CN102173659B

CN102173659B - 一种钛陶瓷绝热材料及其制备方法和应用

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Publication number: CN102173659B
Application number: CN201110063781A
Authority: CN
Inventors: 李荣国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2031-03-16
Also published as: CN102173659A

Abstract

本发明提供一种钛陶瓷绝热材料，按重量百分比计，它是由5％～12％的六钛酸钾晶须、40％～55％的玻化微珠、10％～30％的蛇纹石、4％～10％的短切玻璃纤维、1％～5％的硅酸铝纤维、1％～12％的膨润土、1％～4％的胶黏剂和余量的水为原料制备得到的。本发明的钛陶瓷绝热材料导热系数低，导热系数相对稳定，是一种节能型新型保温材料。本发明还提供所述钛陶瓷绝热材料的制备方法和在油田管线保温中的应用。

Description

一种钛陶瓷绝热材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种绝热材料，具体涉及一种钛陶瓷绝热材料，及其制备方法和应用。

背景技术

节能保温隔热新型材料，主要用于电厂、油田、化工等工业热力设备、热力管道的节能，力求大幅度减少能源的消耗量，从而减少环境污染和温室效应。

我国的保温材料目前正处于发展时期，国内使用的保温绝热材料主要有以下几种：

膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩在一段时期曾受到矿棉产品的冲击，但由于其价格和施工性能上所具有的优势，在建筑和工业保温材料中占有较大的比重，约为保温材料的44％。

复合硅酸盐保温材料。复合硅酸盐保温材料是一种固体基质联系的封闭微孔网状结构材料，具有可塑性强、导热系数低、容重轻、黏接性强、施工方便、不污染环境等特点，是新型优质保温绝热材料。

硅酸铝纤维。硅酸铝纤维主要用作窑炉保温，电站350℃以上的设备管道的保温。目前我国约有生产企业200家左右，设计年生产能力超过5万t，实际年产量约为3万t。硅酸铝纤维的品种较多，目前国内生产的主要是普通硅酸铝纤维。但是，硅酸铝耐火纤维早在1998年就被欧共体列为二类致癌物质。

除上述保温材料外，膨胀蛭石、泡沫石棉(禁用)、泡沫玻璃、膨胀石墨保温材料、铝酸盐纤维以及保温涂料等，在我国也有一定量的生产和应用。

随着纳米高新技术的发展，对隔热保温材料的生产带来“革命性”的变化。纳米高新技术在其它产品领域的应用，也为绝热保温材料展现了无限的想象空间，新型纳米孔绝热材料技术上的突破，将在节能保温领域掀起新的高潮，也是国内乃至国际发展的新动向。因此，我们急需把握时机、抓住机遇，发展高精尖端的节能纳米孔新型保温材料。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种新型保温绝热材料，具有更加优异的绝热保温效果。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

提供一种钛陶瓷绝热材料，按重量百分比计，它是由5％～12％的六钛酸钾晶须、40％～55％的玻化微珠、10％～30％的蛇纹石、4％～10％的短切玻璃纤维、1％～5％的硅酸铝纤维、1％～12％的膨润土、1％～4％的胶黏剂和余量的水为原料制备得到的。

所述的胶黏剂优选羟丙基甲基纤维素。

所述的膨润土优选钠基膨润土。

本发明优选的钛陶瓷绝热材料，按重量百分比计，由以下重量百分比的原料制备得到：12％的六钛酸钾晶须、45％的玻化微珠、10％的蛇纹石、8％的短切玻璃纤维、4％的硅酸铝纤维、12％的钠基膨润土、4％的胶黏剂和余量的水。

本发明还提供所述钛陶瓷绝热材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将蛇纹石在60摄氏度的水中浸泡12小时待用，所述蛇纹石与水的重量比为2-3∶5-10；

2)将六钛酸钾晶须研磨至150-200目的粉料待用；

3)在25摄氏度温水中慢慢加入胶黏剂，所述水与胶黏剂的重量比为20∶1，并以1000转/分的速度搅拌25～35分钟，再加入步骤2)得到的六钛酸钾粉料，搅拌至均匀，得到含有六钛酸钾的胶黏剂；

4)在搅拌机中加入步骤1)中蛇纹石6～7倍重量的水，把步骤1)中的蛇纹石及水倒入搅拌机搅拌，按所述比例，依次加入已经切好的短切玻璃纤维、硅酸铝纤维棉、钠基膨润土、玻化微珠和含六钛酸钾的胶黏剂，搅拌均匀；

