超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米絕熱材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]絕熱材料(thermal insulat1n material),能阻滯熱流傳遞的材料,又稱熱絕緣材料。傳統(tǒng)絕熱材料，如玻璃纖維、石棉、巖棉、硅酸鹽等，新型絕熱材料，如氣凝膠氈、真空板等。納米級(jí)微孔絕熱材料采用特殊的納米級(jí)無機(jī)耐火粉料，納米顆粒之間的接觸為極小的點(diǎn)接觸，點(diǎn)接觸的熱阻非常大，使得材料的傳熱效果應(yīng)變非常小，導(dǎo)致納米級(jí)微孔絕熱材料的傳導(dǎo)傳熱系數(shù)非常小。納米微孔絕熱材料廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、汽車、石化、電力、建材等多個(gè)領(lǐng)域。
[0003]工業(yè)爐和高溫設(shè)備是我國(guó)工業(yè)能耗的重要用戶，采用高效耐火絕熱材料，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的主要途徑。冶金行業(yè)的CSP線、石化行業(yè)的乙烯裂解爐等高溫爐外壁溫度要求低于70°C。在保溫厚度一定的條件下，常規(guī)的陶瓷纖維類產(chǎn)品達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，需要采用導(dǎo)熱系數(shù)更小的新型材料。由于納米級(jí)微孔絕熱材料與目前的絕熱保溫材料相比，隔熱效果可提高2~10倍，因此目前多采用納米級(jí)微孔絕熱材料，但是目前市售的納米級(jí)微孔絕熱材料高溫的收縮率比較大，在高溫條件下應(yīng)用時(shí)，給設(shè)備的正常運(yùn)行帶來了極大的風(fēng)險(xiǎn)，安全系數(shù)低，嚴(yán)重制約了此種材料在高溫設(shè)備上的應(yīng)用；而且鑒于外壁溫度低的要求，使導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)一步降低，是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供提供一種超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料及其制備方法，絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)更小、保溫效果更好，減少熱損失；同時(shí)提高絕熱材料的高溫抗收縮性，減小高溫收縮，減少應(yīng)用設(shè)備的高溫事故風(fēng)險(xiǎn)；其制備方法簡(jiǎn)單方便，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，其特征在于該絕熱材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為:
納米級(jí)二氧化硅粉體 60%-90%
紅外遮光劑0%-30%
增強(qiáng)纖維3%-10%
高溫抗收縮劑5%-10%。
[0006]所述的超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為:
納米級(jí)二氧化硅粉體 60%-70%
紅外遮光劑20%-30%
增強(qiáng)纖維3%-5% 高溫抗收縮劑5%-10%。
[0007]所述的納米級(jí)二氧化硅粉體為白炭黑、氣相二氧化硅或二氧化硅氣凝膠。
[0008]所述的紅外遮光劑為碳化硅、二氧化鈦中的一種或任意組合。
[0009]所述的增強(qiáng)纖維為高硅氧纖維或高鋁纖維中的一種或任意組合。
[0010]所述的高溫抗收縮劑為α -氧化鋁粉或Y -氧化鋁粉中的一種或任意組合。
[0011]所述的超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)將重量百分比為60%~70%的納米級(jí)二氧化硅與重量百分比為3%_10%的增強(qiáng)纖維進(jìn)行混合，在封閉攪拌機(jī)中以1000-1500r/min的攪拌速度進(jìn)行攪拌，攪拌5_30min，使增強(qiáng)纖維在納米粉體中混合均勻；
(2)將重量百分比為20%-30%的遮光劑和5%~10%的高溫抗收縮劑加入步驟(I)的混合材料中，攪拌混合，獲得混合材料；
(3)將步驟(2)所得的混合材料導(dǎo)入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導(dǎo)熱率納米級(jí)微孔絕熱材料。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:通過在配方中加入高溫抗收縮劑，能夠有效改善納米級(jí)微孔絕熱材料的線收縮率，在高溫條件下應(yīng)用時(shí)，降低了使用風(fēng)險(xiǎn)，安全系數(shù)高，同時(shí)降低了熱導(dǎo)率；本發(fā)明制備的耐高溫超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，導(dǎo)熱系數(shù)(熱面800°C)^ 0.040w/m.k，耐壓強(qiáng)度彡 0.4MPa，線收縮率(800°C)彡 1%，密度為 28(T320kg/m3，最高使用溫度1050°C ;本發(fā)明制備的耐高溫超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，具有導(dǎo)熱系數(shù)小，高溫線收縮小，耐壓強(qiáng)度高，使用溫度高，適用于石化、冶金、電力等工業(yè)爐和高溫設(shè)備上；其制備方法簡(jiǎn)單方便，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉一下實(shí)施例詳細(xì)說明如下: 實(shí)施例1:
超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為:
氣相二氧化硅:60% ;碳化硅:15% ;硅酸鋯15% ;高硅氧纖維:3% ； α -氧化鋁粉:2% ；Y _氧化招粉:5%。
[0014]將重量百分比為60%的氣相二氧化硅與重量百分比為3%的高硅氧纖維進(jìn)行混合，在封閉攪拌機(jī)中以1000-1500r/min的攪拌速度進(jìn)行攪拌,攪拌5_30min,使增強(qiáng)纖維在納米粉體中混合均勻；
(2)將重量百分比為15%碳化娃、15%二氧化鈦、2% α -氧化招粉和5% Y -氧化招粉加入步驟(I)的混合材料中，攪拌混合，獲得混合材料；
(3)將步驟(2)所得的混合材料導(dǎo)入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導(dǎo)熱率納米級(jí)微孔絕熱材料。
