CN100543352C - 一种低热导率隔热材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种低热导率的复合隔热材料及其制备方法，属于隔热材料技术领域。复合隔热材料组分为：玄武岩纤维45～65份，六钛酸钾晶须10～35份，结合剂5～20份，助剂2～8份，均为重量份。制备方法包括：将玄武岩纤维加入水中搅成浆料，加入六钛酸钾晶须、结合剂和助剂，将絮状物抄出，成型，烘干，即得。本发明的隔热材料具有低热导率的特点，在200～800℃的热导率为0.030～0.054W/(m·K)，可以在1000C以下温度场合使用。

Description

一种低热导率隔热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低热导率玄武岩纤维/六钛酸钾晶须复合高温隔热材料及其制备方法，属于隔热材料技术领域。
背景技术
无机纤维质材料具有低密度、高热容、低导热和耐高温的突出特点，广泛用于化工、冶金、建材、国防等领域。目前在1200℃以下使用的无机纤维类隔热材料主要是硅酸铝纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、岩棉等，包括纤维棉、纤维毡、纤维毯、纤维纸、纤维绳等多种制品。这类材料在使用过程中具有稳定的高温隔热性能和耐化学侵蚀性。然而，单一无机纤维制品的热导率相对较高，不能满足许多应用场合的要求。
玄武岩纤维是以玄武岩矿物为原料，经过高温熔制、拉丝或喷吹等工艺制得的纤维材料。玄武岩属于火山喷出岩，是地球上存在和分布最广的矿物之一，因此玄武岩纤维生产原料来源广泛。玄武岩纤维在熔制过程中对环境无害，无工业垃圾，且分解后即为土壤母质，自然降解，不会造成二次污染。谢尔盖等认为玄武岩纤维制品具备声热绝缘性能，这类材料不燃，加热时不会分解出有害气体，工作温度可达600～700℃，在与其它材料匹配使用时工作温度可以达到1000℃。参见纤维复合材料，9[3](2003)：17-19。
六钛酸钾晶须具有较低的热导率，但是该材料为粉末状物质，难以直接用于保温隔热场合。公开号CN1772712(申请号200510104227.1)硅酸铝纤维/六钛酸钾晶须复合隔热材料是本申请的发明人早年的发明，是采用硅酸铝纤维与六钛酸钾晶须复合发明了一种在1200℃下使用的复合隔热材料，热导率为0.04～0.09W/(m.K)。然而，上述的复合隔热材料的热导率仍然较高，不能满足一些特殊装备在苛刻条件下的使用要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种玄武岩纤维/六钛酸钾晶须复合隔热材料及其制备方法，制得一种低密度低热导率的复合高温隔热材料，以满足特殊装备的隔热需求。
本发明复合隔热材料的组分如下：玄武岩纤维45～65份，六钛酸钾晶须10～35份，结合剂5～20份，助剂2～8份，均为重量份。
所述的玄武岩纤维的重量百分比组分为：Al2O3 12～16％，SiO2 45～48％，CaO8～11％，MgO 3～5％，K2O 0.8～1.4％，Na2O 2～3％，Fe2O3 5～7％，FeO 5～7％，TiO2 2～4％，余量杂质。
所述的结合剂选自硅溶胶、淀粉或聚乙烯醇中的一种或多种；所述的助剂是聚合氯化铝和酰胺按重量比1-2：1的组合。
优选的，上述玄武岩纤维为短切超细纤维直径1～3μm，长200～1000μm。
优选的，上述六钛酸钾晶须的直径为2～4μm，长径比为10～20。
本发明的玄武岩纤维/六钛酸钾晶须复合隔热材料制备方法，步骤如下：
1、将玄武岩纤维加入水中，充分搅拌，形成浆料。
2、加入六钛酸钾晶须，在搅拌的同时依次加入结合剂、助剂。浆料逐渐形成絮状物。当浆料中液体由浑浊变为清澈时，说明六钛酸钾晶须已经完全附着在纤维表面。
3、抄出絮状物并成型，烘干，即可制得玄武岩纤维/六钛酸钾晶须复合隔热材料。
上述成型根据需要可选择纸型、板型或块型，制得复合隔热材料纤维纸、板或复合隔热材料纤维块体。
本发明利用六钛酸钾低热导率而且具有负温度系数和高红外反射的特性，与玄武岩纤维复合形成低密度低热导率的复合高温隔热材料。本发明的低热导率复合高温隔热材料是以玄武岩纤维为基材，以六钛酸钾晶须为添加剂，通过加入结合剂和助剂，经过制浆、配浆、成型、烘干等工序，制成的隔热材料。与现有技术相比，本发明的隔热材料具有低热导率的特点，在200～800℃的热导率为0.03～0.054W/(m·K)，可以在1000℃以下温度场合使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。实施例中所用的所述的玄武岩纤维的重量百分比组分为：Al2O3 12～16％，SiO2 45～48％，CaO 8～11％，MgO3～5％，K2O 0.8～1.4％，Na2O 2～3％，Fe2O3 5～7％，FeO 5～7％，TiO2 2～4％，余量杂质。所述玄武岩纤维是超细纤维，直径1～3μm，长200～1000μm。所述六钛酸钾晶须的直径为2～4μm，长径比为10～20。
实施例1：隔热材料的组分如下，均为重量份：
玄武岩纤维50份，六钛酸钾晶须20份，结合剂：淀粉10份和聚乙烯醇1份，聚合氯化铝与酰胺按重量比1：1组成的助剂6份。
制备方法如下：
将50份玄武岩纤维加入到200份水中，搅拌，形成浆料。随后，加入20份六钛酸钾晶须，在搅拌的同时逐次加入淀粉10份和聚乙烯醇1份，聚合氯化铝3份，酰胺3份。在浆料中液体由浑浊变为清澈时，将絮状物抄出，成型，于70℃烘干，制得玄武岩纤维/六钛酸钾晶须复合隔热板。
该复合隔热板200℃热导率为0.030W/(m·K)，800℃热导率为0.050W/(m·K)。
实施例2：如实施例1所述，所不同的是组分如下，均为重量份：
玄武岩纤维60份，六钛酸钾晶须30份，硅溶胶8份，淀粉8份，聚乙烯醇2份，聚合氯化铝4份，酰胺3份。
制备方法同实施例1，硅溶胶在淀粉和聚乙烯醇加入前加入到浆料中。所得复合隔热板具有较高的强度，200℃热导率为0.036W/(m·K)，800℃热导率为0.054W/(m.K)。
实施例3：如实施例1所述，所不同的是组分如下，均为重量份：
玄武岩纤维40份，六钛酸钾晶须10份，淀粉12份，聚合氯化铝5份，酰胺3份。所得复合隔热材料200℃热导率为0.033W/(m·K)，800℃热导率为0.052W/(m.K)。

