mk。

39.如權(quán)利要求1至38中任一項(xiàng)所述的方法，其中所制備的氣凝膠復(fù)合材料的厚度在約0.1mm至約0.6mm的范圍內(nèi)。

40.如權(quán)利要求1至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中所制備的氣凝膠復(fù)合材料的厚度在約0.1mm至約0.5mm的范圍內(nèi)。

41.一種制備氣凝膠復(fù)合材料的方法，所述方法包括：

42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述增強(qiáng)組分包含雙成分聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維，所述雙成分聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維包含內(nèi)芯和外芯，其中所述內(nèi)芯的熔融溫度高于所述外芯的熔融溫度。

43.如權(quán)利要求41或42中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述增強(qiáng)組分在所述氣凝膠復(fù)合材料的約5重量％至約75重量％的范圍內(nèi)。

44.如權(quán)利要求41至43中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣凝膠復(fù)合材料的密度相對(duì)于壓縮前的所述凝膠增加至最高20倍。

45.如權(quán)利要求41至44中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣凝膠復(fù)合材料的密度相對(duì)于壓縮前的所述凝膠增加至最高10倍。

46.如權(quán)利要求41至45中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壓縮包括機(jī)械壓縮或空氣壓縮。

47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中所述機(jī)械壓縮用壓縮設(shè)備完成。

48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述壓縮設(shè)備包括壓機(jī)、輥或兩者。

49.如權(quán)利要求47或48中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壓縮設(shè)備被加熱。

50.如權(quán)利要求41至49中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述加熱在恒定溫度下進(jìn)行。

51.如權(quán)利要求41至50中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述加熱在溫度梯度上進(jìn)行。

52.如權(quán)利要求41至51中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述加熱在多個(gè)加熱循環(huán)中進(jìn)行。

53.如權(quán)利要求41至52中任一項(xiàng)所述的方法，其中壓縮分散在增強(qiáng)組分周圍的所述凝膠是在最高約1000kpa的壓力下完成的。

54.如權(quán)利要求41至53中任一項(xiàng)所述的方法，其中壓縮分散在增強(qiáng)組分周圍的所述凝膠是在約500kpa至約1000kpa范圍內(nèi)的壓力下完成的。

55.如權(quán)利要求41至54中任一項(xiàng)所述的方法，其中壓縮分散在增強(qiáng)組分周圍的所述凝膠是在約700kpa至約1000kpa范圍內(nèi)的壓力下完成的。

56.如權(quán)利要求41至55中任一項(xiàng)所述的方法，其中壓縮發(fā)生在約0.2小時(shí)至約24小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)。

57.如權(quán)利要求41至56中任一項(xiàng)所述的方法，還包括將添加劑分布在所述凝膠周圍。

58.如權(quán)利要求57所述的方法，其中所述添加劑在所述氣凝膠復(fù)合材料的約0.05重量％至約10重量％的范圍內(nèi)。

59.如權(quán)利要求57或58中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述添加劑在所述氣凝膠復(fù)合材料的約1重量％至約7重量％的范圍內(nèi)。

60.如權(quán)利要求57至59中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述添加劑包括碳化硼[b4c]、硅藻土、鐵酸錳、mno、nio、sno、ag2o、bi2o3、炭黑、氧化鈦、氧化鐵鈦、氧化鋁、硅酸鋯、氧化鋯、氧化鐵(ii)、氧化鐵(iii)、二氧化錳、氧化鐵鈦(鈦鐵礦)、氧化鉻、sic、tic或wc、tioso4、tiocl2或它們的混合物。

61.如權(quán)利要求41至60中任一項(xiàng)所述的方法，還包括使所制備的氣凝膠復(fù)合材料與包含乙醇和雙(三甲基甲硅烷基)胺的溶液接觸。

62.如權(quán)利要求41至61中任一項(xiàng)所述的方法，其中厚度為1mm至1.62mm的所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料的厚度標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.42mm至0.55mm。

63.如權(quán)利要求41至62中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料在50％應(yīng)變下的最大應(yīng)力為413.66kpa至23073.5kpa。

64.如權(quán)利要求41至63中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料的壓縮永久變形值為13％至68％。

65.如權(quán)利要求41至64中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為16mw/mk至23.1mw/mk。

66.如權(quán)利要求41至65中任一項(xiàng)所述的方法，其中所制備的氣凝膠復(fù)合材料的厚度在約0.1mm至約0.6mm的范圍內(nèi)。

67.如權(quán)利要求41至66中任一項(xiàng)所述的方法，其中所制備的氣凝膠復(fù)合材料的厚度在約0.1mm至約0.5mm的范圍內(nèi)。

68.一種壓縮氣凝膠復(fù)合材料，所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料包含：

69.如權(quán)利要求68所述的壓縮氣凝膠復(fù)合材料，其中厚度為1mm至1.62mm的所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料的厚度標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.42mm至0.55mm。

70.如權(quán)利要求68或69中任一項(xiàng)所述的壓縮氣凝膠復(fù)合材料，其中所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料在50％應(yīng)變下的最大應(yīng)力為413.66kpa至23073.5kpa。

71.如權(quán)利要求68至70中任一項(xiàng)所述的壓縮氣凝膠復(fù)合材料，其中所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料的壓縮永久變形值為13％至68％。

72.如權(quán)利要求68至71中任一項(xiàng)所述的壓縮氣凝膠復(fù)合材料，其中所述壓縮氣凝膠復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為16mw/mk至23.1mw/mk。

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)涉及一種制備氣凝膠復(fù)合材料的方法，所述方法包括壓縮氣凝膠復(fù)合材料，所述氣凝膠復(fù)合材料包括分散在增強(qiáng)組分周圍的凝膠。所述方法還包括加熱所述氣凝膠復(fù)合材料。所述方法還導(dǎo)致產(chǎn)生經(jīng)壓縮和加熱的氣凝膠復(fù)合材料，所產(chǎn)生的氣凝膠復(fù)合材料包含多個(gè)孔，其中大多數(shù)孔的直徑小于50nm。

技術(shù)研發(fā)人員：O·埃文斯,K·德克拉夫特,D·米哈爾奇克,S·德普納
受保護(hù)的技術(shù)使用者：亞斯朋空氣凝膠公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15