5)搅拌5小时，沉淀10小时后得到浆料，待用；

6)将步骤5)沉淀好的浆料注入成型模具，在60-200摄氏度下烘干成型。

步骤2)所述的研磨优选使用球磨机研磨。

步骤3)所述的胶黏剂优选羟丙基甲基纤维素。

本发明还提供所述绝热材料在油田管线保温中的应用。

本发明的钛陶瓷绝热材料导热系数低，导热系数相对稳定，是一种节能型新型保温材料。其优异的绝热保温效果主要缘于零对流效应、无穷多折板效应及无穷长路效应等原理。本发明的绝热材料中的气孔都为小于50nm的理想封闭气孔，能使几乎所有的空气分子失去运动迁移的能力，因而失去热对流运动和对流传热的能力；另外，在本发明的绝热材料中，由于六钛酸钾晶须会在内部形成反射层结构，使得热辐射射线穿过六钛酸钾晶须界面时都会发生反射、吸收、透射和再辐射，相当于在热辐射传播途径上设置了近似无穷多的遮热板，无穷多次的反射作用，使得热辐射的传播能力迅速衰减，最后大部分被吸收在本发明的纳米孔绝热材料上的靠近热面一侧的表层，然后再以辐射的方式返回原有的发射体，从而达到保温的目的；再者，本发明绝热材料中钛酸钾的应用大大增加了固体热传导路径的延长。与现有的绝热材料相比，绝热保温性能得到了显著提升，有以下测试结果为证：

测试方案：

本次测试选取中国石油化工股份有限公司河南油田分公司井楼一区L1153井注汽管线作为测试对象，该管线40米的范围内安装有2种不同结构保温材料，每种不同结构保温材料长度20米，管道及阀件无漏汽；保温结构未见破损、脱落、无偏心。测试进行之前管道已连续注汽24小时，运行工况稳定，符合有关标准规定的测试要求，注汽压力2.5MPa。根据现场生产的要求，测试时间从下午16:00至19:00，测试初期现场风速较大，至17:30左右，无风；测试过程环境温度由24.1℃下降至13.0℃。

测试标准及主要测量仪表：

测试标准参照《设备及管道散热损失的测定》(SY/T6421-1999)和《热力输送系统节能监测方法》(GB/T15910-1995)执行。

主要测试仪器仪表：

名称(规格型号)	精度	检定单位	有效(或)检定日期	备注
					风速仪TY-9900	分度0.01m/s	中国计量科学研究院	2010-4-8检	环境风速
点温计HIOKI3441	分度1℃	中国计量科学研究院	2010-3-26检	环境温度
					HFM201热流计	1.5级	中国计量科学研究院	2010-4-7检	面热流密度

测试数据表：

测试结果：

由上述测试结果可知，本发明的钛陶瓷绝热材料具有比现有材料更加优异的绝热保温性能。

具体实施方式

实施例1

原料比例：

12kg的六钛酸钾晶须、45kg的玻化微珠、10kg的蛇纹石、8kg的短切玻璃纤维、4kg的硅酸铝纤维、12kg的钠基膨润土、4kg的羟丙基甲基纤维素胶黏剂。制备方法：

一、准备工作

1、蛇纹石在温度摄氏60度时的40公斤水浸泡12小时待用；

2、将六钛酸钾晶须用球球磨机研磨至150目的粉料待用；

3、在搅拌桶量入80公斤温水25度左右，慢慢加入羟丙基甲基纤维素并使用快速电动搅拌机1000转/分搅拌，大约搅拌30分钟，再加入步骤2得到的六钛酸钾粉料，搅拌至均匀；

二、生产工作

4、在生产搅拌机中加入60公斤水，把步骤1中的蛇纹石及水倒入搅拌机搅拌，依次加入已经切好的短切玻璃纤维、硅酸铝纤维棉、玻化微珠、钠基膨润土、再加入步骤3已经搅拌好的的含六钛酸钾的胶黏剂。

5、搅拌5小时，沉淀10小时待用。

6、将沉淀好的浆料用注浆机注入成型模具，在100摄氏度烘干，即可成型。

实施例2.

原料比例：

3kg的六钛酸钾晶须、12.5kg的玻化微珠、7.5kg的蛇纹石、2kg的短切玻璃纤维、1.2kg的硅酸铝纤维、3kg的钠基膨润土、0.5kg的羟丙基甲基纤维素胶黏剂。

制备方法：

一、准备工作

1、蛇纹石在温度摄氏60度时的20公斤水浸泡12小时待用；

2、将六钛酸钾晶须用球球磨机研磨至150目的粉料待用；

3、在搅拌桶量入10公斤温水25度左右，慢慢加入羟丙基甲基纤维素并使用快速电动搅拌机1000转/分搅拌，大约搅拌30分钟，再加入步骤2得到的六钛酸钾粉料，搅拌至均匀；

二、生产工作

4、在生产搅拌机中加入45公斤水，把步骤1中的蛇纹石及水倒入搅拌机搅拌，依次加入已经切好的短切玻璃纤维、硅酸铝纤维棉、玻化微珠、钠基膨润土、再加入步骤3已经搅拌好的的含六钛酸钾的胶黏剂。

5、搅拌5小时，沉淀10小时待用。

6、将沉淀好的浆料用注浆机注入成型模具，在60摄氏度烘干，即可成型。

实施例3.

