本发明涉及气凝胶，具体涉及一种纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置。
背景技术：
1、气凝胶是一种经溶胶-凝胶法和特殊干燥方式制备而得的具有三维纳米多孔结构材料，具有极高的孔隙率、极大的比表面积、极低的密度和导热系数，在保温隔热领域具有极其广阔的应用前景。气凝胶具有强度低、脆性大等问题，难以直接使用。目前主流的方法是将二氧化硅气凝胶与纤维基材进行复合，得到具有一定柔性的纤维气凝胶复合保温材料。
2、目前，生产气凝胶复合毡的生产方法主要包括溶胶-凝胶过程、溶剂置换以及超临界干燥等工序。由于生产过程涉及一定压力，难以实现连续化生产气凝胶复合毡，导致生产效率不高，生产周期长，且生产设备投资大，影响规模化生产。
3、若能在大气环境压力下进行气凝胶复合材料的生产，生产过程不涉及高压，易实现连续化生产，且产品尺寸受限影响小，设备投资小，被认为是规模化生产气凝胶复合材料的极佳的产业化途径。
4、而常压干燥过程中，常因毛细管力较大的缘故，常压干燥过程中易造成气凝胶纳米多孔结构的收缩，乃至坍塌，很难保持气凝胶的微结构不变，导致常压干燥气凝胶的性能不及超临界干燥气凝胶的性能。如何在常压干燥条件下获得的气凝胶复合材料的性能可与超临界干燥相媲美，并能实现连续化生产气凝胶复合材料是行业的技术人员亟待解决的共性问题。
5、中国发明专利公开文本cn110862255a公开了一种气凝胶毡复合材料的连续生产工艺及应用，通过设置短生产流程，精简步骤，降低了成本并大规模生产。但是其生产得到的气凝胶毡复合材料的性能无法与长流程制备得到的相比拟，并且其流程设置需要进一步优化。
技术实现思路
1、本发明针对上述现有气凝胶制备工艺存在的问题，提出了在保证纤维复合凝胶体性能和质量的情况下，实现纤维复合凝胶体常压连续化生产的装置，具体为一种纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置。
2、本发明所述的纤维复合凝胶体即为气凝胶复合材料。
3、为实现上述目的，本发明的纤维复合凝胶体常压连续化生产的装置所采用的技术方案是：
4、一种纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置，包括溶胶制备装置、放卷装置、浸胶机、微波老化隧道机、置换隧道机、微波干燥隧道机、热风烘干隧道机、密封传输装置和收卷装置。
5、所述溶胶制备装置用于通过混合搅拌的方式制备溶胶。
6、所述放卷装置用于支撑基材卷料并对基材卷料进行放卷。
7、所述浸胶机用于对放卷装置放卷的基材进行在线连续浸胶。
8、所述微波老化隧道机用于通过微波处理的方式对凝胶化后的复合凝胶体进行连续老化。
9、所述置换隧道机用于对老化后的复合凝胶体进行连续溶剂的置换。
10、所述微波干燥隧道机用于通过微波处理的方式对溶剂置换后的复合凝胶体进行常压连续干燥。
11、所述热风烘干隧道机用于对微波干燥后的纤维复合凝胶体通过热风的方式进行烘干，去除纤维复合凝胶体中残存的溶剂，通过热风快速解离残存的醇分子。
12、所述收卷装置用于对热风烘干后得到的纤维复合凝胶体进行收卷处理。
13、所述放卷装置、浸胶机、微波老化隧道机、置换隧道机、微波干燥隧道机、热风烘干隧道机和收卷装置顺次设置，且浸胶机、微波老化隧道机、置换隧道机、微波干燥隧道机、热风烘干隧道机和收卷装置通过所述密封传输装置相连接。
14、进一步地优选，在浸胶机之后以及在微波老化隧道机之前还设置有凝胶定厚机，所述凝胶定厚机用于对浸胶后的含催化溶胶的复合基材进行定厚度并连续凝胶，完成凝胶化过程，得到复合凝胶体。
15、进一步地优选，所述放卷装置、浸胶机、凝胶定厚机、微波老化隧道机、置换隧道机、微波干燥隧道机、热风烘干隧道机和收卷装置顺次设置，且浸胶机、凝胶定厚机、微波老化隧道机、置换隧道机、微波干燥隧道机、热风烘干隧道机和收卷装置通过所述密封传输装置相连接。
