CN101973750A - 无机隔热保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无机隔热保温材料及其制备方法，无机隔热保温材料由包括以下重量份数的原料制成：基料15-37，颜填料45-70，助剂9-26；其中基料包括以下重量份数的原料：磷酸10-20，氢氧化铝3-8，铝银浆助剂2-8，硅酸盐0.5-5，羧甲基纤维素钠1-5；颜填料为钛酸钾晶须、膨胀珍珠岩、陶瓷微球、纳米二氧化硅气凝胶、隔热粉、碳纤维、海泡石、硅灰石针状粉、氢氧化镁中的一种或几种的组合；助剂为氮化硼、三氧化二铬、玻璃粉、硼酸、纳米氧化锆、氧化钙、钙基膨润土中的一种或几种的组合。本发明的有益效果：在高温(150-500℃)时除具有很强固体传导热的隔绝能力，同时对辐射及对流传导热隔绝能力也很强。

Description

无机隔热保温材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工材料领域，尤其涉及一种无机隔热保温材料及其制备方法。

背景技术

目前市场上的保温材料，如：岩棉、硅酸铝棉、硅酸盐、聚氨酯发泡等。都普遍存在保温层厚度厚，热损耗大，特别是蒸汽管网钢套钢地埋管，由于保温层的厚度厚，带来了管道成本、运输、安装等成本增加。热的传导模式，有固体、辐射、对流三种模式，而目前市场上的保温材料，基本是以隔绝固体传导热为主，对辐射和对流传导热不能很好的解决，特别是在高温下。随着温度升高，辐射及对流传导热增强，并且慢慢成为主要传导热，因此在高温(100～500℃)设备及管道的隔热保温，不能只考虑一种隔绝模式或者二种隔绝模式，应同时考虑固体、辐射及对流传导热的隔绝。

国家电力工业技术管理法规明确规定：“温度高于50℃的蒸汽管、水管以及管路上的法兰或截止门等，均应保温。”为了节约能源，减少热力设备、管道及其附件向周围环境散失热量，国标GB4272-84规定，火电厂保温物体的表面温度不允许超过50℃。而目前市场上的保温材料保温，要达到规定标准的要求，保温层就会很厚。如某电厂的￠530蒸汽管道，设计最高使用温度320℃，保温结构如下：管道保温层厚度为230mm，分四层包裹，第一层硅酸铝针刺毯50mm厚，外包铝箔，第二、三、四层均为高温玻璃棉毯60mm厚，每层均包铝箔反射层，保温完后，在顶部三分之一圆弧部分另加一层玻璃棉毯40mm厚，保温层非常厚，施工复杂，保温成本高昂。

发明内容

本发明的目的是提供一种无机隔热保温材料及其制备方法，以克服现有保温材料在保温时需要很厚的保温层，保温效果有限的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种无机隔热保温材料，由包括以下重量份数的原料制成：基料15-37，颜填料45-70，助剂9-26；其中所述基料包括以下重量份数的原料：磷酸10-20，氢氧化铝3-8，铝银浆助剂2-8，硅酸盐0.5-5，羧甲基纤维素钠1-5；所述的颜填料为钛酸钾晶须、膨胀珍珠岩、陶瓷微球、纳米二氧化硅气凝胶、隔热粉、碳纤维、海泡石、硅灰石针状粉、氢氧化镁中的一种或几种的组合；所述的助剂为氮化硼、三氧化二铬、玻璃粉、硼酸、纳米氧化锆、氧化钙、钙基膨润土中的一种或几种的组合。所述的硅酸盐为三聚磷酸铝、三聚磷酸钠和硅酸铝的混合物。

本发明上述的无机隔热保温材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先在反应釜中加入占磷酸总重量33.3％的水，然后将磷酸总重量的80％加入反应釜，调整反应釜转速200转/每分钟，搅拌10分钟，将反应釜升温至125℃；最后分三次缓慢加入氢氧化铝3-8份，第一次加入氢氧化铝总重量的50％，第二次加入氢氧化铝总重量的30％，第三次加入剩余的氢氧化铝，每次加入氢氧化铝间隔15分钟；

