CN105582866B - 一种射频辐射快速制备气凝胶的方法及生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种射频辐射快速制备气凝胶的方法及生产线。气凝胶生产线包括射频辐射快速制备气凝胶主机、原辅料系统、惰性气体系统、供热系统、回收系统和三废处理系统。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，包括溶胶‑凝胶工段、老化工段、置换改性工段和干燥工段，主机上具有射频发生器、监测装置和自动控制装置，主机上有前后贯通的内胆，内胆内有履带用于物料输送，内胆上有通道，可以与主机外部的其他系统贯通或关闭。本发明可连续化生产气凝胶粉体、气凝胶颗粒、气凝胶毡、气凝胶板、气凝胶布和气凝胶薄膜等多种形态的产品，具有极高的生产效率和自动化程度，将有力促进气凝胶行业迈入生产自动化、规模化和智能化。

Description

一种射频辐射快速制备气凝胶的方法及生产线

技术领域

本发明涉及一种气凝胶的制备方法及生产线，特别涉及一种射频辐射快速制备气凝胶的方法及生产线。

背景技术

气凝胶是一种新型的纳米多孔材料，因具有超低导热系数、低密度、低介电常数、低折射率和高比表面积、高绝缘性、高透光性等奇特性能，在热学、光学、电学、化学、声学等领域显示出许多神奇的特性，被称为改变世界的神奇材料。

当前气凝胶的生产技术主要包括超临界干燥生产技术和常压干燥生产技术，尽管经过10多年的发展，生产工艺不断改进和完善，生产效率不断提高，但不论国内还是国外企业基本都还是间歇式的半自动化生产，行业内还没有企业可以做到连续式的全自动生产。究其原因，一是超临界干燥生产中需要超临界高压萃取釜，常压干燥生产工艺中也需要采用干燥釜，气凝胶毡和气凝胶板等产品无法通过管道输送，必须将釜盖打开，通过行车吊装物料；二是传统气凝胶生产工艺的工段时间较长，特别是老化工段和改性工段，往往长达10几小时乃至数天，这给各工段的衔接带来很大阻碍。因此，当前各气凝胶生产企业主要是通过调整各生产工段设备数量组合和优化各工段的衔接来提升整个气凝胶生产的效率，进而降低成本。

间歇式半自动生产方式，不仅阻碍生产效率的提升，由于工段衔接环节多，现场操作工人多，还不利于产品质量的控制、人工成本的控制，生产过程中容易因人员误操作或乙醇等有机物泄露或设备故障引发的安全事故对现场人员生命安全的保障构成威胁。

为解决以上问题，本发明提出了一种全新的气凝胶快速生产线技术及制备方法。

发明内容

一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，生产线包括射频辐射快速制备气凝胶主机、原辅料系统、惰性气体系统、供热系统、回收系统和三废处理系统。所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，包括溶胶-凝胶工段、老化工段、置换改性工段和干燥工段，主机前后两端分别有放料和收料装置，主机上工作电机均为防爆电机，主机上具有射频发生器、监测装置和自动控制装置，主机上有前后贯通的内胆，内胆内有履带用于物料输送，内胆上有通道，可以与主机外部的原辅料系统、惰性气体系统、供热系统、回收系统、三废处理系统贯通或关闭，主要设备组成分述如下。

（1）射频辐射快速制备气凝胶主机。

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，包括溶胶-凝胶工段、老化工段、置换改性工段和干燥工段，主机前后两端分别有放料和收料装置，主机上工作电机均为防爆电机。

（2）原辅料系统。

所述的原辅料系统，用于供给生产原料和辅料，原料包括气凝胶的胶源、纤维增强材料、红外阻隔材料中的一种或几种，辅料包括水、稀释剂、保湿剂、置换剂、改性剂、酸和碱中的一种或几种。

（3）惰性气体系统。

所述的惰性气体系统，向主机供给惰性气体，确保主机内的氧浓度低于主机内可燃气体燃烧或爆炸需要的最低氧含量，惰性气体包括氮气、二氧化碳、氦气、氩气、氖气中的一种或几种。