16、进一步地优选，所述密封传输装置包括对物料(所述物料包括含催化溶胶的复合基材、复合凝胶体或气凝胶复合材料)进行传动设置的辊部件和分别设置于凝胶定厚机、微波老化隧道机、置换隧道机、微波干燥隧道机和热风烘干隧道机之间的折流密封装置；所述折流密封装置包括密封箱、折流挡板、多个传送辊、密封装置进料口、密封装置出料口和充设流体，所述折流挡板设置于密封箱内顶部的中部位置，在折流挡板的两侧分别设置有传送辊，且该处传送辊使得复合凝胶体从折流挡板的底端穿过，所述充设流体充设于密封箱内，且充设流体的液面高度高于折流挡板最低端的高度。
17、进一步地优选，在热风烘干隧道机与收卷装置之间设置有气体密封装置，通过在密封装置的入口和出口出喷射氮气，实现密封效果。
18、进一步地优选，所述溶胶制备装置包括搅拌罐、齿轮计量泵、称重部件和流量计；所述称重部件用于对液态原料进行称重，所述流量计用于对液态原料进行计量，所述称重部件与搅拌罐的支耳连接，所述流量计与齿轮计量泵相连，所述齿轮计量泵用于将称重部件和流量计计量之后得到的混合料按预先设置的流量输送到搅拌罐内，所述搅拌罐用于将输送到搅拌罐内的物料进行搅拌混合，所述搅拌罐内设置有ph值探头和温度传感器。
19、进一步地优选，所述浸胶机包括溶胶增压泵、缩聚剂增压泵、混合腔和负压浸胶装置，所述混合腔为四周密闭的腔体结构，分别设置有第一入口、第二入口和混合排料口，所述溶胶增压泵一端通过管道与溶胶制备装置的搅拌罐的排出口连通，另一端通过管道与混合腔设置的第一入口连通，所述缩聚剂增压泵一端通过管道与缩聚剂储存罐连通，另一端通过管道与混合腔设置的第二入口连通，第一入口和第二入口相对设置，通过溶胶增压泵和缩聚剂增压泵的加压输入，使得溶胶和缩聚剂在混合腔内对冲混合，所述混合排料口开设于混合腔的底端，用于将混合腔内混合后的催化溶胶排出；所述负压浸胶装置包括基材入口、含催化溶胶的复合基材出口、浸胶部和负压部件，所述基材入口和含催化溶胶的复合基材出口相对设置，基材入口用于将放卷装置连续输送出的基材输送到负压浸胶装置内，所述负压部件设置于连续输入的基材的下方，通过抽吸的方式使得连续输入的基材下方形成负压，混合腔的所述混合排料口在浸胶部朝向连续输入的基材的上方设置，将混合腔内混合后的催化溶胶导出到连续输入的基材上，并在负压的情况下将催化溶胶均匀吸入到基材中，得到含催化溶胶的复合基材通过含催化溶胶的复合基材出口连续输送出。
20、进一步地优选，所述凝胶定厚机包括预凝胶箱、凝胶定厚箱和双带辊压定厚凝胶装置；所述预凝胶箱设置有预凝胶箱复合基材入口、预凝胶箱复合基材出口、惰性气密封部件和热水循环部件；预凝胶箱复合基材入口和预凝胶箱复合基材出口相对设置，且在预凝胶箱复合基材入口和预凝胶箱复合基材出口处设置有所述惰性气密封部件，所述惰性气密封部件在开口处喷射惰性气体，实现对开口处的气体密封，所述预凝胶箱复合基材入口用于承接从浸胶机输送入的含催化溶胶的复合基材，含催化溶胶的复合基材在预凝胶箱内连续传动，所述热水循环部件设置于预凝胶箱内部，通过循环的热水对进入到预凝胶箱内的含催化溶胶的复合基材进行加热。
21、所述凝胶定厚箱密封设置于双带辊压定厚凝胶装置的外部，包括相对设置的定厚箱入料口和定厚箱出料口；所述双带辊压定厚凝胶装置包括上带辊压装置、下带辊压装置、厚度调节装置和机架，上带辊压装置为多排平行设置的压辊、压板(或称为支撑板)及在压辊与压板的外端整体包设的上辊压带，下带辊压装置为多排平行设置的压辊、压板及在压辊与压板的外端整体包设的下辊压带，上辊压带和下辊压带之间的距离为设定厚度的复合凝胶体的厚度，厚度调节装置通过调整上带辊压装置和/或下带辊压装置的压辊而调节压辊之间的距离，所述机架用于支撑和固定上带辊压装置、下带辊压装置和厚度调节装置。
