CN102838342A - 耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，包括如下步骤：（1）将按比例称好的纳米气相二氧化硅、红外辐射遮光剂和增强纤维置入搅拌分散设备中进行搅拌分散得到混合料；（2）将混合料送入压机里的模具中；（3）将模具中的混合料以0.3~2兆帕的压强压制成芯材；（4）将芯材放入包装材料中进行包裹。本发明的优点在于制备出的耐高温纳米微孔隔热板兼具超薄、导热系数低、耐高温性能好、加热永久线变化系数低等特点。

Description

耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法

技术领域

本发明涉及隔热板制备技术领域，特别涉及耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法。

背景技术

目前工业窑炉、钢包、金属冶炼等领域由于耗能较大，因此从节能减排的角度考虑，需要对设备进行高效的隔热保温，以减少对能源的消耗和需求。现有的耐高温隔热板虽然能承受1000摄氏度甚至以上的高温，但是导热系数偏高，保温性能不够好，如硅酸钙板、陶瓷纤维板等；而传统的超级隔热材料如真空隔热板、气凝胶等虽然保温性能非常好，能达到0.005W/(m·K)左右的导热系数，但是因为在高温下辐射热传导会急剧上升，且真空层会被破坏失去真空保温的效果，所以其保温性能很好却不耐高温；另外，普通的纳米微孔隔热板的纤维结构不能承受高温，在500摄氏度以上纤维结构层将粉化，板状结构将受到明显破坏。

发明内容

本发明的目的是要提供一种新型耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，可以解决上述现有技术问题中的一个或多个。

根据本发明的一个方面，提供了一种耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，包括步骤：（1）将按比例称好的纳米气相二氧化硅、红外辐射遮光剂和增强纤维进行搅拌分散得到混合料；（2）将混合料送入压机里的模具中；（3）将模具中的混合料以0.3~2兆帕的压强压制成芯材；（4）将芯材放入包装材料中进行包裹。

本发明的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法所制备的耐高温纳米微孔隔热板是一种高温下能达到远优于传统保温材料性能且结构稳定的高效耐高温保温材料，兼具超薄、导热系数低、耐高温性能好、加热永久线变化系数低等特点。产品可在1000摄氏度以下使用，保持2%以下的加热永久线变化系数，并且具有常温下导热系数仅为0.02W/(m·K)左右，高温下导热系数仅为0.04W/(m·K)左右的超强保温性能。采用干法制备，将不同于工艺复杂的湿法制备方式，生产工艺简单，可大批量连续化生产。产品广泛适用于工业管道的保温、窑炉保温或建筑保温等领域，降低能耗，起到低成本高性能的长效保温效果。

在一些实施方式中，在步骤（4）之前将芯材置于80~160摄氏度的环境中，在0.5~1.5兆帕的压强下，蒸养4~20小时。由此，具有增加芯材抗折强度和抗压强度的效果。

在一些实施方式中，在步骤（2）将混合料以真空抽送的方式送入压机里的模具中。由此，具有铺料均匀和避免二次整理的效果。

在一些实施方式中，在步骤（3）以0.6~1.7兆帕的压强将模具中的混合料压制成芯材。由此，具有确保芯材成型致密的效果。

在一些实施方式中，在步骤（3）以1.0~1.4兆帕的压强将模具中的混合料压制成芯材。由此，具有确保芯材成型致密的效果。

在一些实施方式中，在步骤（4）将芯材置于100~140摄氏度的环境中，在0.5~1.5兆帕的压强下，蒸养8~15小时。由此，具有增加芯材抗折强度和抗压强度的效果。

在一些实施方式中，在步骤（4）将芯材置于110~130摄氏度的环境中，在0.5~1.5兆帕的压强下，蒸养10~13小时。由此，具有增加芯材抗折强度和抗压强度的效果。