（4）供热系统。

所述的供热系统，由换热器和热介质组成，其中热介质包括热水、蒸汽、导热油、空气、惰性气体和电热丝中一种或几种。

（5）回收系统。

所述回收系统，用于回收原辅料系统注入主机的可循环使用的原辅料以及惰性气体系统注入主机的惰性气体，回收方式包括冷凝、蒸发、精馏、浓缩、吸附、过滤、筛分中一种或几种方式。

（6）三废处理系统。

所述三废处理系统用于处理生产过程中产生的不可循环使用的废液、废气和废固。

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，包括溶胶-凝胶工段、老化工段、置换改性工段和干燥工段，其中老化工段可以独立存在，也可以与溶胶-凝胶工段重叠，还可以与置换改性工段重叠，还可以溶胶－凝胶、老化、置换改性三个工段重叠，各工段可以集成于单一设备，也可以各工段分别对应一台设备再组合成前后贯通的组合设备。

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，在溶胶-凝胶工段或老化工段或置换改性工段，需要加热时，可以仅采用射频辐射加热，也可以仅通过供热系统加热，还可以采用射频辐射加热与供热系统加热组合加热；在干燥工段，可以仅采用射频辐射干燥，也可以仅采用惰性气体热风干燥，还可以采用射频辐射干燥与惰性气体热风干燥组合干燥。

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，具有射频发生器，射频发生器发出射频的工作频率为300KHz~300GHz，射频输出功率为250W~1000kW，射频辐射可以运用于所有工段，也可以只运用于部分工段。

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，具有监测装置和自动控制装置；监测装置包括金属监测装置、温度监测装置、氧浓度监测装置、有机气体监测装置和视频监视装置中的一种或几种，金属监测装置监测的金属粒径范围为大于0.1mm，温度监测装置监测的温度范围为-50~300℃，氧浓度监测装置监测的氧浓度范围为0.01%~25%；自动控制装置包括PLC控制系统装置或DCS控制系统装置或安全连锁装置，自动控制装置的控制界面可以远离工作现场；射频发生器、设备工作电机可以通过监测装置和自动控制装置实现远程或现场自动控制、安全连锁或紧急停车。

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，具有前后贯通的内胆，能够阻隔生产过程中水分或酸组分或碱组分或有机组分与内胆外的主机其他工作部件直接接触，内胆材质为聚合物或陶瓷或玻璃，内胆可以是一个整体也可以是多段拼接。

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，内胆内具有履带输送装置，该输送装置的材质为聚合物或陶瓷或玻璃，输送装置在主机内可以是一整条也可以是多段拼接，履带速度为0.1m/min~25m/min可调，履带输送装置可以是实心的，也可以是网孔的。

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，内胆上有通道，可以与主机外部的原辅料系统、惰性气体系统、供热系统、回收系统、三废处理系统贯通或关闭。

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，在射频辐射快速制备气凝胶主机的入口和出口处设置有惰性气体封闭气幕，在主机的各工段均有惰性气体鼓入通道和抽出通道，鼓入通道和抽出通道的风量基本相当并维持主机内部处于微正压。

所述的回收系统，其从主机内胆内回收的气体量基本等于原辅料系统注入的原辅料蒸发的气体量与惰性气体系统注入的气体量的总和。

所述的老化工段与溶胶-凝胶工段重叠，指的是通过调整内胆内履带输送装置的速度，物料在此工段内先后完成溶胶-凝胶和老化两个工艺过程；所述的老化工段与置换改性工段重叠，指的是物料在此工段同时进行老化和置换改性两个工艺过程；所述的溶胶－凝胶、老化、置换改性三个工段重叠，指的是物料的配比中具有自疏水组分，在完成溶胶-凝胶工艺过程时就同步完成了疏水改性，其后仅需进行老化工艺过程，无需再置换改性工艺过程。

