CN101737590B - 一种复合隔热钢哈夫环及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合隔热钢哈夫环，由两个对称的半环体组成，所述的半环体分别由玻璃纤维带、复合隔热钢与硅酸铝纸叠加而成的层状结构。其中复合隔热钢由镁化合物、芳砜纶浆粕、高纯型陶瓷纤维、膨胀珍珠岩等材料复合而成。由于运用镁化合物作为粘结剂，膨胀珍珠岩提高隔热效果，芳砜纶、陶瓷纤维和玻璃纤维等多种复合纤维予以补强，所得的复合隔热钢哈夫环能抗老化、无腐蚀，耐水、耐高温，适用于各个系列蒸汽管道温度，最高耐温可达600℃。本发明取代长期以来使用石棉橡胶板制作的隔热环，解决埋地蒸汽管道的隔热材料易老化和非石棉制品不耐水的问题，提高了埋地蒸汽管道稳定、安全、长期运行可靠性。

Description

一种复合隔热钢哈夫环及其制备方法

技术领域

本发明涉及管道工程中使用的隔热装置，特别是涉及一个多种无机材料复合的复合隔热钢哈夫环及其制备方法。

背景技术

目前，在蒸汽热网管道中起隔热托管作用的，一般均采用石棉橡胶板为材料制造成隔热环。该产品虽能抗压、耐温和防水。但因采用橡胶作为粘结剂、石棉为主体纤维，所以存在易老化、导热系数偏高；耐温度最高限于300℃以内；在生产和使用过程有损人体健康和污染环境等缺陷。而许多无机材料则不耐水。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效克服上述缺陷的耐高温、抗老化、无污染、无腐蚀的一种复合隔热钢哈夫环及其制备方法。

本发明的技术方案

一种复合隔热钢哈夫环，由2个对称的半环体组成，所述的半环体由玻璃纤维带、复合隔热钢与硅酸铝纸叠加而成的层状结构，外层为玻璃纤维带、中间层为复合隔热钢，内层为硅酸铝纸，各层之间相互粘帖；

所述的复合隔热钢由镁化合物、硫酸铝、芳砜纶浆粕、高纯型陶瓷纤维、膨胀珍珠岩和高硅玻璃纤维、助剂及填料复合而成，其各成分按重量百分比计算如下：

镁化合物            5～20％

硫酸铝          2～8％

膨胀珍珠岩      13～45％

芳砜纶浆粕      3～8％

高硅玻璃纤维    10～25％

陶瓷纤维        5-15％

助剂            1～5％

余量为填料。

其中镁化合物为氧化镁、氯化镁及其它含镁无机盐的一种或多种；

助剂为分散剂、表面活性剂等，所述的分散剂为聚丙烯酰胺，所述的表面活性剂为阳离子型表面活性剂十二烷基二甲基氧化胺或十八烷基三甲基氯化胺。

填料为超细硫酸钡、碳酸钙等.

在上述复合隔热钢中，镁化合物作为粘结剂，膨胀珍珠岩用于提高隔热效果，芳砜纶浆粕、高纯型陶瓷纤维和高硅玻璃纤维等多种复合纤维予以补强。

普通玻璃纤维小于500度即发生纤维收缩、结球，影响其增强效果，而玻纤的耐热温度与化学成份有关。本发明采用高硅玻璃纤维。其成份为：64.3％的SiO₂，25％的Al₂O₃，10.3％的CaO，和0.3％的Na₂O及K₂O混合物。

聚芳纶浆粕(PSF plup)是一种在高分子主链上含有砜基(-SO₂-)的芳香族聚酰胺纤维，其分子结构如下：

本发明采用的芳砜纶浆粕，性能参数如下表：

尤其具极大比表面积，与表面光滑的玻纤、性脆易折断的陶纤取长补短，并与膨胀珍珠岩及其它组份形成良好界面粘结。保证了制品在高温工况下整体强度。

一种复合隔热钢哈夫环的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)、将芳砜纶浆粕、玻璃纤维、陶瓷纤维、助剂的总重量按其与水的比例为1∶10～15进行混合，室温下搅拌，控制搅拌转速为60～120rpm/min，搅拌5～20min，得混合浆料A；

(2)、向步骤(1)所得的混合浆料中依次加入粘合剂镁化合物和珍珠岩及填料，控制搅拌转速为60～120rpm/min，搅拌5～20min，静置5～15min，滤去表层水，得下层混合浆料B；

