一種高效絕熱纖維棉氈的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于無機材料領域，具體涉及一種高效絕熱纖維棉氈，可廣泛用于1000°C以下各種設備的防火、隔熱，尤其適用于需要經常在高低溫間轉換的設備的隔熱。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的進步和航空航天技術的發展，人們對高溫隔熱材料的要求也日益增高，傳統的高溫隔熱材料如石棉、巖棉等由于導熱系數較高已經不能滿足要求。高硅氧玻璃纖維是一種耐高溫無機纖維，具有較高的軟化點，同時又具有相對較低的導熱系數，但對于一些需要更低導熱系數的應用，傳統高硅氧棉氈已經很難達到使用要求。
[0003]目前有很多專利公開了采用無機纖維增強氣凝膠用于絕熱材料，既具有很高的耐熱性能同時也具有較低的導熱系數，但是該復合材料由于剛度較大，可塑性較差，很難對異型體或空間進行保溫絕熱；同時，氣凝膠的制備過程非常繁雜，且設備價格昂貴，因此不利于該項技術的廣泛應用和推廣。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的主要目的在于提供一種耐高溫、導熱系數小和體積密度小，且特別適合于異型體或空間的高效絕熱纖維棉氈。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案如下:
[0006]一種高效絕熱纖維棉氈，高效絕熱纖維棉氈的孔隙率> 93%，厚度為5-20mm，高效絕熱纖維棉氈的纖維單絲直徑彡3 μ m，纖維單絲上均勻設有直徑小于20nm的閉合真空球體。
[0007]申請人經研宄發現，由于纖維棉纖維單絲直徑較細，使得所述高效絕熱纖維棉氈在厚度方向上有無數個固-氣、固-固界面，熱輻射的射線穿過每一層界面時，都會發生反射、吸收、透射和再輻射，使熱輻射的傳播能力迅速衰減，最后大部分被吸收在絕熱材料靠近熱面一側的表層，有效降低了纖維棉氈的導熱系數。
[0008]上述閉合真空球體的真空本身使導熱系數得到了明顯的降低，且閉合真空球體內，殘留的空氣分子都失去了宏觀迀移能力，不具備對流傳熱的條件，因此纖維本體上的閉合球體，進一步降低了纖維棉的導熱系數。
[0009]上述高效絕熱纖維棉氈柔韌性好，特別適合于對異型體或空間進行保溫絕熱。
[0010]優選，上述纖維單絲直徑為0.1-3 μ m，更優選為0.5-1.5 μπι。這樣不僅保證了制備的簡易性，而且保證了產品的隔熱效果。
[0011 ] 高效絕熱纖維棉氈的下表面設有厚為0.5-1.5mm的金屬蒙皮。這樣可對高效絕熱纖維棉氈起到很好的防護作用，大幅度延長了其使用壽命。
[0012]高效絕熱纖維棉氈的下表面設有厚為0.8-1.1mm的金屬蒙皮。這樣既保證了產品的使用壽命，又保證了產品的柔韌性。
[0013]高效絕熱纖維棉氈的上表面設有1-1Omm厚的低溫隔熱材料層。
[0014]高效絕熱纖維棉氈的上表面設有2-5_厚的低溫隔熱材料層。這樣既能對被保護面起到更好的防護作用，又能同時滿足體積和隔熱要求。
[0015]高效絕熱纖維棉氈的上表面為與被保護面相接觸的面，下表面為遠離被保護面的面，也即上表面的相對面。上述低溫隔熱材料層可以為機保溫棉層或無機保溫棉層。若高效絕熱纖維棉氈上同時設有金屬蒙皮和低溫隔熱材料層，則使用時，從被保護面到外依次是被保護面、低溫隔熱材料層、高效絕熱纖維棉氈和金屬蒙皮。
[0016]高效絕熱纖維棉氈的厚度為8-15mm。這樣保證了產品的制作均勻性從而保證了產品的絕熱性，且制作方便，適于異形材料。
[0017]優選，纖維單絲上均勻設有直徑為5_15nm的閉合真空球體。這樣能進一步提高產品的絕熱效果。