所述的原辅料系统、惰性气体系统、供热系统、回收系统和三废处理系统除了与射频辐射快速制备气凝胶主机相互连接贯通外，上述系统彼此之间也有通道和泵连接，可以进行物料或热量的相关交换。如供热系统可以为原辅料系统、惰性气体系统、回收系统和三废处理系统提供热量，经回收系统处理过的原辅料和惰性气体再回归到原辅料系统和惰性气体系统。

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机，具有监测装置和自动控制装置，显著提升了生产的自动化水平和安全控制水平。

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机的内胆，材质为聚合物或陶瓷或玻璃，既起到有效的隔离内胆内的有机气体和酸、碱组分等进入主机内胆外，消除安全隐患，改善射频发生器等部件的工作环境，还能让射频发生器发出射频有效穿透而作用于气凝胶制备的相关物料，提升射频辐射利用率。

所述的在射频辐射快速制备气凝胶主机入口和出口处设置惰性气体封闭气幕，有助于确保本发明设备连续式自动化安全生产，排除外部空气及物料进出对主机的内胆内气氛的影响。

射频辐射对气凝胶快速制备起到两方面的作用，一是加热作用，二是化学作用。因气凝胶制备的原辅料中往往含有水分、乙醇稀释剂等极性分子，在快速变化的射频场(300KHz~300GHz)作用下，其极性取向将随着外部射频场的变化而变化，造成极性分子的自旋运动效应，此时射频场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，而达到射频加热的目的。

射频辐射的化学作用非常复杂，除了具有热效应外还存在一种不是由温度引起的非热效应，它能改变反应的动力学性质，降低反应的活化能，加速物料间的物质和能量交换，进而加快反应过程，显著缩短工艺反应时间。本发明中射频辐射在加速气凝胶制备的老化工段和置换改性工段的工艺过程都起到了显著的效果。

本发明还公开了一种射频辐射快速制备气凝胶的方法，在气凝胶的制备过程中进行射频辐射，射频辐射的工作频率为300KHz~300GHz，射频输出功率为250W~1000kW，具体制备过程包括以下步骤：

（1）用酸或碱调节溶胶的PH值，直接形成凝胶，或浸润纤维后形成凝胶；

（2）对凝胶进行射频辐射，加速老化；

（3）将凝胶浸泡于置换改性剂中，进行射频辐射，加速置换改性；

（4）对凝胶进行干燥，获得气凝胶。

所述的溶胶氧化硅溶胶、酚醛溶胶、氧化铝溶胶、氧化锆溶胶、氧化钛溶胶、氧化铁溶胶、氧化钨溶胶、氧化钒溶胶、氧化锶溶胶、氧化镁溶胶、氧化铜溶胶、氧化铟溶胶、氧化镓溶胶、氧化锡溶胶、氧化铋溶胶、氧化锰溶胶、氧化钴溶胶、氧化镍溶胶、氧化锌溶胶、氧化镉溶胶、氧化铬溶胶、氧化钨溶胶、氧化钇溶胶、氧化钪溶胶、氧化铈溶胶、氧化镧溶胶、氧化铕溶胶、氧化钕溶胶、氧化铽溶胶、氧化镨溶胶、氧化钐溶胶中的一种或几种。

所述的纤维包括涤纶、锦纶、氨纶、腈纶、芳纶、聚酰胺纤维、聚丙烯腈预氧化纤维、凯夫拉纤维、纤维素纤维、碳纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维、岩棉纤维、莫来石纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维、玄武岩纤维、水镁石纤维、凹凸棒石纤维中的一种或几种。

所述的干燥，可以是采用惰性气体热风干燥，还可以采用射频辐射干燥与惰性气体热风干燥组合干燥。

有益效果

与现有技术相比，本发明射频辐射快速制备气凝胶生产线及制备方法具有以下显著优势。

1）生产效率显著提升。传统超临界干燥工艺或常压干燥工艺生产气凝胶往往需要数十小时到数天的时间，采用本发明可以在1~5h内完成全部生产流程。

2）可以实现连续式全自动生产。本发明克服了传统生产线只能间歇式半自动化生产的难题，可以实现连续式全自动生产，乃至实现生产的无人化，将极大促进气凝胶行业生产水平的自动化和智能化，实现高端新材料的高端制造。