(3)、将步骤(2)所得的下层混合浆料B注入膜腔成型，控制温度为30℃及以上(如低于上述温度需保温)进行干燥，6h后初步干燥取出即为成型的复合隔热钢；

(4)、在步骤(3)所得的成型的复合隔热钢的圆弧内侧表面粘贴硅酸铝纸，外侧表面粘贴玻璃纤维带，即得一种复合隔热钢哈夫环的半环体；

(5)、将步骤(4)所得的复合隔热钢哈夫环的半环体2个一组对扣，即可组成本发明的复合隔热钢哈夫环。

本发明的复合隔热钢哈夫环，在使用时，将上述制备方法中步骤(4)所得的复合隔热钢哈夫环的半环体2个一组对扣，然后外圈用金属抱箍予以固定。

本发明的技术效果

本发明由于采用各种无机材料合理组合，使其抗压和隔热两大功能得以最佳体现；另外硅酸铝纸覆于隔热环内侧玻璃纤维带覆于隔热环外侧，起到了隔热和防止损伤对偶件的双重效果。所以本发明的一种复合隔热钢哈夫环能抗老化、无腐蚀，耐水、耐高温，最高耐温可达600℃，在沸水48h后强度保留率为70％以上。同时提高了隔热效果，导热系数在0.15W/(m·k)以下。解决了350℃蒸汽管道的适用隔热材料；埋地蒸汽管道的隔热材料易老化的问题，提高了埋地蒸汽管道稳定、安全、长期的运行可靠性；蒸汽管道的热能损失减少，起到了节能降耗的作用；且本发明的一种复合隔热钢哈夫环不含任何有损人体健康和污染环境的有毒有害物质，因此，生产和施工过程中不必作任何防护。

本发明的一种复合隔热钢哈夫环，运用于蒸汽管道的隔热导向支架、滑动支架和固定支架之中。

附图说明

图1为复合隔热钢哈夫环结构示意图；

图2为复合隔热钢哈夫环为图1的A-A剖面示意图。

具体实施方案

下面通过实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

实施例1

一种复合隔热钢哈夫环

一种复合隔热钢哈夫环，由2个对称的半环体组成，见附图1所示，所述的半环体由复合隔热钢与硅酸铝纸叠加而成的层状结构，外层13为玻璃纤维带、中间层11为复合隔热钢，内层12为硅酸铝纸；

所述的复合隔热钢由氧化镁、氯化镁、硫酸铝、芳砜纶浆粕、高纯型陶瓷纤维、膨胀珍珠岩和直径2～4μm、长度6mm的高硅玻璃纤维等复合而成，其各成分按重量百分比计算如下：

氧化镁                8％

氯化镁                12％

硫酸铝                4％

膨胀珍珠岩            25％

芳砜纶浆粕            5％

陶瓷纤维              5％

高硅玻璃纤维          12％

聚丙烯酰胺            1％

十二烷基二甲基氧化胺  1％

超细硫酸钡            16％

碳酸钙                11％

一种复合隔热钢哈夫环的制备方法：

(1)、将芳砜纶浆粕、玻璃纤维、陶瓷纤维、聚丙烯酰胺及十二烷基二甲基氧化胺的总重量按其与水的比例为1∶15进行混合，室温下搅拌，控制搅拌转速为120rpm/min，搅拌5min，得混合浆料A；

(2)、向步骤(1)所得的混合浆料中依次加入粘合剂氧化镁、氯化镁和珍珠岩及填料，控制搅拌转速为120rpm/min，搅拌10min，静置15min，滤去表层水，得下层混合浆料B；

(3)、将步骤(2)所得的下层混合浆料B注入膜腔成型，控制温度为30℃及以上(如低于上述温度需保温)进行干燥，6h后初步干燥取出即为成型的复合隔热钢；

(4)、在步骤(3)所得的成型的复合隔热钢的圆弧内侧表面粘贴硅酸铝纸，外侧表面粘贴玻璃纤维带，即得一种复合隔热钢哈夫环的半环体；

(5)、将步骤(4)所得的复合隔热钢哈夫环的半环体2个一组对扣，然后外圈用金属抱箍予以固定。即可组成本发明的复合隔热钢哈夫环。

所得的哈夫环性能经测定如下：

导热系数：0.148W/(m·k)、抗压强度为15MPa、密度为1.5g/cm³耐水性能：强度保留率为72.5％(沸水48h)

适用温度≤350℃。

实施例2

一种复合隔热钢哈夫环

一种复合隔热钢哈夫环，由2个对称的半环体组成，见附图1所示，所述的半环体由复合隔热钢与硅酸铝纸叠加而成的层状结构，外层13为玻璃纤维带、中间层11为复合隔热钢，内层12为硅酸铝纸；

所述的复合隔热钢由氧化镁、氯化镁、硫酸铝、芳砜纶浆粕、高纯型陶瓷纤维、膨胀珍珠岩和直径2～4μm、长度9mm的高硅玻璃纤维等复合而成，其各成分按重量百分比计算如下：

氧化镁        4％

氯化镁        8％

硫酸铝        3％

膨胀珍珠岩              13％

芳砜纶浆粕              6％

陶瓷纤维                12％

高硅玻璃纤维            15％

聚丙烯酰胺              1％

十八烷基三甲基氯化胺    1％

超细硫酸钡              16％

碳酸钙                  21％

一种复合隔热钢哈夫环的制备方法：

(1)、将芳砜纶浆粕、玻璃纤维、陶瓷纤维、聚丙烯酰胺和十八烷基三甲基氯化胺的总重量按其与水的比例为1∶15进行混合，室温下搅拌，控制搅拌转速为80rpm/min，搅拌10min，得混合浆料A；