22、进一步地优选，所述微波老化隧道机包括老化箱、第一微波处理装置和第一冷凝部件，所述老化箱为四周密封的盒式结构，在老化箱相对的两端分别设置有老化箱入口和老化箱出口，老化箱入口用于承接从凝胶定厚机输送入的复合凝胶体，老化箱出口用于输送出微波老化隧道机老化处理之后得到的复合凝胶体；所述第一微波处理装置包括用于产生微波能量的第一微波发生器、用于传输微波发生器产生的微波能量至老化箱内的第一波导管，所述第一波导管的微波辐射口分别设置于老化箱外的上部和下部，通过微波而对老化箱内的复合凝胶体实现上下同步的快速加热；所述第一冷凝部件设置于老化箱外，包括第一冷凝管和第一冷凝储存罐，所述第一冷凝管设置于老化箱物料进出口处的顶部，将老化箱内产生的醇溶剂蒸汽进行冷凝，第一冷凝储存罐将第一冷凝管冷凝之后的液体进行储存并回收。
23、进一步地优选，所述置换隧道机包括置换箱、第二微波处理装置或超声波处理装置、第二冷凝系统。
24、所述置换箱为四周密闭的箱体结构，在相对的两侧分别设置有置换箱入口和置换箱出口，置换箱入口用于承接从微波老化隧道机输送出的复合凝胶体，置换箱出口用于将置换处理之后得到的复合凝胶体输送出。
25、所述第二微波处理装置包括用于产生微波能量的第二微波发生器、用于传输微波发生器产生的微波能量至置换箱内的第二波导管，所述第二波导管的微波辐射口分别设置于置换箱外的上部和下部，通过微波而对置换箱内的复合凝胶体实现上下同步的快速加热，通过微波与复合凝胶体中的水和醇溶剂产生高速碰触的运动，原位快速加热复合凝胶体。
26、所述第二冷凝部件设置于置换箱外，包括第二冷凝管和第二冷凝储存罐，所述第二冷凝管设置于置换箱物料进出口处的顶部，将置换箱内产生的醇蒸汽进行冷凝，第二冷凝储存罐将第二冷凝管冷凝之后的液体进行储存并回收。
27、进一步地优选，所述微波干燥隧道机干燥箱、第三微波处理装置和第三冷凝部件。
28、所述干燥箱为四周密闭的箱体结构，在相对的两侧分别设置有干燥箱入口和干燥箱出口，干燥箱入口用于承接从置换隧道机输送出的复合凝胶体，干燥箱出口用于将干燥处理之后得到的纤维复合凝胶体输送出。
29、所述第三微波处理装置包括用于产生微波能量的第三微波发生器、用于传输微波发生器产生的微波能量至干燥箱内的第三波导管，所述第三波导管的微波辐射口分别设置于干燥箱外的上部和下部，通过微波而对干燥箱内的复合凝胶体实现上下同步的快速加热，通过微波与复合凝胶体中的水和醇溶剂产生高速碰触的运动，原位快速加热复合凝胶体。
30、所述第三冷凝部件设置于干燥箱外，包括第三冷凝管和第三冷凝储存罐，所述第三冷凝管设置于干燥箱物料进出口处的顶部，将干燥箱内产生的醇蒸汽进行冷凝，第三冷凝储存罐将第三冷凝管冷凝之后的液体进行储存并回收。
31、进一步地优选，所述热风烘干隧道机包括烘干箱、传送带、热风装置和第四冷凝回收部件。
32、所述烘干箱为四周密闭的箱体结构，在相对的两侧分别设置有烘干箱入口和烘干箱出口，烘干箱入口用于承接从微波干燥隧道机排出的纤维复合凝胶体，烘干箱出口用于将热风烘干处理之后得到的纤维复合凝胶体输送出。
33、所述传送带用于在烘干箱内以及烘干箱与收卷装置之间对纤维复合凝胶体进行传输。
34、所述热风装置包括风机、气体加热部件和热风喷嘴，风机用于将气体抽入，气体加热部件将进入的气体加热，通过热风喷嘴喷出，所述热风喷嘴设置有多个，且分别设置于连续输送入的纤维复合凝胶体的上表面和下表面，且热风喷嘴均与纤维复合凝胶体平面垂直设置，使得热风垂直吹向纤维复合凝胶体。
35、所述第四冷凝部件设置于烘干箱外，包括第四冷凝管和第四冷凝储存罐，所述第四冷凝管设置于烘干箱物料进出口处的顶部，将烘干箱内产生的醇蒸汽进行冷凝，第四冷凝储存罐将第四冷凝管冷凝之后的液体进行储存并回收。
36、进一步地优选，所述纤维复合凝胶体为纤维气凝胶复合材料、有机泡沫气凝胶复合材料，所述纤维基材为无机纤维毡、有机纤维毡，所述无机纤维毡为玻璃纤维毡、氧化铝纤维毡、陶瓷纤维毡，所述有机泡沫基材为三聚氰胺泡沫基材、聚氨酯泡沫基材。
37、进一步地优选，所述纤维复合凝胶体为二氧化硅气凝胶复合材料、氧化铝气凝胶复合材料、氧化锆气凝胶复合材料以及它们的复合气凝胶复合材料。
38、本发明的技术效果在于：