3）有利于产品质量的控制和生产安全保障。本发明的高度自动化，易于确保产品各批次质量的一致性，极大减少车间现场操作人员，避免人员误操作、减少人员与乙醇等危险化学品的接触几率，极大提升了现场操作人员的生命安全保障。

4）可以适用于多种形态气凝胶产品的生产。传统生产线一般仅能使用于单一形态产品的生产，本发明可以适用于气凝胶粉体、气凝胶颗粒、气凝胶毡、气凝胶板、气凝胶布和气凝胶薄膜等多种形态的产品的生产，极大扩宽的生产的柔性度和适用性，非常利于企业扩展产品应用、节省设备投资。

5）本发明适合多种成分气凝胶粉体的生产。除了传统的氧化硅气凝胶，本发明还适用于碳气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化钛气凝胶、氧化铁气凝胶、氧化钨气凝胶、氧化钒气凝胶、氧化锶气凝胶、氧化镁气凝胶、氧化铜气凝胶、氧化铟气凝胶、氧化镓气凝胶、氧化锡气凝胶、氧化铋气凝胶、氧化锰气凝胶、氧化钴气凝胶、氧化镍气凝胶、氧化锌气凝胶、氧化镉气凝胶、氧化铬气凝胶、氧化钨气凝胶、氧化钇气凝胶、氧化钪气凝胶、氧化铈气凝胶、氧化镧气凝胶、氧化铕气凝胶、氧化钕气凝胶、氧化铽气凝胶、氧化镨气凝胶、氧化钐气凝胶的生产。

附图说明

图1 射频辐射快速制备气凝胶生产线的设备组成示意图；

图2 射频辐射快速制备气凝胶主机溶胶-凝胶工段结构示意图；

图3 射频辐射快速制备气凝胶主机老化工段结构示意图；

图4 射频辐射快速制备气凝胶主机置换改性工段结构示意图；

图5 射频辐射快速制备气凝胶主机干燥工段结构示意图。

图中，1为射频辐射快速制备气凝胶主机，2为原辅料系统，3为惰性气体系统，4为供热系统，5为回收系统，6为三废处理系统；7~10为射频辐射快速制备气凝胶主机的工段，其中7为溶胶-凝胶工段，8为老化工段，9为置换改性工段，10为干燥工段；11~23为射频辐射快速制备气凝胶主机各工段主要结构部位，其中11为主机的外箱体，12为主机的内胆，13为主机的自动控制装置，14为惰性气体进入主机内胆的鼓入通道，15为主机的射频发生器，16为主机内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道，17为主机的监测装置，18为液态原辅料喷淋装置，19为主机内胆内的履带输送装置，20为置换改性工段置换剂和改性剂从原辅料系统进入主机内胆的通道，21为置换改性工段置换改性废液进入回收系统和三废处理系统的通道，22为干燥工段的改善热风分布的均风网，23为经供热系统预热的惰性气体进入主机内胆的鼓入通道。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的射频辐射快速制备气凝胶生产线及制备方法进行更加详细的描述。

如图1所示，本发明的射频辐射快速制备气凝胶生产线，包括射频辐射快速制备气凝胶主机1，原辅料系统2，惰性气体系统3，供热系统4，回收系统5，三废处理系统6；其中射频辐射快速制备气凝胶主机1，包括溶胶-凝胶工段7，老化工段8，置换改性工段9，干燥工段10。

如图2所示，射频辐射快速制备气凝胶主机溶胶-凝胶工段7，包括主机的外箱体11，主机的内胆12，主机的自动控制装置13，惰性气体进入主机内胆的鼓入通道14，主机的射频发生器15，主机内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道16，主机的监测装置17，液态原辅料喷淋装置18，主机内胆内的履带输送装置19。

