气凝胶毡的防水改性装置及防水改性方法

技术领域

本发明涉及气凝胶生产技术领域，特别是涉及一种气凝胶毡的防水改性装置及防水改性方法。

背景技术

气凝胶毡是以纳米二氧化硅或金属类气凝胶为主体材料，通过特殊工艺与碳纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、预氧丝纤维、三聚氰胺棉或聚酯纤维复合而成的柔性保温毡。气凝胶毡的导热系数较低，且有一定的抗拉及抗压强度。

随着气凝胶毡技术的不断发展进步，气凝胶毡已广泛应用于新能源电池隔热、工艺纺织、细管径管道保温及建筑复合保温材料等众多领域。上述领域中需要越来越多不同厚度的气凝胶复合隔热材料。为了满足后续的加工要求和存储要求，一般需要对气凝胶毡产品进行防水改性处理，以使气凝胶毡具有较好的防水防潮性能。

此外，由于气凝胶毡的长度通常比较长，而且不同的气凝胶毡产品的厚度不一，对气凝胶毡进行防水改性处理需要消耗大量工时。因此，如何能够快速、有效地对气凝胶毡进行防水改性处理，已经成为本领域的重要研究方向之一。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的之一在于，提供一种气凝胶毡的防水改性装置及防水改性方法，该防水改性装置及防水改性方法能够连续化、快速、有效地对气凝胶毡进行防水改性。

为了达到上述目的，本发明的第一方面提供了一种气凝胶毡的防水改性装置，包括放卷辊、收卷辊、第一防水改性组件和第二防水改性组件；

所述放卷辊用于置放待防水改性处理的气凝胶毡，所述气凝胶毡具有相对设置的第一表面和第二表面；

所述收卷辊用于收卷经过防水改性处理后的所述气凝胶毡；

所述第一防水改性组件用于向所述第一表面喷射疏水试剂蒸汽；

所述第二防水改性组件用于向所述第二表面喷射疏水试剂蒸汽。

在任意的实施方式中，所述第一防水改性组件的数量为多个，多个所述第一防水改性组件沿所述气凝胶毡的传输方向依次间隔设置。

在任意的实施方式中，所述第二防水改性组件的数量为多个，多个所述第二防水改性组件沿所述气凝胶毡的传输方向依次间隔设置。

在任意的实施方式中，多个所述第一防水改性组件和多个所述第二防水改性组件沿所述气凝胶毡的传输方向交替间隔设置。

在任意的实施方式中，所述第一防水改性组件包括第一汽化罐、第一加热器、第一循环风机、第一蒸汽室和第一负压室；

所述第一汽化罐用于储存疏水试剂，所述第一汽化罐与所述第一蒸汽室连通；

所述第一加热器设于所述第一汽化罐上，用于将所述第一汽化罐内的疏水试剂加热形成疏水试剂蒸汽；

所述第一循环风机设于所述第一汽化罐与所述第一蒸汽室连通的管路上，用于将所述疏水试剂蒸汽通入所述第一蒸汽室；

所述第一蒸汽室设于所述气凝胶毡的靠近所述第一表面的一侧；

所述第一负压室设于所述气凝胶毡的靠近所述第二表面的一侧，所述第一负压室与所述第一汽化罐连通。

在任意的实施方式中，所述第二防水改性组件包括第二汽化罐、第二加热器、第二循环风机、第二蒸汽室和第二负压室；

所述第二汽化罐用于储存疏水试剂，所述第二汽化罐与所述第二蒸汽室连通；

所述第二加热器设于所述第二汽化罐上，用于将所述第二汽化罐内的疏水试剂加热形成疏水试剂蒸汽；

所述第二循环风机设于所述第二汽化罐与所述第二蒸汽室连通的管路上，用于将所述疏水试剂蒸汽通入所述第二蒸汽室；

所述第二蒸汽室设于所述气凝胶毡的靠近所述第二表面的一侧；

所述第二负压室设于所述气凝胶毡的靠近所述第一表面的一侧，所述第二负压室与所述第二汽化罐连通。

在任意的实施方式中，所述防水改性装置还包括第一传送机构和第二传送机构；

所述第一传送机构包括第一传送轮和第一多孔传送带，所述第一传送机构设于所述气凝胶毡的靠近所述第一表面的一侧，所述第一多孔传送带穿过所述气凝胶毡与所述第一蒸汽室之间，且所述第一多孔传送带穿过所述气凝胶毡与所述第二负压室之间；

