一種高溫型不燒納米微孔絕熱材料的組成及其制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高溫型不燒納米微孔絕熱材料組成及其制作方法。屬于不燒絕熱 材料領域。
【背景技術】
[0002] 隨著世界范圍內的能源緊缺，節能成為人們十分關注的問題。尋求輕質、高效的保 溫材料已是當務之急.高性能納米微孔絕熱材料是一種基于納米微孔隔熱原理研制的高 性能隔熱耐火材料，具有非常低的熱傳導率，即便在高溫條件下依然如此，其保溫效果是陶 瓷纖維，隔熱磚等傳統耐火材料的3至4倍，阻斷熱傳遞的效率甚至優于空氣，是節約能源 和消耗的極有效途徑，
[0003]國內雖有相關納米微孔材料的介紹，但由于納米微孔材料組成、工藝上的復雜性， 特別是成型的困難，因此至今形成產業化的很少，即使有很少產業化的產品，但在產品的線 變化率大、使用溫度低。使用溫度在l〇〇〇°C以上的納米微孔絕熱材料鮮有報道，本發明欲提 供的1250°C高性能納米微孔絕熱材料填補了高溫型納米絕熱材料的空白。
[0004] USP. 6, 818, 273公開了一種具有微孔結構的保溫材料組成物，它包含30~90 %微 細的金屬氧化物粉體，并在表面覆蓋了有助于提高熱阻的云母層。但該保溫材料的使用溫 度僅為620 °C。
[0005] USP. 6, 921，506保溫材料組成物包含10-100 %二氧化硅微粉；0. 5-6 %碳粉； 0-40 %紅外遮光劑；0-50 %無機輕質填料，如氣相二氧化硅，珍珠巖，膨脹粘土，玻璃微珠 等。無機輕質填料雖然有助于提高保溫材料的氣孔率，提高強度和絕熱性能，但其中有些原 料，如膨脹珍珠巖，玻璃微珠等，將不利于材料的高溫穩定性。組成物中還引入了 2-10%無 機纖維，如E-玻璃，S-玻璃，R-玻璃，ECR-玻璃，C-玻璃，A-玻璃或其它陶瓷纖維，這些玻 璃纖維同樣不利于保溫材料高溫性能。
[0006] CN 102659437A公開的保溫材料組成物以廢粉料作為紅外遮光劑，與納米二氧化 硅、無機增強纖維復合，其導熱系數為0. 〇37W/mk (800°C )，但900°C/12小時保溫，樣品的線 收縮達到2 %左右。
[0007] CN 102976710 A公開的納米微孔保溫材料以紅外遮光劑，與納米二氧化硅、無機 纖維復合而成，經過800°C燒結一小時得到目標物，1000°C /12小時保溫，樣品的線收縮為 0. 5%左右。此種通過在800°C下燒結的方法降低納米絕熱材料的線收縮，但會使生產周期 增長，也會耗費能源，而且最高使用溫度為l〇〇〇°C。
[0008] 綜上所述，當前能使用溫度彡1200°C~1250°C的不燒納米微孔絕熱材料稀有報 道，所以本申請擬根據冶金、建材等行業對高效絕熱材料的迫切需求，提供了一種使用溫度 大于1200°C，最高使用可達1250°C的高性能納米微孔絕熱材料的組成及其制造方法，本發 明提出的納米微孔絕熱材料組成不僅克服了當前絕熱材料的使用溫度的限制，而且更是在 結構上加以改進，避免產品成型時膨脹造成的彎曲變形和開裂。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的在于，提供一種高溫型不燒納米微孔絕熱材料的組成及其制造方 法，克服現有技術中存在的缺陷，為了敘述清楚起見，本發明特作以下定義：所述的高溫型 不燒納米微孔絕熱材料是指按本發明所述的絕熱材料的組成經后機壓壓制的目標物，滿足 現有行業的要求。
[0010] 本發明所述的納米微孔絕熱材料及其制造方法，其特征在于，所述納米微孔絕熱 材料由包括下列步驟的制備方法制得：
[0011] (1)將包括納米級二氧化硅、紅外遮光劑、增強纖維及耐火微粉物質等原料分別稱 量；
[0012] (2)稱量后，在高速攪拌機中高速分散均勻；組成中平均粒徑為20~40納米，增 強纖維的直徑為7~9微米，長度為5~IOmm(根據材料厚度選擇）。堆積密度為30~ 50Kg/m3。
[0013] (3)將混合好的組成為用布料機加到成型模具中，模框、底板、上沖頭分別開通貫 通孔，孔徑為0. 5~1mm，以5~IOmm等距分布（具體孔徑和分布根據板材厚度選擇）。在 模具底板和上沖頭上鋪墊篩網和無紡布；
[0014] (4)啟動壓機，使用壓力為10~25MPa，直到規定位置保壓后卸載壓力，得到發明 所述的納米微孔絕熱材料。如附圖1 :
[0015] 其中，以所用原料的總重量為100%計，納米級二氧化娃占IOwt%~80wt%，紅 外遮光劑占IOwt %~30wt %，無機增強纖維占3wt %~IOwt %，耐火微粉物質占5wt %~ 50wt% ；
[0016] 所述紅外遮光劑為能吸收或分散紅外輻射的物質，所述增強纖維為高性能無機纖 維。
[0017]所述納米微孔絕熱材料的導熱系數為0.025W/mk~0.030W/mk (800°C )，耐壓強度 為250KPa~400KPa，1150°C /12小時保溫，所述納米微孔絕熱材料的線收縮小于2%，可在 1250°C下長期使用。
[0018] 本發明的組成物采用納米級二氧化硅構成了絕熱材料的特有的顯微結構，使其具 備了納米尺寸的封閉氣孔；采用紅外遮光劑減少絕熱材料的輻射傳熱，降低高溫下的導熱 系數；采用高性能增強纖維不僅提高了納米絕熱材料的機械強度，而且減少了納米絕熱材 料的高溫收縮。并結合使用了耐火微粉物質，使產品不僅具有優良的絕熱性能和機械強度， 而且可以在1250°C高溫下長期使用。采用通孔的方式解決材料在干壓成型時排氣的問題， 使產品更為均勻，避免產品成型時膨脹造成的彎曲變形和開裂。
【附圖說明】
[0019] 圖1為制作微孔絕熱材料的模具示意圖；
[0020] 圖2為孔徑與孔間距示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 在本發明一個優選的技術方案中，所用納米級二氧化硅占以所用原料的總重量 55wt % ~75wt % D
[0022] 在本發明另一個優選的技術方案中，所用紅外遮光劑為具有高輻射性能的微粉粉 體；
[0023] 本發明推薦使用的紅外遮光劑選自：硅酸鋯、氧化鋯、碳化硅中的一種、二種或三 種。
[0024] 在本發明又一個優選的技術方案中，本發明采用的耐火物質為高溫耐火物微粉；