如图3所示，射频辐射快速制备气凝胶主机老化工段8，包括主机的外箱体11，主机的内胆12，主机的自动控制装置13，惰性气体进入主机内胆的鼓入通道14，主机的射频发生器15，主机内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道16，主机的监测装置17，液态原辅料喷淋装置18，主机内胆内的履带输送装置19。

如图4所示，射频辐射快速制备气凝胶主机置换改性工段9，包括主机的外箱体11，主机的内胆12，主机的自动控制装置13，惰性气体进入主机内胆的鼓入通道14，主机的射频发生器15，主机内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道16，主机的监测装置17，主机内胆内的履带输送装置19，置换剂和改性剂从原辅料系统进入主机内胆的通道20，置换改性废液进入回收系统和三废处理系统的通道21。

如图5所示，射频辐射快速制备气凝胶主机置换干燥工段10，包括主机的外箱体11，主机的内胆12，主机的自动控制装置13，惰性气体进入主机内胆的鼓入通道14，主机的射频发生器15，主机内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道16，主机的监测装置17，主机内胆内的履带输送装置19，干燥工段的改善热风分布的均风网22，供热系统预热的惰性气体进入主机内胆的鼓入通道23。

上述图示中，自动控制装置13和主机的射频发生器15位于主机外箱体11和主机的内胆12之间；监测装置17中的金属监测装置和有机气体监测装置位于主机外箱体11和主机的内胆12之间，温度监测装置、氧浓度监测装置和视频监视装置位于主机内胆12内。

上述图2和图3中的液态原辅料喷淋装置18，在两个工段中的作用是不同的，图2液态原辅料喷淋装置18用于原辅料系统的液态溶胶的喷淋，目的是提供溶胶-凝胶的胶源（如经稀释和酸碱度调节的硅溶胶），图3液态原辅料喷淋装置18用于原辅料系统的液态保湿剂（如乙醇或水）的喷淋，目的是对正在进行老化的凝胶保湿，避免凝胶内湿份的过度挥发。

上述图2~图5中的履带输送装置可以是实心履带或网孔履带，根据产品情况不同，各工段的履带形态优选会有不同。如生产气凝胶颗粒和粉体的所有工段履带优选实心履带；如生产气凝胶毡或气凝胶板，则溶胶-凝胶工段7优选实心履带，老化工段8实心履带或网孔履带均可，置换改性工段9和干燥工段10则优选网孔履带。

根据生产气凝胶产品形态的不同，射频辐射快速制备气凝胶主机1的物料入口和出口处还有相应的放料和收料装置。

下面结合二氧化硅气凝胶绝热毡的一项生产实例，进一步说明本发明：

首先进行主机内胆12内的惰性气体置换。在投料前应先通过惰性气体进入主机内胆的通道14，将惰性气体系统3中的二氧化碳气体注入主机内胆12，在主机1的入口和出口处的内胆12设置二氧化碳气体封闭风幕阻断外部空气进入内胆，然后开启主机内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的通道16，对主机内胆12内气体进行回收或三废处理，控制鼓入通道14的进风量和通道16的出风量，保持主机内胆12内为微正压，当内胆12内的监测装置17氧浓度监测装置反馈氧浓度低于2%时，启动原辅料系统2，启动自动控制装置13和监测装置17，准备生产投料。

在溶胶-凝胶工段7，通过主机1前端的放料装置（放卷机）和主机内胆12内的输送装置（四氟乙烯履带），将来自原辅料系统2的10mm厚度的玻璃纤维毡一头导入主机内胆12内，同时通过监测装置17的金属监测装置监测玻璃纤维毡是否具有金属颗粒，监测通过的玻璃纤维毡输送到主机溶胶-凝胶工段7时，液态原辅料喷淋装置18将来自原辅料系统2经稀释去除杂质调节PH值的水玻璃硅源硅溶胶（工艺配比参照专利CN2014102703529）喷淋在玻璃纤维毡上，调节喷淋装置18的喷淋流量和输送装置19的速度，使得喷淋出的硅溶胶刚好浸透下方的玻璃纤维毡，如监测装置17的有机气体浓度监测装置反馈正常，启动主机1的溶胶-凝胶工段7的射频发生器15，同时启动监测装置17的温度检测装置，射频发生器15的工作频率为27.12MHz，功率为50~100kw之间，确保监测装置17的温度检测装置反馈的温度为30~60℃，约10分钟后形成玻璃纤维毡二氧化硅复合凝胶，之后进入老化工段8。