所述第二传送机构包括第二传送轮和第二多孔传送带，所述第二传送机构设于所述气凝胶毡的靠近所述第二表面的一侧，所述第二多孔传送带穿过所述气凝胶毡与所述第二蒸汽室之间，且所述第二多孔传送带穿过所述气凝胶毡与所述第一负压室之间。

在任意的实施方式中，所述防水改性装置还包括改性缓冲室；沿所述气凝胶毡的传输方向，所述改性缓冲室位于所述第一防水改性组件及所述第二防水改性组件的下游，且位于所述收卷辊的上游；所述改性缓冲室具有入口和出口以使所述气凝胶毡能够穿过所述改性缓冲室。

在任意的实施方式中，所述防水改性装置还包括热处理室；沿所述气凝胶毡的传输方向，所述热处理室位于所述改性缓冲室的下游，且位于所述收卷辊的上游；所述热处理室具有入口和出口以使所述气凝胶毡能够穿过所述热处理室。

本发明的第二方面提供了一种气凝胶毡的防水改性方法，采用本发明第一方面的气凝胶毡的防水改性装置对气凝胶毡进行防水改性，包括以下步骤：

将待防水改性的气凝胶毡卷绕在所述放卷辊上，使所述气凝胶毡的一端穿过所述第一防水改性组件和所述第二防水改性组件，并固定在所述收卷辊上；

使所述收卷辊转动，进而驱动所述气凝胶毡从所述放卷辊向所述收卷辊传输；以及

在所述气凝胶毡传输的过程中，通过所述第一防水改性组件和所述第二防水改性组件分别向所述气凝胶毡的所述第一表面和所述第二表面喷射疏水试剂蒸汽，以对所述气凝胶毡进行防水改性。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

本发明的防水改性装置通过放卷辊和收卷辊对气凝胶毡进行开卷传输，在气凝胶毡传输过程中通过第一防水改性组件和第二防水改性组件分别从气凝胶毡的第一表面和第二表面喷射疏水试剂蒸汽进行防水改性；气凝胶毡开卷后疏水试剂蒸汽能够快速地穿透气凝胶毡的表面，并与气凝胶毡中的羟基基团快速发生反应；同时由于疏水试剂蒸汽具有较高的温度，且气凝胶毡具有多孔的结构，当疏水试剂蒸汽接触自然温度下的多孔气凝胶毡后，能够增大疏水试剂与气凝胶毡的接触，提高防水改性的反应速率。该防水改性装置能够连续化、快速、有效地对气凝胶毡进行防水改性。

附图说明

为了更好地描述和说明本发明提供的实施例或示例，可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的发明、目前描述的实施例或示例以及目前理解的这些发明的最佳模式中的任何一者的范围的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明一实施方式的防水改性装置的结构示意图；

图2为本发明一实施方式的防水改性装置中第一防水改性组件的结构示意图；

图3为本发明一实施方式的防水改性装置中第二防水改性组件的结构示意图；

图4为本发明一实施方式的防水改性装置中第一传送机构的结构示意图；

图5为本发明一实施方式的防水改性装置中第二传送机构的结构示意图。

附图标记说明：

10、防水改性装置；11、放卷辊；12、收卷辊；13、第一防水改性组件；14、第二防水改性组件；15、第一传送机构；16、第二传送机构；17、改性缓冲室；18、热处理室；100、气凝胶毡；101、第一表面；102、第二表面；131、第一汽化罐；132、第一加热器；133、第一循环风机；134、第一蒸汽室；135、第一负压室；141、第二汽化罐；142、第二加热器；143、第二循环风机；144、第二蒸汽室；145、第二负压室；151、第一传送轮；152、第一多孔传送带；161、第二传送轮；162、第二多孔传送带。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明一实施方式提供了一种气凝胶毡100的防水改性装置10。该防水改性装置10包括放卷辊11、收卷辊12、第一防水改性组件13和第二防水改性组件14。其中，放卷辊11用于置放待防水改性处理的气凝胶毡100，该气凝胶毡100具有相对设置的第一表面101和第二表面102；收卷辊12用于收卷经过防水改性处理后的气凝胶毡100；第一防水改性组件13用于向气凝胶毡100的第一表面101喷射疏水试剂蒸汽；第二防水改性组件14用于向气凝胶毡100的第二表面102喷射疏水试剂蒸汽。

