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气凝胶的干燥方法(常压和超临界法)的区别

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  • 发布时间:2021-12-21 12:31
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【概要描述】 介绍气凝胶的两种制备工艺,根据干燥工艺分为超临界干燥工艺和常压干燥工艺两种。其他尚未实现大规模生产技术的有真空冷冻干燥、亚临界干燥等。超临界干燥技术是较早实现大量制备气凝胶技术的,已经比较成熟,目前国内外气凝胶企业采用了较多的技术。超临界干燥是通过压力和温度控制,溶剂在干燥过程中达到本身的临界点,形成超临界流体,超临界状态的溶剂没有明显的表面张力,目的是使凝胶在干燥过程中保持完整的骨架结构。

气凝胶的干燥方法(常压和超临界法)的区别

【概要描述】 介绍气凝胶的两种制备工艺,根据干燥工艺分为超临界干燥工艺和常压干燥工艺两种。其他尚未实现大规模生产技术的有真空冷冻干燥、亚临界干燥等。超临界干燥技术是较早实现大量制备气凝胶技术的,已经比较成熟,目前国内外气凝胶企业采用了较多的技术。超临界干燥是通过压力和温度控制,溶剂在干燥过程中达到本身的临界点,形成超临界流体,超临界状态的溶剂没有明显的表面张力,目的是使凝胶在干燥过程中保持完整的骨架结构。

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  介绍气凝胶的两种制备工艺,根据干燥工艺分为超临界干燥工艺和常压干燥工艺两种。其他尚未实现大规模生产技术的有真空冷冻干燥、亚临界干燥等。超临界干燥技术是较早实现大量制备气凝胶技术的,已经比较成熟,目前国内外气凝胶企业采用了较多的技术。超临界干燥是通过压力和温度控制,溶剂在干燥过程中达到本身的临界点,形成超临界流体,超临界状态的溶剂没有明显的表面张力,目的是使凝胶在干燥过程中保持完整的骨架结构。

  目前大规模生产技术一般使用二氧化碳作为干燥介质,又称二氧化碳超临界干燥技术。常压干燥技术一种新型气凝胶制备工艺是目前研究较活跃、发展潜力较大的气凝胶调配生产技术。其原理是:避免凝胶孔表面的硅相互结合,提高弹性的同时,可以用低表面张力液体替换比凝胶原来表面积高的水或乙醇,在常压下直接干燥,获得性能优良的气凝胶材料。目前,国内公司自主开发的气凝胶制备技术属于世界领先的大气压力干燥技术。以下是对两条技术路线的简要分析比较。设备投入:超临界干燥技术以核心设备为高压部,一般工作压力高达7~20MPa,属于特殊设备的压力容器,设备系统较为复杂,运行和维护成本也较高。目前国内有可以完善超临界设备的企业,但数量不多。

  常压干燥技术采用常规常压设备,相对超临界干燥不需要高压条件,因此设备投入低,设备系统也相对简单。因为大多数化工设备单位是可以加工制造的,协商能力比较强。生产成本:气凝胶的生产成本主要集中在硅源、设备折旧和能耗上。硅源主要包括水玻璃和硅。硅价格比较贵,但纯度高,工艺适应性好,也适用于超临界干燥工艺或大气压干燥工艺,目前国内外使用超临界干燥工艺的企业基本都采用硅。水玻璃价格低廉,但杂质较多,去除杂质的过程繁琐,目前主要应用于常压干燥技术。就设备折旧而言,超临界干燥技术设备投资较高,因此折旧应高于常压技术。能耗方面,超临界干燥系统比常压干燥系统耗电高,蒸汽消耗方面差异不大。

  因此一般使用常压干燥技术的生产成本低于超临界干燥。产品性能:对于二氧化硅气凝胶,目前超临界干燥技术和常压干燥技术生产产品没有明显的意义或实际意义。基本上超临界技术可以达到技术指标,常压干燥过程都可以达到。就非硅胶的制备而言,超临界干燥过程要成熟得多,但目前还没有量产的报告。技术门槛:相对来说,超临界干燥技术的生产效率、安全性、甚至工艺变更对设备系统的依赖程度较高,如果设备制造商提供设备系统相对成熟稳定,业主进入技术门槛相对较低。这是很多气凝胶行业新人选择超临界工艺的原因之一,但也因此受到制约。常压干燥技术设备的投资门槛较低,但技术门槛较高,对配方的设计及工艺组合优化要求较高。如果技术不关闭,不仅生产成本会高于超临界值,性能指标也可能无法满足要求。


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