在老化工段8，通过喷淋装置18向玻璃纤维毡二氧化硅复合凝胶喷淋适量来自原辅料系统2的经供热系统4预热到40℃的保湿剂（乙醇含量为80%的乙醇-水混合物），启动主机1的老化工段8的射频发生器15，同时启动监测装置17的温度检测装置，射频发生器15的工作频率为2450MHz，功率为60~100kw之间，确保监测装置17的温度检测装置反馈的温度为45~70℃，监测装置17视频监测装置看到的玻璃纤维毡二氧化硅复合凝胶表面是湿润的没有裂纹或收缩，约25分钟后，老化完成，凝胶物料进入置换改性工段9。

在置换改性工段9，先通过主机内胆的通道20将来自原辅料系统2的经供热系统4预热到60℃的置换改性剂（硫酸、乙醇和六甲基二硅氮烷组成的混合物）导入主机的置换改性工段9，凝胶物料进入置换改性工段9时小幅开启置换改性工段9内胆12底部的通道21，将内胆12内的置换改性剂导入回收系统5回收利用，同时从通道20补充新的置换改性剂，置换改性剂在内胆12内的高度应没过玻璃纤维毡二氧化硅复合凝胶上表面5mm以上，启动主机1的置换改性工段9的射频发生器15，同时启动监测装置17的温度检测装置，射频发生器15的工作频率为915MHz，功率为60~100kw之间，确保监测装置17的温度检测装置反馈的温度为45~70℃，监测装置17视频监测装置看到的玻璃纤维毡二氧化硅复合凝胶表面被置换改性剂覆盖，约30分钟后，置换改性完成，凝胶物料进入干燥工段10。

在干燥工段10，将经供热系统4预热的温度为105℃二氧化碳气体从主机1的鼓入通道23导入，经过均风网22吹扫凝胶物料，同时启动主机1的干燥工段10的射频发生器15，射频发生器15的工作频率为2450MHz，功率为60~150kw之间，确保监测装置17的温度检测装置反馈的温度为70~120℃，调节干燥工段10的气体抽出通道16的抽风量，使干燥工段10内胆12内的气压为微正压且略低于主机1出口处通过鼓入通道14鼓入的二氧化碳气体封闭风幕的气压，抽出通道16抽出的气体进入回收系统5回收利用或进入三废处理系统6处理达标后排放，约30分钟后，干燥完成，通过主机出口的收料装置（收卷机）将气凝胶绝热毡收卷待检。

生产过程中，监测装置17全程工作，一旦监测到主机1的内胆12内的有机气体逸出，或内胆内气体温度超标或氧浓度超标或监测到金属颗粒，自动控制装置13将启动安全连锁或紧急停车。

由此，通过本发明可以实现连续式的高度自动化水平的快速生产气凝胶材料。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。

Claims (9)

1.一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，其特征是，生产线包括射频辐射快速制备气凝胶主机（1）、原辅料系统（2）、惰性气体系统（3）、供热系统（4）、回收系统（5）和三废处理系统（6）；射频辐射快速制备气凝胶主机（1）上具有射频发生器（15）、监测装置（17）、自动控制装置（13）和前后贯通的内胆（12），内胆（12）内有履带输送装置（19），内胆（12）上有通道，可与原辅料系统（2）、惰性气体系统（3）、供热系统（4）、回收系统（5）、三废处理系统（6）贯通或关闭；设备组成如下：

（1）射频辐射快速制备气凝胶主机（1）；

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机（1），包括溶胶-凝胶工段（7），老化工段（8），置换改性工段（9），干燥工段（10）；所述的射频辐射快速制备气凝胶主机（1）前后两端分别有放料和收料装置，主机上工作电机均为防爆电机；