39、(1)现有方法中对于浸胶采用将纤维毡泡在液体中进行浸胶或通过连续传动的方式将纤维毡穿过液体而实现浸胶，也有设置负压的，但是其无法对纤维毡中心部位实现催化溶胶的浸入。本发明通过对溶胶和缩聚剂进行加压和小流量的连续进料以及快速对冲混合，实现连续精准配料和快速均匀混合，保证后续凝胶质量和性能的一致性。在浸胶机的连续快速混合装置中，结合对冲混合形成的喷射压力，通过设置负压浸胶装置，产生的负压加快将流到基材表面上的催化溶胶向基材中浸入的速度，显著提高浸胶速度，且可控制溶胶的加入量和浸胶量，可以省去现有技术常用的浸胶池，不仅节约了原料使用量，且保证凝胶质量和产品性能的一致性，获得更高的成品率。
40、(2)通过在微波老化隧道机、置换隧道机和微波干燥隧道机中使用微波(或或超声波)产生的高能物理场与复合凝胶体内的极性水和溶剂以及置换液的高频振动效应，原位直接快速加热复合凝胶体和置换液，显著提高了置换液与复合凝胶体内水的交换速度，微波使更多的si-o-si快速键合，并使复合凝胶体内的湿凝胶网络结构更加稳定的形成，促进后续干燥工艺中孔结构的保持，从而改善复合凝胶体的机械稳定性。在老化、置换、干燥的过程中，减少凝胶微孔结构、增强最佳孔结构，增加凝胶中液相的渗透性和凝胶的力学性能，强化了产品性能；显著提高溶剂在复合凝胶体表面的蒸发速率和复合凝胶体内的溶剂向外表面的迁移速率，导致干燥时间显著缩短，显著提高生产效率和生产规模，并可实现连续化、自动化生产纤维复合凝胶体，为连续化生产提供了保证。
41、(3)通过系统集成连续计量装置、微量对冲快速混合装置、负压快速浸胶装置和微波或超声波原位加热装置、在多个部件之间设置的折流密封装置，通过在密封箱内充设密封液体，并通过设置折流挡板和充设液形成液封形式，将入口端的气体和出口端的气体分隔，可以很好的杜绝置换液和气体等物料的泄露，配合在各个阶段设置的气体密封结构，从而很好的在全流程实现了密封效果，从而大大提高了所得产品的品质，为连续化生产提供了必然保障。
1.一种纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置，其特征在于，包括溶胶制备装置、放卷装置、浸胶机、微波老化隧道机、置换隧道机、微波干燥隧道机、热风烘干隧道机、密封传输装置和收卷装置；
2.根据权利要求1所述的纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置，其特征在于，在浸胶机之后以及在微波老化隧道机之前还设置有凝胶定厚机，所述凝胶定厚机用于对浸胶后的含催化溶胶的复合基材进行定厚度并连续凝胶，完成凝胶化过程，得到复合凝胶体；
3.根据权利要求1或2所述的纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置，其特征在于，所述密封传输装置包括对物料进行传动设置的辊部件和分别设置于凝胶定厚机、微波老化隧道机、置换隧道机、微波干燥隧道机和热风烘干隧道机之间的折流密封装置；所述折流密封装置包括密封箱、折流挡板、多个传送辊、密封装置进料口、密封装置出料口和充设流体，所述折流挡板设置于密封箱内顶部的中部位置，在折流挡板的两侧分别设置有传送辊，且该处传送辊使得纤维复合凝胶体从折流挡板的底端穿过，所述充设流体充设于密封箱内，且充设流体的液面高度高于折流挡板最低端的高度。
4.根据权利要求1或2所述的纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置，其特征在于，所述溶胶制备装置包括搅拌罐、齿轮计量泵、称重部件和流量计；所述称重部件用于对液态原料进行称重，所述流量计用于对液态原料进行计量，所述称重部件与搅拌罐的支角支耳相连，所述流量计与齿轮计量泵相连，所述齿轮计量泵用于将称重部件和流量计计量之后得到的混合料按预先设置的流量输送到搅拌罐内，所述搅拌罐用于将输送到搅拌罐内的物料进行搅拌混合，所述搅拌罐内设置有ph值探头和温度传感器。