(2)将反应釜转速调至100转/每分钟，反应釜每分钟升温5-10℃，升温至550℃，恒温15分钟，然后自然冷却至常温；

(3)在反应釜中加入剩余的磷酸，反应釜转速调至120转/每分钟，温度控制在40-50℃，搅拌10分钟；加入铝银浆助剂2-8份，将反应釜转速调至1500转/每分钟，搅拌15分钟；然后向反应釜中加水，将PH值调至5-7，并且控制粘度7-10秒；之后向反应釜中加入硅酸盐0.5-5份，升温至60-70℃，保温4小时，冷却至常温，加入羧甲基纤维素钠1-5份；

(4)将颜填料45-70顺序加入双螺旋锥形混合机，各材料加入时间间隔5分钟，加完后搅拌1小时后备用；

(5)将反应釜转速调至300转/每分钟，将步骤(4)加工好的材料加入反应釜中，加完后转速调至1000转/分钟，搅拌2小时，然后加入助剂9-26，加完后搅拌30分钟，检验合格后包装。

本发明的有益效果为：

1、本发明无机隔热保温涂料采用的纳米级真空改性填料，纳米级晶须材料，超微细隔热粉，并针对这些材料的性能，优化出最合理配比，并形成了在高温时具有很强的反辐射传导热能力以及隔绝对流传导热的能力，从而达到隔热保温的目的，在高温(150-500℃)时除具有很强的固体传导热的隔绝能力，同时对辐射及对流传导热的隔绝能力也很强。

2、本发明无机隔热保温涂料能防固体、辐射和对流传导热，在高温时保温性能大幅提高；以蒸汽管网为例，介质温度150～500℃，传统保温材料的厚度为6～30cm，而本发明涂料只需要3.5～7cm厚。由于保温层厚度簿，提高了热能的利用率，符合国家节能减排低能耗发展的要求。

3、本发明无机隔热保温涂料除了能在常温下施工外，还可以在带温度的设备、设施以及管道上面施工，而且干后，附着力好。

4、本发明无机隔热保温涂料在水中浸泡20天不深入水底，而且干后各项性能不变；综合性能优异，成本低，适于推广运用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例所述的一种无机隔热保温材料，由包括以下重量(千克)的原料制成：磷酸20，氢氧化铝5，硅酸盐5，铝银浆助剂7，钛酸钾晶须10，膨胀珍珠岩5，陶瓷微球15，803隔热粉3.5，碳纤维8，海泡石5，氢氧化镁7，氮化硼1，玻璃粉2.4，纳米氧化锆1，羧甲基纤维素钠2，氧化钙0.1，钙基膨润土3；其中钛酸钾晶须，优选纳米级六钛酸钾晶须；膨胀珍珠岩优选闭孔膨胀珍珠岩，并且颗粒直径在0.1-2mm，颗料直径0.1-0.8mm占30％，颗料直径0.9-1.5占40％，颗料直径1.5-2占30％的比例；陶瓷微球颗粒在2500-12500目之间，并且是真空结构，外表面经氧化铟锡预处理过，微珠真空孔径在100-500纳米之间；碳纤维直径小于325目，耐温超过600度，纤维长度在2-6mm，纤维长度为2-3mm占15％，纤维长度为3-5mm占60％，纤维长度为5-6mm占25％；玻璃粉细度小于325目，其中熔点在200-300度的占40％，300-500度的占60％；纳米氧化锆颗粒直径应小于100纳米。

所述的无机隔热保温材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先在反应釜中加入占磷酸总重量33.3％的水，然后将磷酸总重量的80％加入反应釜，调整反应釜转速200转/每分钟，搅拌10分钟，将反应釜升温至125℃；最后分三次缓慢加入氢氧化铝5千克，第一次加入氢氧化铝总重量的50％，第二次加入氢氧化铝总重量的30％，第三次加入剩余的氢氧化铝，每次加入氢氧化铝间隔15分钟；