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机溶胶-凝胶工段（7），包括主机的外箱体（11），主机的内胆（12），主机的自动控制装置（13），惰性气体进入主机内胆的鼓入通道Ⅰ（14），主机的射频发生器（15），主机内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道Ⅱ（16），主机的监测装置（17），液态原辅料喷淋装置（18），主机内胆内的履带输送装置（19）；

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机老化工段（8），包括主机的外箱体（11），主机的内胆（12），主机的自动控制装置（13），惰性气体进入主机内胆的鼓入通道Ⅰ（14），主机的射频发生器（15），主机内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道Ⅱ（16），主机的监测装置（17），液态原辅料喷淋装置（18），主机内胆内的履带输送装置（19）；

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机置换改性工段（9），包括主机的外箱体（11），主机的内胆（12），主机的自动控制装置（13），惰性气体进入主机内胆的鼓入通道Ⅰ（14），主机的射频发生器（15），主机内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道Ⅱ（16），主机的监测装置（17），主机内胆内的履带输送装置（19），置换剂和改性剂从原辅料系统进入主机内胆的通道Ⅲ（20），置换改性废液进入回收系统和三废处理系统的通道Ⅳ（21）；

所述的射频辐射快速制备气凝胶主机置换干燥工段（10），包括主机的外箱体（11），主机的内胆（12），主机的自动控制装置（13），惰性气体进入主机内胆的鼓入通道Ⅰ（14），主机的射频发生器（15），主机内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道Ⅱ（16），主机的监测装置（17），主机内胆内的履带输送装置（19），干燥工段的改善热风分布的均风网（22），供热系统预热的惰性气体进入主机内胆的鼓入通道Ⅴ（23）；

所述的自动控制装置（13）和主机的射频发生器（15）位于主机外箱体（11）和主机的内胆（12）之间；监测装置（17）中的金属监测装置和有机气体监测装置位于主机外箱体（11）和主机的内胆（12）之间，温度监测装置、氧浓度监测装置和视频监视装置位于主机内胆（12）内；

（2）原辅料系统（2）；

所述的原辅料系统（2），用于供给生产原料和辅料，原料包括气凝胶的胶源、纤维增强材料、红外阻隔材料中的一种或几种，辅料包括水、稀释剂、保湿剂、置换剂、改性剂、酸和碱中的一种或几种；

（3）惰性气体系统（3）；

所述的惰性气体系统（3），向主机供给惰性气体，确保主机内的氧浓度低于主机内可燃气体燃烧或爆炸需要的最低氧含量，惰性气体包括氮气、二氧化碳、氦气、氩气、氖气中的一种或几种；

（4）供热系统（4）；

所述的供热系统（4），由换热器和热介质组成，其中热介质包括热水、蒸汽、导热油、空气、惰性气体和电热丝中一种或几种；

（5）回收系统（5）；

所述回收系统（5），用于回收原辅料系统注入主机的可循环使用的原辅料以及惰性气体系统注入主机的惰性气体，回收方式包括冷凝、蒸发、精馏、浓缩、吸附、过滤、筛分中一种或几种方式；

（6）三废处理系统（6）；

所述三废处理系统（6）用于处理生产过程中产生的不可循环使用的废液、废气和废固。

2.如权利要求1所述的一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，其特征是，所述的射频辐射快速制备气凝胶主机（1），老化工段（8）独立存在，或与溶胶-凝胶工段（7）重叠，或与置换改性工段（9）重叠，或溶胶-凝胶工段（7）、老化工段（8）、置换改性工段（9）三个工段重叠，各工段集成于单一设备，或各工段分别对应一台设备再组合成前后贯通的组合设备。

3.如权利要求1所述的一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，其特征是，所述的射频辐射快速制备气凝胶主机（1），在溶胶-凝胶工段（7）或老化工段（8）或置换改性工段（9），需要加热时，仅采用射频辐射加热，或仅通过供热系统（4）加热，或采用射频辐射加热与供热系统（4）加热组合加热；在干燥工段（10），仅采用射频辐射干燥，或仅采用惰性气体热风干燥，或采用射频辐射干燥与惰性气体热风干燥组合干燥。

