一种有机-无机杂化气凝胶的制备方法

技术领域

本发明属于气凝胶生产技术领域，尤其涉及一种有机-无机杂化气凝胶的制备方法。

背景技术

气凝胶是指通过溶胶凝胶法，用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料。如明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。

气凝胶的三种干燥方式：超临界干燥、冷冻干燥、常压干燥，而常压干燥方式更容易操作和控制，在采用常压干燥方式时，需要用一种或多种低表面张力的溶剂替换湿凝胶中的孔隙溶液并通过改性使凝胶表面疏水化，防止在干燥过程中发生过度收缩变形和结构破坏。现有的有机-无机杂化气凝胶在生产制备过程中，需要将疏水溶剂加入，而传统的疏水溶剂加入后，无法与凝胶快速高效的接触，影响凝胶的干燥效率，而且完成干燥后，干燥筒不方便进行取料和清洁，为此我们提出了一种有机-无机杂化气凝胶的制备方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种有机-无机杂化气凝胶的制备方法，通过对干燥筒进行升降和翻转，从而方便取料和清洁，再通过搅拌的同时加入疏水溶剂，这样有利于与凝胶快速高效的接触，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种有机-无机杂化气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将原料放入混料设备内进行搅拌混料，混合均匀配置成溶液，将混配成溶液后，进行水浴加热，制得溶胶；

步骤二：在制得的溶胶中，加入乙腈，50℃环境老化一天，老化制得半成品气凝胶；

步骤三：将半成品气凝胶转移到干燥设备内，通过向干燥设备内滴加疏水溶剂替换，对凝胶进行表面疏水性处理，最终得到成品气凝胶；

步骤四：将成品气凝胶从干燥设备内取出，对干燥设备进行维护处理即可。

优选的，所述干燥设备包括两个支撑板，所述支撑板的内部活动套设有升降块，所述升降块的内部设有升降组件，两个所述升降块之间均转动设有横轴，位于左侧的所述横轴的上方设有驱动转向组件，两个所述横轴相互靠近的一端固定连接有固定框，所述固定框的内部设有两个缓冲组件，所述缓冲组件的顶端固定连接有干燥筒，所述干燥筒的底部设有两个挤压块，所述挤压块的下方设有与固定框转动设置在挤压组件，所述固定框上固定连接有驱动搅拌组件，所述驱动搅拌组件的顶端固定连接有支撑架，所述支撑架的顶端固定连接有储液筒，所述储液筒的底端设有对疏水溶剂进行喷洒的喷洒管。

优选的，所述升降组件包括固定连接在支撑板内部的第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴固定连接有螺杆，且螺杆螺纹套设在升降块的内部。

优选的，所述驱动转向组件包括固定套设在横轴外部的第一从动锥齿轮，所述升降块上固定连接有固定杆，所述固定杆的另一端固定连接有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴固定连接有第一主动锥齿轮，且第一主动锥齿轮与第一从动锥齿轮啮合传动。

优选的，所述缓冲组件包括设置在固定框上的弹簧，所述弹簧的顶端固定连接有托板，所述托板的顶部固定连接有活动贯穿固定框的支撑杆，所述支撑杆的顶端与干燥筒固定连接。

优选的，所述挤压组件包括转动设置在固定框上的传动轴，所述传动轴的外部固定套设有凸轮，所述传动轴的一端固定连接有第二从动锥齿轮。

优选的，所述驱动搅拌组件包括设置在固定框上的第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出轴固定连接有活动贯穿干燥筒的竖轴，所述竖轴的外部固定套设有第二主动锥齿轮，且第二主动锥齿轮与第二从动锥齿轮啮合传动，所述竖轴伸入干燥筒内部的一侧阵列设有多个搅拌杆。

优选的，所述支撑板上开设有升降孔，且升降块活动套设在升降孔内，所述储液筒的底部设有阀门。

优选的，所述升降块的横截面为H型结构，所述搅拌杆为n型结构。

优选的，所述储液筒的顶部设有筒盖，所述筒盖上设有把手。

通过本发明提出的一种有机-无机杂化气凝胶的制备方法能够带来如下有益效果：

1、通过升降组件可以带动干燥筒升降调整高度，而驱动转向组件则可以带动干燥筒转向，这样方便进行取料和清洁；

2、通过驱动搅拌组件对干燥筒内的气凝胶进行搅拌的同时，还带动储液筒转向，这样方便喷洒管转动向下喷洒疏水溶剂，从而便于气凝胶与疏水溶剂快速高效的接触；

综上所述，本方案结构简单，设计新颖，不仅方便气凝胶快速取料和对干燥筒进行清洁，而且还方便疏水溶剂与气凝胶快速高效的接触混合，提高气凝胶的干燥效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明的正视结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

图3为本发明的俯视立体结构示意图。

图4为本发明的仰视立体结构示意图。

图5为本发明的驱动搅拌组件立体结构示意图。

图中：1支撑板、2升降块、3第一驱动电机、4螺杆、5横轴、6第一从动锥齿轮、7第二驱动电机电机、8第一主动锥齿轮、9固定框、10弹簧、11支撑杆、12干燥筒、13挤压块、14传动轴、15凸轮、16第二从动锥齿轮、17第三驱动电机、18竖轴、19第二主动锥齿轮、20搅拌杆、21支撑架、22储液筒、23喷洒管。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，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，还可以是通信；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。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个方案”、“一些方案”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该方案或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个方案或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的方案或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个方案或示例中以合适的方式结合。