5.根据权利要求1或2所述的纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置，其特征在于，所述浸胶机包括溶胶增压泵、缩聚剂增压泵、混合腔和负压浸胶装置，所述混合腔为四周密闭的腔体结构，分别设置有第一入口、第二入口和混合排料口，所述溶胶增压泵一端通过管道与溶胶制备装置的搅拌罐的排出口连通，另一端通过管道与混合腔设置的第一入口连通，所述缩聚剂增压泵一端通过管道与缩聚剂储存罐连通，另一端通过管道与混合腔设置的第二入口连通，第一入口和第二入口相对设置，通过溶胶增压泵和缩聚剂增压泵的加压输入，使得溶胶和缩聚剂在混合腔内对冲混合，所述混合排料口开设于混合腔的底端，用于将混合腔内混合后的催化溶胶排出；所述负压浸胶装置包括基材入口、含催化溶胶的复合基材出口、浸胶部和负压部件，所述基材入口和含催化溶胶的复合基材出口相对设置，基材入口用于将放卷装置连续输送出的基材输送到负压浸胶装置内，所述负压部件设置于连续输入的基材的下方，通过抽吸的方式使得连续输入的基材下方形成负压，混合腔的所述混合排料口在浸胶部朝向连续输入的基材的上方设置，将混合腔内混合后的催化溶胶导出到连续输入的基材上，并在负压的情况下将催化溶胶均匀吸入到基材中，得到含催化溶胶的复合基材通过含催化溶胶的复合基材出口连续输送出。
6.根据权利要求1或2所述的纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置，其特征在于，所述凝胶定厚机包括预凝胶箱、凝胶定厚箱和双带辊压定厚凝胶装置；所述预凝胶箱设置有预凝胶箱复合基材入口、凝胶箱复合基材出口、惰性气密封部件和热水循环部件；预凝胶箱复合基材入口和预凝胶箱复合基材出口相对设置，且在预凝胶箱复合基材入口和预凝胶箱复合基材出口处设置有所述惰性气密封部件，所述惰性气密封部件在开口处喷射惰性气体而形成气帘，实现对开口处的气体密封，所述预凝胶箱复合基材入口用于承接从浸胶机输送出的催化溶胶的复合基材，含催化溶胶的复合基材在预凝胶箱内连续传动，所述热水循环部件设置于预凝胶箱内部，通过循环的热水对进入到预凝胶箱内的含催化溶胶的复合基材进行加热；
7.根据权利要求1或2所述的纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置，其特征在于，所述微波老化隧道机包括老化箱、第一微波处理装置和第一冷凝部件，所述老化箱为四周密封的盒式结构，在老化箱相对的两端分别设置有老化箱入口和老化箱出口，老化箱入口用于承接从凝胶定厚机输送出的复合凝胶体，老化箱出口用于输送出微波老化隧道机老化处理之后得到的复合凝胶体；所述第一微波处理装置包括用于产生微波能量的第一微波发生器、用于传输微波发生器产生的微波能量至老化箱内的第一波导管，所述第一波导管的辐射口分别设置于老化箱外的上部和下部，通过微波而对老化箱内的复合凝胶体实现上下同步的快速加热；所述第一冷凝部件设置于老化箱外，包括第一冷凝管和第一冷凝储存罐，所述第一冷凝管设置于老化箱物料进出口处的顶部，将老化箱内产生的醇溶剂蒸汽进行冷凝，第一冷凝储存罐将第一冷凝管冷凝之后的液体进行储存并回收；
8.根据权利要求1或2所述的纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置，其特征在于，所述微波干燥隧道机干燥箱、第三微波处理装置和第三冷凝部件；
9.根据权利要求1或2所述的纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置，其特征在于，所述热风烘干隧道机包括烘干箱、传送带、热风装置和第四冷凝回收部件；
10.根据权利要求1或2所述的纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置，其特征在于，所述纤维复合凝胶体为纤维气凝胶复合材料或有机泡沫气凝胶复合材料；所述基材为无机纤维毡或有机纤维毡；所述无机纤维毡为玻璃纤维毡、氧化铝纤维毡或陶瓷纤维毡，所述有机泡沫为三聚氰胺泡沫或聚氨酯泡沫。
11.根据权利要求10所述的纤维复合凝胶体的常压连续化生产装置，其特征在于，所述纤维复合凝胶体为二氧化硅气凝胶复合材料、氧化铝气凝胶复合材料或氧化锆气凝胶复合材料中的一种或多种的复合气凝胶复合材料。