[0015]經(jīng)檢測(cè)產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)(熱面800°C) =0.038w/m.k,耐壓強(qiáng)度=0.4MPa,線收縮率(8000C ) =0.8%，密度為 300kg/m3，最高使用溫度 1050°C。
[0016]實(shí)施例2:
超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為: 白炭黑:65% ;碳化硅:25% ;高硅氧纖維:5% ； a -氧化鋁粉:5%。
[0017]將重量百分比為65%的白炭黑與重量百分比為5%的高硅氧纖維進(jìn)行混合，在封閉攪拌機(jī)中以1000-1500r/min的攪拌速度進(jìn)行攪拌,攪拌5_30min,使增強(qiáng)纖維在納米粉體中混合均勻；
(2)將重量百分比為25%碳化硅、5%α-氧化鋁粉加入步驟(I)的混合材料中，攪拌混合，獲得混合材料；
(3)將步驟(2)所得的混合材料導(dǎo)入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導(dǎo)熱率納米級(jí)微孔絕熱材料。
[0018]經(jīng)檢測(cè)產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)(熱面800°C) =0.035w/m.k，耐壓強(qiáng)度=0.5MPa，線收縮率(8000C ) =0.9%，密度為 290kg/m3，最高使用溫度 1050°C。
[0019]實(shí)施例3:
超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為:
二氧化硅氣凝膠:90% ;高硅氧纖維:2% ;高鋁纖維3% ； Y -氧化鋁粉:5%。
[0020]將重量百分比為90%的二氧化硅氣凝膠與重量百分比為2%高硅氧纖維;3%高鋁纖維進(jìn)行混合，在封閉攪拌機(jī)中以1000-1500r/min的攪拌速度進(jìn)行攪拌,攪拌5_30min,使增強(qiáng)纖維在納米粉體中混合均勻；
(2)將重量百分比為5%Y-氧化鋁粉加入步驟(I)的混合材料中，攪拌混合，獲得混合材料；
(3)將步驟(2)所得的混合材料導(dǎo)入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導(dǎo)熱率納米級(jí)微孔絕熱材料。
[0021]經(jīng)檢測(cè)產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)(熱面800°C) =0.040w/m.k,耐壓強(qiáng)度=0.5MPa,線收縮率(8000C ) =0.6%，密度為 320kg/m3，最高使用溫度 1050°C。
[0022]以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，其特征在于該絕熱材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為: 納米級(jí)二氧化硅粉體 60%-90% 紅外遮光劑0%-30% 增強(qiáng)纖維3%-10% 高溫抗收縮劑5%-10%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，其特征在于該絕熱材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為: 納米級(jí)二氧化硅粉體 60%-70% 紅外遮光劑20%-30% 增強(qiáng)纖維3%-5% 高溫抗收縮劑5%-10%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，其特征在于所述的納米級(jí)二氧化硅粉體為白炭黑、氣相二氧化硅或二氧化硅氣凝膠。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，其特征在于所述的紅外遮光劑為碳化硅、硅酸鋯中的一種或任意組合。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，其特征在于所述的增強(qiáng)纖維為高硅氧纖維或高鋁纖維中的一種或任意組合。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，其特征在于所述的高溫抗收縮劑為α-氧化鋁粉或Y-氧化鋁粉中的一種或任意組合。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將重量百分比為60%~70%的納米級(jí)二氧化硅與重量百分比為3%-10%的增強(qiáng)纖維進(jìn)行混合，在封閉攪拌機(jī)中以1000-1500r/min的攪拌速度進(jìn)行攪拌，攪拌5_30min，使增強(qiáng)纖維在納米粉體中混合均勻； (2)將重量百分比為20%-30%的遮光劑和5%~10%的高溫抗收縮劑加入步驟(I)的混合材料中，攪拌混合，獲得混合材料； (3)將步驟(2)所得的混合材料導(dǎo)入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導(dǎo)熱率納米級(jí)微孔絕熱材料。
【專利摘要】超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料及其制備方法，該絕熱材料以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為：納米級(jí)二氧化硅粉體60%-70%；紅外遮光劑20%-30%；增強(qiáng)纖維3%-5%，高溫抗收縮劑5%-10%；通過在配方中加入高溫抗收縮劑，能夠有效改善納米級(jí)微孔絕熱材料的線收縮率，在高溫條件下應(yīng)用時(shí)，降低了設(shè)備的使用風(fēng)險(xiǎn)，提高了安全系數(shù)；按照此配方和工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，最高使用溫度1050℃，導(dǎo)熱系數(shù)800℃≤0.04，800℃*8h，線收縮率≤1.0%，耐壓強(qiáng)度≥0.4MPa；本發(fā)明制備的耐高溫超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，具有導(dǎo)熱系數(shù)小，耐壓強(qiáng)度高，高溫收縮率小，適合石化、冶金、電力等工業(yè)爐和高溫設(shè)備上。
【IPC分類】C04B30/02
【公開號(hào)】CN105084859
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410190008
【發(fā)明人】孫廣穎, 趙瑞林, 王懷緒, 祁洪軍, 錢廣華, 彭乾冰
【申請(qǐng)人】天津固特節(jié)能環(huán)保科技有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年5月7日