上述的气凝胶毡100的防水改性装置10使用时，先将待防水改性处理的气凝胶毡100卷绕在放卷辊11上，通过牵引将气凝胶毡100的一端穿过第一防水改性组件13和第二防水改性组件14，然后将气凝胶毡100固定在收卷辊12上；启动收卷辊12使气凝胶毡100由放卷辊11向收卷辊12传输；在气凝胶毡100传输的过程中，通过第一防水改性组件13和第二防水改性组件14分别向气凝胶毡100的第一表面101和第二表面102喷射疏水试剂蒸汽，从而对气凝胶毡100进行防水改性。

上述的防水改性装置10通过放卷辊11和收卷辊12对待防水改性处理的气凝胶毡100进行开卷传输，在气凝胶毡100传输过程中通过第一防水改性组件13和第二防水改性组件14分别对气凝胶毡100的第一表面101和第二表面102喷射疏水试剂蒸汽进行防水改性；气凝胶毡100开卷后疏水试剂蒸汽能够快速地穿透气凝胶毡100的表面，并与气凝胶毡100中的羟基基团(-OH)快速发生反应；同时由于疏水试剂蒸汽具有较高的温度，且气凝胶毡100具有多孔的结构，当疏水试剂蒸汽接触自然温度下的多孔的气凝胶毡100后，能够增大疏水试剂与气凝胶毡100的接触，提高防水改性的反应速率，且不会对气凝胶毡100上的非改性基团的结构造成破坏。该防水改性装置10能够对气凝胶毡100进行连续化、流水线的防水改性作业，能够减少人工干预，且防水改性的速度较快、防水改性的效果较好。

可以理解，第一防水改性组件13和第二防水改性组件14所喷射的疏水试剂可以为本领域中用于对气凝胶毡100进行防水改性的现有试剂。在其中一个具体示例中，疏水试剂可以采用含有防水改性药剂的醇溶液。

在其中一些实施方式中，防水改性装置10中第一防水改性组件13的数量为多个，多个第一防水改性组件13沿气凝胶毡100的传输方向(如图1中M所示的方向)依次间隔设置。通过在沿气凝胶毡100的传输方向上间隔设置多个上述的第一防水改性组件13，能够从气凝胶毡100的第一表面101对气凝胶毡100进行多次防水改性处理，进一步提高对气凝胶毡100的防水改性处理效果。

可以理解的是，沿气凝胶毡100的传输方向上第一防水改性组件13的布置数量可以根据产品的实际情况进行具体设置。例如，当待防水改性的气凝胶毡100具有较大的厚度时，可以适当的将第一防水改性组件13的数量设置的多一些，以更好地确保气凝胶毡100的防水改性效果。

在其中一些实施方式中，防水改性装置10中第二防水改性组件14的数量为多个，多个第二防水改性组件14沿气凝胶毡100的传输方向依次间隔设置。通过在沿气凝胶毡100的传输方向上间隔设置多个上述的第二防水改性组件14，能够从气凝胶毡100的第二表面102对气凝胶毡100进行多次防水改性处理，进一步提高对气凝胶毡100的防水改性处理效果。

同样地，沿气凝胶毡100的传输方向上第二防水改性组件14的布置数量可以根据产品的实际情况进行具体设置。例如，当待防水改性的气凝胶毡100具有较大的厚度时，可以适当的将第二防水改性组件14的数量设置的多一些，以更好地确保气凝胶毡100的防水改性效果。

在其中一些实施方式中，多个第一防水改性组件13和多个第二防水改性组件14沿气凝胶毡100的传输方向交替间隔设置。即，沿气凝胶毡100的传输方向上，第一防水改性组件13和第二防水改性组件14彼此错开。如此设置，可以交替地从气凝胶毡100的第一表面101和第二表面102对气凝胶毡100喷射疏水试剂蒸汽进行防水改性处理，能够进一步提高防水改性效果。