在一些实施方式中，纳米气相二氧化硅、红外辐射遮光剂和增强纤维的质量比是100：10~35：5~10。由此，可以具有耐高温纳米微孔隔热板导热系数低，加热永久线变化系数低，使用寿命长，纤维分布均匀，成品结实、不易散的效果。

在一些实施方式中，红外辐射遮光剂为硅酸锆、二氧化钛、碳化硅或炭黑。由此，具有有效吸收红外及紫外辐射，降低材料在高温下的辐射导热系数的效果。

在一些实施方式中，增强纤维为碳纤维、高硅氧玻璃纤维、硅酸铝纤维或陶瓷纤维。由此，具有耐高温的特点，适合高温下持续使用。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明，但保护范围不受这些实施例的限制。

实施例1：

将纳米气相二氧化硅、红外辐射遮光剂和增强纤维以100：10：5的比例（质量比）依次投入搅拌机内，搅拌均匀后，得到混合料。打开搅拌机的下料阀，混合料进入料仓。通过真空抽取将料仓中的混合料送至压机里的模具中。待混合料充满模具后，以2兆帕的压强对混合料进行压制，压制成型后得到芯材。将芯材放入高硅氧玻璃纤维布中进行包裹，得到耐高温纳米微孔隔热板。

在本实施例中，红外辐射遮光剂采用硅酸锆。在其它实施例中，红外辐射遮光剂还可以采用二氧化钛、碳化硅或炭黑。

在本实施例中，增强纤维采用碳纤维。在其它实施例中，增强纤维还可以采用高硅氧玻璃纤维、硅酸铝纤维或陶瓷纤维。

在本实施例中，经压制成型后得到的芯材采用高硅氧玻璃纤维布进行包裹。在其它实施例中，还可以采用PE膜或铝箔进行包裹。产品经包装后可以满足不同环境和使用要求的需要。如果客户只使用裸板，可以采用PE膜包裹芯材，PE膜热缩后可减少产品在运输安装过程中的结构破坏。如果客户需要将芯材封在里面，包装后一并安装施工，防止粉末碎化掉落导致保温性能受影响，可以采用高硅氧玻璃纤维布包裹芯材。如果客户需要有效降低辐射热导，将红外和紫外线进行有效反射，适合中低温市场应用，可以采用铝箔包裹芯材。

在其它实施例中，在步骤（2）将混合料送入压机里的模具中，还可以采用螺杆挤出式送料或人工投料的方式。

测试一：将实施例1中的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法所制备的耐高温纳米微孔隔热板置于800摄氏度的环境中12小时后，测得该耐高温纳米微孔隔热板的加热永久线变化系数为1.5%，在800摄氏度时的导热系数达到0.038W/(m·K)。

测试二：将实施例1中的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法所制备的耐高温纳米微孔隔热板置于900摄氏度的环境中12小时后，测得该耐高温纳米微孔隔热板的加热永久线变化系数为1.7%，在900摄氏度时的导热系数达到0.038W/(m·K)。

测试三：将实施例1中的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法所制备的耐高温纳米微孔隔热板置于1000摄氏度的环境中12小时后，测得该耐高温纳米微孔隔热板的加热永久线变化系数为1.9%，在900摄氏度时的导热系数达到0.04W/(m·K)。

实施例25：

将纳米孔径的气相二氧化硅、红外辐射遮光剂和增强纤维以100：30：5的比例（质量比）依次投入搅拌机内，搅拌均匀后，得到混合料。打开搅拌机下料阀，混合料进入料仓。通过真空抽取将料仓中的混合料送至压机里的模具中。待混合料充满模具后，以2兆帕的压强对混合料进行压制，压制成型后得到芯材。将芯材置于温度设置为80摄氏度，压强设置为1.2兆帕的蒸压釜中，蒸养20小时。将经蒸养的芯材放入高硅氧玻璃纤维布中进行包裹，得到耐高温纳米微孔隔热板。将该耐高温纳米微孔隔热板置于800摄氏度的环境中12小时后，测试得到的耐高温纳米微孔隔热板的加热永久线变化系数为1.5%，在800摄氏度时的导热系数达到0.036W/(m·K)。