4.如权利要求1所述的一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，其特征是，所述的射频辐射快速制备气凝胶主机（1），具有射频发生器（15），射频发生器发出射频的工作频率为300KHz~300GHz，射频输出功率为250W~1000kW，射频辐射运用于所有工段，或只运用于部分工段。

5.如权利要求1所述的一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，其特征是，所述的射频辐射快速制备气凝胶主机（1），具有监测装置（17）和自动控制装置（13）；监测装置（17）包括金属监测装置、温度监测装置、氧浓度监测装置、有机气体监测装置和视频监视装置中的一种或几种，金属监测装置监测的金属粒径范围为大于0.1mm，温度监测装置监测的温度范围为-50~300℃，氧浓度监测装置监测的氧浓度范围为0.01%~25%；自动控制装置包括PLC控制系统装置或DCS控制系统装置或安全连锁装置；射频发生器（15）、设备工作电机通过监测装置（17）和自动控制装置（13）实现远程或现场自动控制、安全连锁或紧急停车。

6.如权利要求1所述的一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，其特征是，所述的射频辐射快速制备气凝胶主机（1），具有前后贯通的内胆（12），能够阻隔生产过程中水分或酸组分或碱组分或有机组分与内胆外的主机其他工作部件直接接触，内胆材质为聚合物或陶瓷或玻璃，内胆是一个整体或是多段拼接。

7.如权利要求1所述的一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，其特征是，所述的射频辐射快速制备气凝胶主机（1），内胆内具有履带输送装置（19），该输送装置的材质为聚合物或陶瓷或玻璃，输送装置在主机内是一整条或是多段拼接，履带速度为0.1m/min~25m/min可调，履带输送装置是实心的，或是网孔的。

8.如权利要求1所述的一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，其特征是，所述的惰性气体系统（3），在射频辐射快速制备气凝胶主机（1）的入口和出口处设置有惰性气体封闭气幕，在主机的各工段均有惰性气体鼓入通道和抽出通道，鼓入通道和抽出通道的风量基本相当并维持主机内部处于微正压。

9.一种射频辐射快速制备气凝胶的方法，其特征是，在气凝胶的制备过程中采用了权利要求1~8任一项所述的一种射频辐射快速制备气凝胶生产线，具体制备过程包括以下步骤：

（1）用酸或碱调节溶胶的pH值，直接形成凝胶，或浸润纤维后形成凝胶；

所述的溶胶包括氧化硅溶胶、酚醛溶胶、氧化铝溶胶、氧化锆溶胶、氧化钛溶胶、氧化铁溶胶、氧化钨溶胶、氧化钒溶胶、氧化锶溶胶、氧化镁溶胶、氧化铜溶胶、氧化铟溶胶、氧化镓溶胶、氧化锡溶胶、氧化铋溶胶、氧化锰溶胶、氧化钴溶胶、氧化镍溶胶、氧化锌溶胶、氧化镉溶胶、氧化铬溶胶、氧化钇溶胶、氧化钪溶胶、氧化铈溶胶、氧化镧溶胶、氧化铕溶胶、氧化钕溶胶、氧化铽溶胶、氧化镨溶胶、氧化钐溶胶中的一种或几种；

所述的纤维包括涤纶、锦纶、氨纶、腈纶、芳纶、聚酰胺纤维、聚丙烯腈预氧化纤维、纤维素纤维、碳纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维、玄武岩纤维、水镁石纤维、凹凸棒石纤维中的一种或几种；

（2）对凝胶进行射频辐射，加速老化；

（3）将凝胶浸泡于置换改性剂中，进行射频辐射，加速置换改性；

（4）对凝胶进行干燥，获得气凝胶；

所述的干燥，采用惰性气体热风干燥，或采用射频辐射干燥与惰性气体热风干燥组合干燥。

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