(2)将反应釜转速调至100转/每分钟，反应釜每分钟升温5-10℃，升温至550℃，恒温15分钟，然后自然冷却至常温；

(3)在反应釜中加入剩余的磷酸，反应釜转速调至120转/每分钟，温度控制在40-50℃，搅拌10分钟；加入铝银浆助剂7千克，将反应釜转速调至1500转/每分钟，搅拌15分钟；然后向反应釜中加水，将PH值调至5-7，优选6，并且控制粘度7-10秒(涂4杯)；之后向反应釜中加入硅酸盐0.5-5份，升温至60-70℃，优选65℃，保温4小时，冷却至常温，加入羧甲基纤维素钠2千克；

(4)将以下重量(千克)的原料顺序加入双螺旋锥形混合机中：膨胀珍珠岩5、海泡石5、氢氧化镁7、碳纤维8、氧化钙0.1、钙基膨润土3、氮化硼1、玻璃粉2.4、纳米氧化锆1；各材料加入时间间隔5分钟，加完后搅拌1小时后备用；

(5)将反应釜转速调至300转/每分钟，将步骤(4)加工好的材料加入反应釜中，加完后转速调至1000转/分钟，搅拌2小时，然后依次加入钛酸钾晶须10千克、803隔热粉3.5千克、陶瓷微球15千克，加完后搅拌30分钟，检验合格后包装。

实施例2

本实施例所述的一种无机隔热保温材料，由包括以下重量(千克)的原料制成：磷酸15，氢氧化铝7，硅酸盐2，铝银浆助剂5，膨胀珍珠岩12，陶瓷微球9，纳米二氧化硅气凝胶6，碳纤维5，海泡石15，硅灰石针状粉5，氮化硼3，三氧化二铬4.5，玻璃粉3，硼酸1.5，羧甲基纤维素钠5，钙基膨润土2；其中膨胀珍珠岩优选闭孔膨胀珍珠岩，并且颗粒直径在0.1-2mm，颗料直径0.1-0.8mm占30％，颗料直径0.9-1.5占40％，颗料直径1.5-2占30％的比例；陶瓷微球颗粒在2500-12500目之间，并且是真空结构，外表面经氧化铟锡预处理过，微珠真空孔径在100-500纳米之间；纳米二氧化硅气凝胶密度应小于40公斤/每立方米；碳纤维直径小于325目，耐温超过600度，纤维长度在2-6mm，纤维长度为2-3mm占15％，纤维长度为3-5mm占60％，纤维长度为5-6mm占25％；硅灰石针状粉的长径比应大于20∶1，硅含量在54％以上；玻璃粉细度小于325目，其中熔点在200-300度的占40％，300-500度的占60％。

所述的无机隔热保温材料的制备方法同实施例1。

实施例3

本实施例所述的一种无机隔热保温材料，由包括以下重量(千克)的原料制成：磷酸10，氢氧化铝3，硅酸盐0.5，铝银浆助剂2，钛酸钾晶须5.2，膨胀珍珠岩17，纳米二氧化硅气凝胶2.2，803隔热粉9.1，碳纤维13，硅灰石针状粉9，氢氧化镁5，氮化硼6，三氧化二铬2.5，硼酸6.5，羧甲基纤维素钠1，钙基膨润土8；其中膨胀珍珠岩优选闭孔膨胀珍珠岩，并且颗粒直径在0.1-2mm，颗料直径0.1-0.8mm占30％，颗料直径0.9-1.5占40％，颗料直径1.5-2占30％的比例；陶瓷微球颗粒在2500-12500目之间，并且是真空结构，外表面经氧化铟锡预处理过，微珠真空孔径在100-500纳米之间；纳米二氧化硅气凝胶密度应小于40公斤/每立方米；碳纤维直径小于325目，耐温超过600度，纤维长度在2-6mm，纤维长度为2-3mm占15％，纤维长度为3-5mm占60％，纤维长度为5-6mm占25％；硅灰石针状粉的长径比应大于20∶1，硅含量在54％以上。