请参阅图2，在其中一些实施方式中，第一防水改性组件13包括第一汽化罐131、第一加热器132、第一循环风机133、第一蒸汽室134和第一负压室135。其中，第一汽化罐131用于储存疏水试剂，该第一汽化罐131通过管路与第一蒸汽室134相连通；第一加热器132设置在第一汽化罐131上，用于将第一汽化罐131内的疏水试剂加热形成疏水试剂蒸汽；第一循环风机133设置在第一汽化罐131与第一蒸汽室134相连通的管路上，用于将疏水试剂蒸汽通入第一蒸汽室134内；第一蒸汽室134设置在气凝胶毡100的靠近第一表面101的一侧；第一负压室135设置在气凝胶毡100的靠近第二表面102的一侧，且第一负压室135通过管路与第一汽化罐131相连通。

在对气凝胶毡100进行防水改性时，在第一加热器132的加热下第一汽化罐131内的疏水试剂被汽化，形成温度较高的疏水试剂蒸汽，该疏水试剂蒸汽通过第一循环风机133通入到第一蒸汽室134内，并喷射到气凝胶毡100的第一表面101上；疏水试剂蒸汽从第一表面101穿透气凝胶毡100对气凝胶毡100进行防水改性，并在第一负压室135的负压作用下经管路输送回第一汽化罐131内进行回收循环利用。如此，疏水试剂蒸汽能够快速地与气凝胶毡100接触反应，提高防水改性效果。

请参阅图3，在其中一些实施方式中，第二防水改性组件14包括第二汽化罐141、第二加热器142、第二循环风机143、第二蒸汽室144和第二负压室145。其中，第二汽化罐141用于储存疏水试剂，该第二汽化罐141通过管路与第二蒸汽室144相连通；第二加热器142设置在第二汽化罐141上，用于将第二汽化罐141内的疏水试剂加热形成疏水试剂蒸汽；第二循环风机143设置在第二汽化罐141与第二蒸汽室144相连通的管路上，用于将疏水试剂蒸汽通入第二蒸汽室144内；第二蒸汽室144设置在气凝胶毡100的靠近第二表面102的一侧；第二负压室145设置在气凝胶毡100的靠近第一表面101的一侧，且第二负压室145通过管路与第二汽化罐141相连通。

在对气凝胶毡100进行防水改性时，在第二加热器142的加热下第二汽化罐141内的疏水试剂被汽化，形成温度较高的疏水试剂蒸汽，该疏水试剂蒸汽通过第二循环风机143通入到第二蒸汽室144内，并喷射到气凝胶毡100的第二表面102上；疏水试剂蒸汽从第二表面102穿透气凝胶毡100对气凝胶毡100进行防水改性，并在第二负压室145的负压作用下经管路输送回第二汽化罐141内进行回收循环利用。如此，疏水试剂蒸汽能够快速地与气凝胶毡100接触反应，提高防水改性效果。

请参阅图1、图4和图5，在其中一些实施方式中，防水改性装置10还包括第一传送机构15和第二传送机构16。其中，第一传送机构15包括第一传送轮151和第一多孔传送带152。第一传送机构15设置在气凝胶毡100的靠近第一表面101的一侧；第一多孔传送带152穿过气凝胶毡100与第一蒸汽室134之间，且第一多孔传送带152穿过气凝胶毡100与第二负压室145之间。第二传送机构16包括第二传送轮161和第二多孔传送带162，第二传送机构16设置在气凝胶毡100的靠近第二表面102的一侧，第二多孔传送带162穿过气凝胶毡100与第二蒸汽室144之间，且第二多孔传送带162穿过气凝胶毡100与第一负压室135之间。