原料比例：

5kg的六钛酸钾晶须、40kg的玻化微珠、10kg的蛇纹石、4kg的短切玻璃纤维、1kg的硅酸铝纤维、1kg的钠基膨润土、1kg的羟丙基甲基纤维素胶黏剂。

制备方法：

一、准备工作

1、蛇纹石在温度摄氏60度时的25公斤水浸泡12小时待用；

2、将六钛酸钾晶须用球球磨机研磨至200目的粉料待用；

3、在搅拌桶量入20公斤温水25度左右，慢慢加入羟丙基甲基纤维素并使用快速电动搅拌机1000转/分搅拌，大约搅拌30分钟，再加入步骤2得到的六钛酸钾粉料，搅拌至均匀；

二、生产工作

4、在生产搅拌机中加入60公斤水，把步骤1中的蛇纹石及水倒入搅拌机搅拌，依次加入已经切好的短切玻璃纤维、硅酸铝纤维棉、玻化微珠、钠基膨润土、再加入步骤3已经搅拌好的含六钛酸钾的胶黏剂。

5、搅拌5小时，沉淀10小时待用。

实施例4.

原料比例：

10kg的六钛酸钾晶须、50kg的玻化微珠、20kg的蛇纹石、8kg的短切玻璃纤维、3kg的硅酸铝纤维、10kg的钠基膨润土、2kg的羟丙基甲基纤维素胶黏剂。制备方法：

一、准备工作

1、蛇纹石在温度摄氏60度时的100公斤水浸泡12小时待用；

2、将六钛酸钾晶须用球球磨机研磨至200目的粉料待用；

3、在搅拌桶量入40公斤温水25度左右，慢慢加入羟丙基甲基纤维素并使用快速电动搅拌机1000转/分搅拌，大约搅拌30分钟，再加入步骤2得到的六钛酸钾粉料，搅拌至均匀；

二、生产工作

4、在生产搅拌机中加入120公斤水，把步骤1中的蛇纹石及水倒入搅拌机搅拌，依次加入已经切好的短切玻璃纤维、硅酸铝纤维棉、玻化微珠、钠基膨润土、再加入步骤3已经搅拌好的含六钛酸钾的胶黏剂。

5、搅拌5小时，沉淀10小时待用。

6、将沉淀好的浆料用注浆机注入成型模具，在200摄氏度烘干，即可成型。

Claims

1.一种钛陶瓷绝热材料，按重量百分比计，它是由5％～12％的六钛酸钾晶须、40％～55％的玻化微珠、10％～30％的蛇纹石、4％～10％的短切玻璃纤维、1％～5％的硅酸铝纤维、1％～12％的膨润土、1％～4％的胶黏剂和余量的水为原料制备得到的。

2.权利要求1所述的钛陶瓷绝热材料，其特征在于：所述的胶黏剂为羟丙基甲基纤维素。

3.权利要求1所述的钛陶瓷绝热材料，其特征在于：所述的膨润土为钠基膨润土。

4.权利要求1所述的钛陶瓷绝热材料，其特征在于：按重量百分比计，由以下重量百分比的原料制备得到：12％的六钛酸钾晶须、45％的玻化微珠、10％的蛇纹石、8％的短切玻璃纤维、4％的硅酸铝纤维、12％的钠基膨润土、4％的胶黏剂和余量的水。

5.权利要求1所述的钛陶瓷绝热材料的制备方法，包括以下步骤：

2)将六钛酸钾晶须研磨至150-200目的粉料待用；

4)在搅拌机中加入步骤1)中蛇纹石6～7倍重量的水，把步骤1)中的蛇纹石及水倒入搅拌机搅拌，按所述比例，依次间隔加入已经切好的短切玻璃纤维、硅酸铝纤维棉、钠基膨润土、玻化微珠和步骤3)得到的含有六钛酸钾的胶黏剂，搅拌均匀；

5)搅拌5小时，沉淀10小时后得到浆料，待用；

6.权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的研磨使用球磨机研磨。

7.权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的胶黏剂为羟丙基甲基纤维素。

8.权利要求1所述的钛陶瓷绝热材料在油田管线保温中的应用。