所述的无机隔热保温材料的制备方法同实施例1。

本发明无机隔热保温材料采用纳米级真空改性填料，纳米级晶须材料，超微细隔热粉，并针对这些材料的性能，优化出最合理配比，并形成了在高温时具有很强的反辐射传导热能力以及隔绝对流传导热的能力，从而达到隔热保温的目的。在高温(150-500℃)时除具有很强的固体传导热的隔绝能力，同时对辐射及对流传导热的隔绝能力也很强。在100～500℃时，蒸汽管道上使用本发明无机隔热保温材料的保温效果如下表1所示：

表1

在高温时保温性能大幅提高。以蒸汽管网为例。介质温度150～500℃，传统保温材料的厚度为6～30cm，而本发明保温材料只需要3.5～7cm厚。由于保温层厚度簿，提高了热能的利用率，符合国家节能减排低能耗发展的要求。在施工时本发明保温材料除了能在常温下施工外，还可以在带温度的设备、设施以及管道上面施工，而且干后，附着力好。在水中浸泡20天不深入水底，而且干后各项性能不变；综合性能优异，成本低，适于推广运用。

运用实例：

南京雄州化工厂蒸汽锅炉至烘房的￠159管道，温度250℃。原保温层为硅酸铝棉100mm，现采用本保温材料：保温层厚度为40mm。保温效果对比如下表2所示(环境27℃)：

表2

通过上表可以看出本发明保温材料保温效果好，同时保温层厚度簿，提高了热能的利用率。

Claims (3)

1.一种无机隔热保温材料，其特征在于，其由包括以下重量份数的原料制成：基料15-37，颜填料45-70，助剂9-26；其中所述基料包括以下重量份数的原料：磷酸10-20，氢氧化铝3-8，铝银浆助剂2-8，硅酸盐0.5-5，羧甲基纤维素钠1-5；所述的颜填料为钛酸钾晶须、膨胀珍珠岩、陶瓷微球、纳米二氧化硅气凝胶、隔热粉、碳纤维、海泡石、硅灰石针状粉、氢氧化镁中的一种或几种的组合；所述的助剂为氮化硼、三氧化二铬、玻璃粉、硼酸、纳米氧化锆、氧化钙、钙基膨润土中的一种或几种的组合。

2.根据权利要求1所述的无机隔热保温材料，其特征在于：所述的硅酸盐为三聚磷酸铝、三聚磷酸钠和硅酸铝的混合物。

3.权利要求1或2所述的无机隔热保温材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)首先在反应釜中加入占磷酸总重量33.3％的水，然后将磷酸总重量的80％加入反应釜，调整反应釜转速200转/每分钟，搅拌10分钟，将反应釜升温至125℃；最后分三次缓慢加入氢氧化铝3-8份，第一次加入氢氧化铝总重量的50％，第二次加入氢氧化铝总重量的30％，第三次加入剩余的氢氧化铝，每次加入氢氧化铝间隔15分钟；

(2)将反应釜转速调至100转/每分钟，反应釜每分钟升温5-10℃，升温至550℃，恒温15分钟，然后自然冷却至常温；

(3)在反应釜中加入剩余的磷酸，反应釜转速调至120转/每分钟，温度控制在40-50℃，搅拌10分钟；加入铝银浆助剂2-8份，将反应釜转速调至1500转/每分钟，搅拌15分钟；然后向反应釜中加水，将PH值调至5-7，并且控制粘度7-10秒；之后向反应釜中加入硅酸盐0.5-5份，升温至60-70℃，保温4小时，冷却至常温，加入羧甲基纤维素钠1-5份；

(4)将颜填料45-70顺序加入双螺旋锥形混合机，各材料加入时间间隔5分钟，加完后搅拌1小时后备用；

(5)将反应釜转速调至300转/每分钟，将步骤(4)加工好的材料加入反应釜中，加完后转速调至1000转/分钟，搅拌2小时，然后加入助剂9-26，加完后搅拌30分钟，检验合格后包装。