[0018]纖維單絲上閉合真空球體的體積和為纖維單絲體積的2-20%。這樣能更進一步提高產品的絕熱效果，同時降低產品的密度。
[0019]高效絕熱纖維棉氈的密度為20?160kg/m3。可以根據實踐選擇所需的密度。
[0020]高效絕熱纖維棉氈的常溫導熱系數< 0.033ff/m.k，熱荷重溫度彡600°C。
[0021]上述高效絕熱纖維棉氈的制備方法，由采用火焰噴吹法制得的超細玻璃纖維棉依次進行酸處理、燒結、打漿、濕法成型制備而成，其中，超細玻璃纖維棉的單絲直徑< 3 μ m ;酸處理所用酸為硫酸或鹽酸，所用酸的質量濃度為1_20%，酸處理溫度為60-100°C，酸處理時間為2-10h，酸處理過程中以20-40轉/分攪拌。
[0022]本申請選用火焰噴吹法保證了超細玻璃纖維棉的細度和質量。
[0023]上述酸處理后二氧化硅的質量含量大于90%。酸處理所用酸的質量濃度優選5-15%。超細纖玻璃維棉的單絲直徑優選為0.1?3 μ。
[0024]申請人經研宄發現:通過上述酸處理，不僅去除了纖維棉中的雜質，而且增加了纖維表面的孔隙率，再經過燒結使纖維表面的孔隙閉合，閉合后冷卻形成閉合真空球體，使產品的導熱系數得到了大幅度的降低。
[0025]上述酸處理后燒結前，先將超細玻璃纖維棉水洗至中性，然后烘干至水的質量含量小于0.5%，再進行燒結。這樣能進一步保證孔隙的閉合程度，同時保證所得產品的使用壽命O
[0026]上述燒結溫度為500-800°C，燒結時間為15_25h。這樣進一步降低了產品的導熱系數，提高了產品的強度。
[0027]優選，上述燒結為，先在1.5-2.5h內將溫度升至550-650°C，保溫0.8-1.5h后，繼續升溫至700-800°C，保溫0.4-lh，然后降溫至500-600°C，保溫0.8-1.5h，最后再在12_18h內將溫度降為常溫。
[0028]申請人經研宄發現，經過上述燒結工藝可使纖維表面在酸洗中形成的空隙達到最大程度的閉合，不僅使棉氈的強度有了顯著的提升，而且使棉氈導熱系數有了明顯的下降。
[0029]打漿至叩解度為30-50度；濕法成型至密度為20?160kg/m3，成型時采用負壓抽吸。這樣進一步保證了所得產品絕熱性和強度。成型時，加入纖維棉質量100倍左右的水。
[0030]上述負壓抽吸通過改變纖維間的排列方式提高了纖維與纖維之間的抱合力。壓抽吸后烘干即得產品。
[0031 ] 打漿為在攪拌速度為1000-3000轉/min條件下，打漿3_5min，其中，漿料中超細玻璃纖維棉與水的質量比為1: (400-500)，打漿時加入硫酸作為分散劑，硫酸的質量用量為漿料總質量的0.05-3%。這樣進一步保證了所得產品的可塑性和強度。
[0032]超細玻璃纖維棉為無堿玻璃纖維棉、中堿玻璃纖維棉、高堿玻璃纖維棉、玄武巖纖維棉、三元高娃氧玻璃纖維原棉或二元高娃氧玻璃纖維原棉中的一種或兩種以上任意配比的混合物。上述材料的選擇，實現了所得產品的密度20?160kg/m3可調，且進一步保證了所得產品的強度。
[0033]超細玻璃纖維棉中含有10_40?1:%的三元高娃氧玻璃纖維原棉和/或二元高娃氧玻璃纖維原棉。這樣即保證了所得產品的強度，又保證了所得產品的密度，同時保證了所得產品的可塑性。
[0034]本實用新型未提及的技術均參照現有技術。
[0035]本申請高效絕熱纖維棉氈不僅具有由纖維縱橫交錯形成的大孔隙，同時在纖維本體上還具有無數個閉合真空球體，這些閉合真空球體的存在大大提高了纖維棉氈的孔隙率，達到降低纖維棉氈導熱系數的目的，同時還減小了纖維間的氣孔尺寸、增加纖維與纖維之間的界面，從而減小氣體對流和熱量輻射，進一步降低了導熱系數；同時該制品不添加任何粘結劑，具有無毒、耐高溫、質地柔軟、體積密度小、可在高低溫間反復使用、隔熱性能不會由于在高溫下使