超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于納米絕熱材料技術領域，尤其涉及超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料及其制備方法。
【背景技術】
[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。納米級微孔絕熱材料采用特殊的納米級無機耐火粉料，納米顆粒之間的接觸為極小的點接觸，點接觸的熱阻非常大，使得材料的傳熱效果應變非常小，導致納米級微孔絕熱材料的傳導傳熱系數非常小。納米微孔絕熱材料廣泛應用于冶金、機械、汽車、石化、電力、建材等多個領域。
[0003]工業爐和高溫設備是我國工業能耗的重要用戶，采用高效耐火絕熱材料，是實現節能降耗的主要途徑。冶金行業的CSP線、石化行業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，常規的陶瓷纖維類產品達不到設計要求，需要采用導熱系數更小的新型材料。由于納米級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微孔絕熱材料，但是目前市售的納米級微孔絕熱材料高溫的收縮率比較大，在高溫條件下應用時，給設備的正常運行帶來了極大的風險，安全系數低，嚴重制約了此種材料在高溫設備上的應用；而且鑒于外壁溫度低的要求，使導熱系數進一步降低，是亟待解決的問題。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供提供一種超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料及其制備方法，絕熱材料導熱系數更小、保溫效果更好，減少熱損失；同時提高絕熱材料的高溫抗收縮性，減小高溫收縮，減少應用設備的高溫事故風險；其制備方法簡單方便，便于工業化生產。
[0005]為達到上述目的，本發明所采取的技術方案為:超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，其特征在于該絕熱材料由以下重量百分數的原料制成為:
納米級二氧化硅粉體 60%-90%
紅外遮光劑0%-30%
增強纖維3%-10%
高溫抗收縮劑5%-10%。
[0006]所述的超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料由以下重量百分數的原料制成為:
納米級二氧化硅粉體 60%-70%
紅外遮光劑20%-30%
增強纖維3%-5% 高溫抗收縮劑5%-10%。
[0007]所述的納米級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]所述的超低導熱率低收縮率納米級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%的納米級二氧化硅與重量百分比為3%_10%的增強纖維進行混合，在封閉攪拌機中以1000-1500r/min的攪拌速度進行攪拌，攪拌5_30min，使增強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)所得的混合材料導入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導熱率納米級微孔絕熱材料。
[0012]本發明的有益效果為:通過在配方中加入高溫抗收縮劑，能夠有效改善納米級微孔絕熱材料的線收縮率，在高溫條件下應用時，降低了使用風險，安全系數高，同時降低了熱導率；本發明制備的耐高溫超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，導熱系數(熱面800°C)^ 0.040w/m.k，耐壓強度彡 0.4MPa，線收縮率(800°C)彡 1%，密度為 28(T320kg/m3，最高使用溫度1050°C ;本發明制備的耐高溫超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，具有導熱系數小，高溫線收縮小，耐壓強度高，使用溫度高，適用于石化、冶金、電力等工業爐和高溫設備上；其制備方法簡單方便，便于工業化生產。
【具體實施方式】
[0013]為進一步了解本發明的內容、特點及功效，茲例舉一下實施例詳細說明如下: 實施例1:
超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，由以下重量百分數的原料制成為:
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%的高硅氧纖維進行混合，在封閉攪拌機中以1000-1500r/min的攪拌速度進行攪拌,攪拌5_30min,使增強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)所得的混合材料導入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導熱率納米級微孔絕熱材料。
[0015]經檢測產品的導熱系數(熱面800°C) =0.038w/m.k,耐壓強度=0.4MPa,線收縮率(8000C ) =0.8%，密度為 300kg/m3，最高使用溫度 1050°C。
[0016]實施例2:
超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，由以下重量百分數的原料制成為: 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%的高硅氧纖維進行混合，在封閉攪拌機中以1000-1500r/min的攪拌速度進行攪拌,攪拌5_30min,使增強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)所得的混合材料導入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導熱率納米級微孔絕熱材料。
[0018]經檢測產品的導熱系數(熱面800°C) =0.035w/m.k，耐壓強度=0.5MPa，線收縮率(8000C ) =0.9%，密度為 290kg/m3，最高使用溫度 1050°C。
[0019]實施例3:
超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，由以下重量百分數的原料制成為:
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%高鋁纖維進行混合，在封閉攪拌機中以1000-1500r/min的攪拌速度進行攪拌,攪拌5_30min,使增強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)所得的混合材料導入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導熱率納米級微孔絕熱材料。
[0021]經檢測產品的導熱系數(熱面800°C) =0.040w/m.k,耐壓強度=0.5MPa,線收縮率(8000C ) =0.6%，密度為 320kg/m3，最高使用溫度 1050°C。
[0022]以上對本發明的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發明的實施范圍。凡依本發明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發明的專利涵蓋范圍之內。
【主權項】
1.超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，其特征在于該絕熱材料由以下重量百分數的原料制成為: 納米級二氧化硅粉體 60%-90% 紅外遮光劑0%-30% 增強纖維3%-10% 高溫抗收縮劑5%-10%。2.根據權利要求1所述的超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，其特征在于該絕熱材料由以下重量百分數的原料制成為: 納米級二氧化硅粉體 60%-70% 紅外遮光劑20%-30% 增強纖維3%-5% 高溫抗收縮劑5%-10%。3.根據權利要求1或2所述的超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，其特征在于所述的納米級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.根據權利要求1或2所述的超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，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.根據權利要求1或2所述的超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，其特征在于所述的增強纖維為高硅氧纖維或高鋁纖維中的一種或任意組合。6.根據權利要求1或2所述的超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，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.根據權利要求1或2所述的超低導熱率低收縮率納米級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%的納米級二氧化硅與重量百分比為3%-10%的增強纖維進行混合，在封閉攪拌機中以1000-1500r/min的攪拌速度進行攪拌，攪拌5_30min，使增強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)所得的混合材料導入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導熱率納米級微孔絕熱材料。
【專利摘要】超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料及其制備方法，該絕熱材料以下重量百分數的原料制成為：納米級二氧化硅粉體60%-70%；紅外遮光劑20%-30%；增強纖維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微孔絕熱材料的線收縮率，在高溫條件下應用時，降低了設備的使用風險，提高了安全系數；按照此配方和工藝生產的產品，最高使用溫度1050℃，導熱系數800℃≤0.04，800℃*8h，線收縮率≤1.0%，耐壓強度≥0.4MPa；本發明制備的耐高溫超低導熱率低收縮率納米級微孔絕熱材料，具有導熱系數小，耐壓強度高，高溫收縮率小，適合石化、冶金、電力等工業爐和高溫設備上。
【IPC分類】C04B30/02
【公開號】CN105084859
【申請號】CN201410190008
【發明人】孫廣穎, 趙瑞林, 王懷緒, 祁洪軍, 錢廣華, 彭乾冰
【申請人】天津固特節能環保科技有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月7日