如图1～图5所示，本发明的实施例提出了一种有机-无机杂化气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将原料放入混料设备内进行搅拌混料，混合均匀配置成溶液，将混配成溶液后，进行水浴加热，制得溶胶；

步骤二：在制得的溶胶中，加入乙腈，50℃环境老化一天，老化制得半成品气凝胶；

步骤三：将半成品气凝胶转移到干燥设备内，通过向干燥设备内滴加疏水溶剂替换，对凝胶进行表面疏水性处理，最终得到成品气凝胶；

步骤四：将成品气凝胶从干燥设备内取出，对干燥设备进行维护处理即可。

如图3所示，干燥设备包括两个支撑板1，支撑板1的内部活动套设有升降块2，升降块2的内部设有升降组件，两个升降块2之间均转动设有横轴5，位于左侧的横轴5的上方设有驱动转向组件，两个横轴5相互靠近的一端固定连接有固定框9，固定框9的内部设有两个缓冲组件，缓冲组件的顶端固定连接有干燥筒12，干燥筒12的底部设有两个挤压块13，挤压块13的下方设有与固定框9转动设置在挤压组件，固定框9上固定连接有驱动搅拌组件，驱动搅拌组件的顶端固定连接有支撑架21，支撑架21的顶端固定连接有储液筒22，储液筒22的底端设有对疏水溶剂进行喷洒的喷洒管23，升降组件可以带动干燥筒12升降，而驱动转向组件则可以带动干燥筒12进行翻转，这样方便进行取料和清洁，而驱动搅拌组件在对气凝胶进行搅拌时，还带动喷洒管23转动喷洒，这样便于气凝胶与疏水溶剂快速高效的接触混合，提高气凝胶的干燥效率。

如图3所示，升降组件包括固定连接在支撑板1内部的第一驱动电机3，第一驱动电机3的输出轴固定连接有螺杆4，且螺杆4螺纹套设在升降块2的内部，第一驱动电机3带动螺杆4转动，螺杆4转动会带动升降块2升降。

如图1所示，驱动转向组件包括固定套设在横轴5外部的第一从动锥齿轮6，升降块2上固定连接有固定杆，固定杆的另一端固定连接有第二驱动电机7，第二驱动电机7的输出轴固定连接有第一主动锥齿轮8，且第一主动锥齿轮8与第一从动锥齿轮6啮合传动，第二驱动电机7带动第一主动锥齿轮8转动，第一主动锥齿轮8带动与之啮合的第一从动锥齿轮6转动，第一从动锥齿轮6则带动横轴5转动，进而带动固定框9和干燥筒12转向。

如图1所示，缓冲组件包括设置在固定框9上的弹簧10，弹簧10的顶端固定连接有托板，托板的顶部固定连接有活动贯穿固定框9的支撑杆11，支撑杆11的顶端与干燥筒12固定连接，弹簧10对干燥筒12进行缓冲支撑，方便干燥筒12进行震动。

如图1所示，挤压组件包括转动设置在固定框9上的传动轴14，传动轴14的外部固定套设有凸轮15，传动轴14的一端固定连接有第二从动锥齿轮16，传动轴14带动凸轮15转动，凸轮15会挤压挤压块13，从而带动干燥筒12震动。

如图5所示，驱动搅拌组件包括设置在固定框9上的第三驱动电机17，第三驱动电机17的输出轴固定连接有活动贯穿干燥筒12的竖轴18，竖轴18的外部固定套设有第二主动锥齿轮19，且第二主动锥齿轮19与第二从动锥齿轮16啮合传动，竖轴18伸入干燥筒12内部的一侧阵列设有多个搅拌杆20，第三驱动电机17带动竖轴18转动，竖轴18带动搅拌杆20和储药筒22转动。

如图3所示，支撑板1上开设有升降孔，且升降块2活动套设在升降孔内，储液筒22的底部设有阀门，打开阀门方便储液筒22内的疏水溶剂喷洒。

如图3所示，升降块2的横截面为H型结构，搅拌杆20为n型结构。

如图3所示，储液筒22的顶部设有筒盖，筒盖上设有把手。

工作原理：将制得的有机-无机杂化气凝胶加入干燥筒12内进行干燥时，通过第三驱动电机17带动竖轴18转动，竖轴18带动搅拌杆20和储药筒22转动搅拌，而储药筒22带动喷洒管23转向进行喷洒，这样方便在搅拌的时候喷洒疏水溶剂，有利于气凝胶与疏水溶剂快速高效的接触，而竖轴18还带动第二主动锥齿轮19转动，第二主动锥齿轮19带动与之啮合的第二从动锥齿轮16转动，第二从动锥齿轮16则带动传动轴14转动，传动轴14带动凸轮15转动，凸轮15会挤压挤压块13，从而带动干燥筒12震动，这样促进气凝胶与溶剂的充分接触，而完成干燥后，需要取料时，可以通过第一驱动电机3带动螺杆4转动，螺杆4转动会带动升降块2升降，升降块2通过固定框9带动干燥筒12升降，而第一主动锥齿轮8带动与之啮合的第一从动锥齿轮6转动，第一从动锥齿轮6则带动横轴5转动，进而带动固定框9和干燥筒12转向，这样方便工作人员进行取料和清洁。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。