(2)、向步骤(1)所得的混合浆料中依次加入粘合剂氧化镁、氯化镁和珍珠岩及填料，控制搅拌转速为120rpm/min，搅拌10min，静置15，滤去表层水，得下层混合浆料B；

(3)、将步骤(2)所得的下层混合浆料B注入膜腔成型，控制温度为30℃及以上(如低于上述温度需保温)进行干燥，6天后初步干燥取出即为成型的复合隔热钢；

(4)、在步骤(4)所得的成型的复合隔热钢的圆弧内侧表面粘贴硅酸铝纸，外侧表面粘贴玻璃纤维带，即得一种复合隔热钢哈夫环的半环体；

(5)、将步骤(4)所得的复合隔热钢哈夫环的半环体2个一组对扣，然后外圈用金属抱箍予以固定。即可组成本发明的复合隔热钢哈夫环。

所得的哈夫环性能经测定如下：

室温导热系数为0.13W/(m·k)、密度为1.3g/cm³、抗压强度为19MPa，600℃环境经16h烘烤后，强度保留率53％。

，适用温度≤550℃。

Claims (9)

1.一种复合隔热钢哈夫环，由两个对称的半环体组成，所述的半环体分别由玻璃纤维带、复合隔热钢与硅酸铝纸叠加而成的层状结构，外层为玻璃纤维带、中间层为复合隔热钢，内层为硅酸铝纸，各层之间相互粘帖，其特征在于所述的中间层复合隔热钢由镁化合物、硫酸铝、芳砜纶浆粕、高纯型陶瓷纤维、膨胀珍珠岩和高硅玻璃纤维、助剂及填料复合而成，其各成分按重量百分比计算如下：

镁化合物        5～20％

硫酸铝          2～8％

膨胀珍珠岩      13～45％

芳砜纶浆粕      3～8％

高硅玻璃纤维    10～25％

陶瓷纤维        5-15％

助剂            1～5％

余量为填料。

2.如权利要求1所述的一种复合隔热钢哈夫环，其特征在于所述的其中镁化合物为氧化镁、氯化镁的一种或两种。

3.如权利要求1所述的一种复合隔热钢哈夫环，其特征在于所述的高硅玻璃纤维，其成份的质量百分比为：64.3％的SiO₂，25％的Al₂O₃，10.3％的CaO，和0.3％的Na₂O及K₂O混合物。

4.如权利要求1所述的一种复合隔热钢哈夫环，其特征在于所述的助剂为分散剂及表面活性剂；

所述的分散剂为聚丙烯酰胺；

所述的表面活性剂为阳离子型表面活性剂十二烷基二甲基氧化胺或十八烷基三甲基氯化胺。

5.如权利要求1所述的一种复合隔热钢哈夫环，其特征在于所述的填料为超细硫酸钡、碳酸钙。

6.如权利要求1所述的一种复合隔热钢哈夫环，其特征在于所述的聚芳纶浆粕是一种在高分子主链上含有砜基(-SO₂-)的芳香族聚酰胺纤维。

7.如权利要求1所述的一种复合隔热钢哈夫环，其特征在于所述的半环体中的中间层复合隔热钢中各成分按重量百分比计算如下：

氧化镁                8％

氯化镁                12％

硫酸铝                4％

膨胀珍珠岩            25％

芳砜纶浆粕            5％

陶瓷纤维              5％

高硅玻璃纤维          12％

聚丙烯酰胺            1％

十二烷基二甲基氧化胺  1％

超细硫酸钡            16％

碳酸钙                11％。

8.如权利要求1所述的一种复合隔热钢哈夫环，其特征在于所述的半环体中的中间层复合隔热钢中各成分按重量百分比计算如下：

氧化镁        4％

氯化镁        8％

硫酸铝                3％

膨胀珍珠岩            13％

芳砜纶浆粕            6％

陶瓷纤维              12％

高硅玻璃纤维          15％

聚丙烯酰胺            1％

十八烷基三甲基氯化胺  1％

超细硫酸钡            16％

碳酸钙                21％。

9.一种如权利要求1至8任一权利要求所述的复合隔热钢哈夫环的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：

(1)、将芳砜纶浆粕、玻璃纤维、陶瓷纤维、助剂的总重量按其与水的比例为1∶10～15进行混合，室温下搅拌，控制搅拌转速为60～120rpm/min，搅拌10min，得混合浆料A；

(2)、向步骤(1)所得的混合浆料中依次加入粘合剂镁化合物和珍珠岩及填料，控制搅拌转速为60～120rpm/min，搅拌5～20min，静置5～15min，滤去表层水，得下层混合浆料B；

(3)、将步骤(2)所得的下层混合浆料B注入膜腔成型，控制温度为30℃及以上进行干燥，6h后取出即为成型的复合隔热钢；

(4)、在步骤(3)所得的成型的复合隔热钢的圆弧内侧表面粘贴硅酸铝纸，外侧表面粘贴玻璃纤维带，即得一种复合隔热钢哈夫环的半环体；

(5)、将步骤(4)所得的复合隔热钢哈夫环的半环体2个一组对扣，即可组成本发明的复合隔热钢哈夫环。

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