如此，通过在气凝胶毡100的靠近第一表面101和第二表面102一侧分别设置第一传送机构15和第二传送机构16，能够平稳地对气凝胶毡100进行传输。通过采用多孔结构的第一多孔传送带152和第二多孔传送带162；并将第一蒸汽室134设置在第一多孔传送带152背离气凝胶毡100的一侧，将第一负压室135设置在第二多孔传送带162背离气凝胶毡100的一侧；将第二蒸汽室144设置在第二多孔传送带162背离气凝胶毡100的一侧，将第二负压室145设置在第一多孔传送带152背离气凝胶毡100的一侧；在进行防水改性时，第一防水改性组件13内的疏水试剂蒸汽从第一蒸汽室134依次穿过第一多孔传送带152、气凝胶毡100、第二多孔传送带162，进入第一负压室135，然后流入第一汽化罐131形成循环；第二防水改性组件14内的疏水试剂蒸汽从第二蒸汽室144依次穿过第二多孔传送带162、气凝胶毡100、第一多孔传送带152，进入第二负压室145，然后流入第二汽化罐141形成循环。

可以理解，为了使疏水试剂蒸汽能够更好地作用于气凝胶毡100上，减少疏水试剂蒸汽的外漏，可以将第一蒸汽室134和第二负压室145贴近第一多孔传送带152设置，将第二蒸汽室144和第一负压室135贴近第二多孔传送带162设置。第一多孔传送带152和第二多孔传送带162上的孔径大小及孔隙率可以根据实际情况进行设置，通常地，应使疏水试剂蒸汽能够顺畅地通过第一多孔传送带152和第二多孔传送带162与气凝胶毡100进行接触。

请参阅图1，在其中一些实施方式中，防水改性装置10还包括改性缓冲室17；沿气凝胶毡100的传输方向，该改性缓冲室17位于第一防水改性组件13及第二防水改性组件14的下游，且位于收卷辊12的上游；改性缓冲室17具有入口和出口，从而使气凝胶毡100能够经该入口和出口穿过改性缓冲室17。经过第一防水改性组件13和第二防水改性组件14进行防水改性后的气凝胶毡100进入改性缓冲室17内，在自然状态下利用改性后的气凝胶毡100的余热继续增强防水改性效果。

请参阅图1，在其中一些实施方式中，防水改性装置10还包括热处理室18；沿气凝胶毡100的传输方向，该热处理室18位于改性缓冲室17的下游，且位于收卷辊12的上游；热处理室18具有入口和出口，从而使气凝胶毡100能够经该入口和出口穿过热处理室18。经过改性缓冲室17后的气凝胶毡100进入热处理室18，在设定温度下对气凝胶毡100进行热处理，以固化改性反应，同时去除气凝胶毡100上未反应完全的残留疏水试剂和反应后残留的VOC(volatile organic compounds，挥发性有机化合物)。

以本发明其中一实施方式的防水改性装置10为例，其防水改性方法如下：

首先将待防水改性的气凝胶毡100卷绕在放卷辊11上，通过牵引使气凝胶毡100的一端依次穿过第一传送机构15与第二传送机构16的间隙、改性缓冲室17和热处理室18，最终固定在收卷辊12上；并且使气凝胶毡100穿过各个第一防水改性组件13和第二防水改性组件14的蒸汽室和负压室之间；

使收卷辊12转动，进而驱动气凝胶毡100从放卷辊11向收卷辊12传输；

在气凝胶毡100传输的过程中，第一防水改性组件13内的疏水试剂蒸汽从第一蒸汽室134依次穿过第一多孔传送带152、气凝胶毡100、第二多孔传送带162对气凝胶毡100进行防水改性，疏水试剂蒸汽进入第一负压室135，然后流入第一汽化罐131形成循环；第二防水改性组件14内的疏水试剂蒸汽从第二蒸汽室144依次穿过第二多孔传送带162、气凝胶毡100、第一多孔传送带152对气凝胶毡100进行防水改性，疏水试剂蒸汽进入第二负压室145，然后流入第二汽化罐141形成循环；

经过第一防水改性组件13和第二防水改性组件14防水改性后的气凝胶毡100进入改性缓冲室17内，在自然状态下利用改性后的气凝胶毡100的余热继续增强防水改性效果；从改性缓冲室17出来的气凝胶毡100进入热处理室18，在设定温度下对气凝胶毡100进行热处理，以固化改性反应，同时去除气凝胶毡100上未反应完全的残留疏水试剂和反应后残留的VOC；热处理完成后的气凝胶毡100进入清理检验工序，检验后收卷在收卷辊12上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。