在本实施例中，红外辐射遮光剂采用碳化硅。在其它实施例中，红外辐射遮光剂还可以采用二氧化钛、硅酸锆或炭黑。

在本实施例中，增强纤维采用碳纤维。在其它实施例中，增强纤维还可以采用高硅氧玻璃纤维、硅酸铝纤维或陶瓷纤维。

在本实施例中，经蒸养后得到的芯材采用高硅氧玻璃纤维布进行包裹。在其它实施例中，还可以采用PE膜或铝箔进行包裹。产品经包装后可以满足不同环境和使用要求的需要。如果客户只使用裸板，可以采用PE膜包裹芯材，PE膜热缩后可减少产品在运输安装过程中的结构破坏。如果客户需要将芯材封在里面，包装后一并安装施工，防止粉末碎化掉落导致保温性能受影响，可以采用高硅氧玻璃纤维布包裹芯材。如果客户需要有效降低辐射热导，将红外和紫外线进行有效反射，适合中低温市场应用，可以采用铝箔包裹芯材。

表1是在其它一些与实施例1相同的方法制备耐高温纳米微孔隔热板的实施例中，纳米气相二氧化硅、红外辐射遮光剂和增强纤维的种类及其质量比，步骤（3）中所用压强，所制备出的耐高温纳米微孔隔热板分别在与测试一、测试二和测试三相同的测试条件下，测得的加热永久线变化系数及导热系数。

表2是在其它一些与实施例25相同的方法制备耐高温纳米微孔隔热板的实施例中，纳米孔径的气相二氧化硅、红外辐射遮光剂和增强纤维的种类及其质量比，步骤（3）中所用压强，步骤（4）蒸养所用的温度、压强和时间，所得到的耐高温纳米微孔隔热板的抗折强度和分别在与测试一、测试二和测试三相同的条件下测得的加热永久线变化系数及导热系数。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

表1：

表2：

Claims (10)

1.耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，包括如下步骤：

（1）将按比例称好的纳米气相二氧化硅、红外辐射遮光剂和增强纤维搅拌分散得到混合料；

（2）将所述混合料送入压机里的模具中；

（3）将所述模具中的所述混合料以0.3~2兆帕的压强压制成芯材；

（4）将所述芯材放入包装材料中进行包裹。

2.根据权利要求1所述的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，其中在步骤（4）之前将所述芯材置于80~160摄氏度的环境中，在0.5~1.5兆帕的压强下，蒸养4~20小时。

3.根据权利要求1所述的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，其中在步骤（2）将所述混合料以真空抽送的方式送入压机里的模具中。

4.根据权利要求1所述的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，其中步骤（3）以0.6~1.7兆帕的压强将模具中的所述混合料压制成芯材。

5.根据权利要求4所述的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，其中步骤（3）以1.0~1.4兆帕的压强将模具中的所述混合料压制成芯材。

6.根据权利要求2所述的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，其中步骤（4）之前将所述芯材置于100~140摄氏度的环境中，在0.5~1.5兆帕的压强下，蒸养8~15小时。

7.根据权利要求6所述的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，其中步骤（4）之前将所述芯材置于110~130摄氏度的环境中，在0.5~1.5兆帕的压强下，蒸养10~13小时。

8.根据权利要求1~7任一项所述的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，其中所述纳米气相二氧化硅、红外辐射遮光剂和增强纤维的质量比为100：10~35：5~10。

9.根据权利要求1~8任一项所述的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，其中所述红外辐射遮光剂为硅酸锆、二氧化钛、碳化硅或炭黑。

10.根据权利要求1~8任一项所述的耐高温纳米微孔隔热板的干法制备方法，其中所述增强纤维为碳纤维、高硅氧玻璃纤维、硅酸铝纤维或陶瓷纤维。