Claims (3)

1.一种复合隔热材料，其特征在于组分如下：
玄武岩纤维45～65份，六钛酸钾晶须10～35份，结合剂5～20份，助剂2～8份，均为重量份；
所述的玄武岩纤维的重量百分比组分为：Al2O3 12～16％，SiO2 45～48％，CaO 8～11％，MgO 3～5％，K2O 0.8～1.4％，Na2O 2～3％，Fe2O3 5～7％，FeO 5～7％，TiO2 2～4％，余量杂质；所述玄武岩纤维是超细短切纤维，纤维直径1～3μm，长200～1000μm；
所述的结合剂选自硅溶胶、淀粉或聚乙烯醇中的一种或多种；所述的助剂是聚合氯化铝和酰胺按重量比1-2：1的组合。
2.如权利要求1所述的复合隔热材料，其特征在于所述六钛酸钾晶须的直径为2～4μm，长径比为10～20。
3.一种权利要求1所述的复合隔热材料的制备方法，步骤如下：
(1)将玄武岩纤维加入水中，搅拌，形成浆料；
(2)加入六钛酸钾晶须，在搅拌的同时依次加入结合剂和助剂，当浆料中液体由浑浊变为清澈时，将絮状物抄出；
(3)将抄出的絮状物成型，烘干，即得玄武岩纤维/六钛酸钾晶须复合隔热材料。
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