CN103073257B - 一种复合绝热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合绝热材料及其制备方法，先按下列质量百分比的下列组分备料：漂珠60%～75%、添加剂5%～12%、硅酸铝纤维5%～10%、水玻璃10%～17%、固化剂0.7%～1.2%；将漂珠、添加剂、硅酸铝纤维搅拌至均匀；再加入固化剂，搅拌20～40秒后再加入水玻璃，然后搅拌均匀获得混合材料，最后将混合材料倒入成型模具中，挤压至紧密，并在模具中静置30～60分钟后取出，再在干燥通风处平整放置24小时，即得到复合绝热材料。本发明的新颖性、创造性、实用性是该复合绝热材料配方合理，工艺简练，成型方便，易于操作。该复合绝热材料在保障优良绝热耐火性能的条件下，具备高的抗压抗拉强度，能进行多次循环使用。该复合绝热材料无毒，无污染，长期存放不影响其性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种绝热材料，特别涉及一种复合绝热材料及其制备方法，属于绝热材料技术领域。
背景技术
我国的绝热材料目前正处于发展时期，国内使用的绝热及耐火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％。
硅藻土：硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，其基本组成成分是SiO2，通常都在80%以上；硅藻土作为保温隔热材料，其使用最高温度在900℃左右，不宜超过1000℃。
漂珠：漂珠是一种能浮于水面的粉煤灰空心球，呈灰白色，壁薄中空，重量很轻，容重为720kg/m3（重质），418.8kg/m3（轻质），粒径约0.1毫米，表面封闭而光滑，热导率小，耐火度≥1610℃，是优良的保温耐火材料，广泛用于轻质浇注料的生产和石油钻井方面。漂珠的化学成份以二氧化硅和三氧化二铝为主，具有颗粒细、中空、质轻、高强、耐磨、耐高温、保温绝缘、绝缘阻燃等多种功能，现已广泛应用于耐火材料原料之一。
硅酸铝纤维：又叫陶瓷纤维，是一种新型轻质耐火材料，该材料具有容重轻、耐高温、热稳定性好，热传导率低、热容小、抗机械振动好、受热膨胀小、隔热性能好，抗拉强度大等优点。
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、复合硅酸盐保温材料、铝酸盐纤维以及保温涂料等，也有一定量的生产和应用。但这些保温材料，虽能保温，但不耐火，或者保温耐火性能较好，但其强度达不到多次循环使用的要求。
发明内容
本发明目的在于提供一种兼具优异的绝热耐火性能和强度的绝热材料及其制备方法，通过以下技术方案实现：
一种复合绝热材料，包括下列质量百分比的下列组分组成：
漂珠 60%～75%、 添加剂 5%～12%、
硅酸铝纤维 5%～10%、 水玻璃 10%～17%、
固化剂 0.7%～1.2%。
所述漂珠的粒径为20～200μm，其主要成分为Al2O3和SiO2，堆积密度为0.3～0.5g/cm3，热导率为0.08～0.1W/m·k。
所述硅酸铝纤维的纤维直径为2～6μm，其主要成分为Al2O3和SiO2，热导率为0.13～0.15W/m·K。
所述水玻璃的模数>3.1，SiO2≥26%，Na2O≥8.2%。
所述固化剂为有机酯，如甘油三醋酸酯、乙二醇二醋酸酯。
所述添加剂为硅砂、刚玉或锆英粉。
所述硅砂的粒度为40～70目，其含泥量<0.1%，含水量<0.4%。
所述刚玉的密度为3.9～4.1g/cm3，烧结温度>1850℃。
所述锆英粉的密度为4.6～4.7g/cm3，耐火度>1550℃。
本发明的另一目的在于提供上述复合绝热材料的制备方法，经过下列各步骤：
（1）按下列质量百分比的下列组分备料：
漂珠 60%～75%、 添加剂 5%～12%、
硅酸铝纤维 5%～10%、 水玻璃 10%～17%、
固化剂 0.7%～1.2%；
（2）将漂珠、添加剂、硅酸铝纤维搅拌至均匀；再加入固化剂，搅拌20～40秒后再加入水玻璃，然后搅拌均匀获得混合材料，最后将混合材料倒入成型模具中，挤压至紧密，并在模具中静置30～60分钟后取出，再在干燥通风处平整放置24小时，即得到复合绝热材料。
现有常规的绝热材料，如硅藻土作为保温隔热材料，但不耐火，其使用最高温度在900℃左右，不宜超过1000℃。珍珠岩耐火度虽然可达1300℃～1380℃，但其膨胀倍数范围为4～25倍。其膨胀特性将会影响材料的强度，不利于绝热耐火材料的循环应用。又如刚玉，虽然耐火度和强度都较高，但其保温性又较差。本发明制备得到的复合绝热材料的导热系数为0.1304 W/m·K，抗压强度可达1.53MPa。在1200℃煅烧两次后、经过强度测试的试样整体形状仍然能保持完整，且试样表面没有砂粒脱落，可见本发明制备得到的复合绝热材料绝热耐火性能优良，抗压强度好，能进行多次循环使用。
本发明具有以下优点：
（1）该复合绝热材料配方合理、工艺简练，绝热耐火性能优良，抗压抗拉强度好，能进行多次循环使用；
（2）该复合绝热材料成型方便，易于操作，使用范围广泛；
（3）该复合绝热材料无毒、无污染，长期存放不影响其性能；
（4）用于生产该复合绝热材料的原材料来源广泛，价格低廉；
（5）所得复合绝热材料兼具优异的绝热耐火性能和良好的抗压抗拉强度；
（6）本发明具有广阔的市场前景，能用于要求具备一定强度的绝热耐火制品的材料。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
（1）按下列质量百分比的下列组分备料：
漂珠 70%、 硅砂 7%、
硅酸铝纤维 7%、 水玻璃 15.3%、
甘油三醋酸酯 0.7%；
其中，漂珠的粒径为20～200μm，其主要成分为Al2O3和SiO2，堆积密度为0.3～0.5g/cm3，热导率为0.08～0.1W/m·k；硅酸铝纤维的纤维直径为2～6μm，其主要成分为Al2O3和SiO2，热导率为0.13～0.15W/m·K；水玻璃的模数>3.1，SiO2≥26%，Na2O≥8.2%；硅砂的粒度为40～70目，其含泥量<0.1%，含水量<0.4%；
（2）将漂珠、添加剂、硅酸铝纤维倒入混砂机中搅拌至均匀；再加入固化剂，搅拌30秒后再加入水玻璃，然后搅拌均匀获得混合材料，最后将混合材料倒入成型模具中，挤压至紧密，并在模具中静置30分钟后取出，再在干燥通风处平整放置24小时，即得到复合绝热材料。
实施例2
（1）按下列质量百分比的下列组分备料：
漂珠 60%、 刚玉 12%、
硅酸铝纤维 10%、 水玻璃 17%、
乙二醇二醋酸酯 1%；
其中，漂珠的粒径为20～200μm，其主要成分为Al2O3和SiO2，堆积密度为0.3～0.5g/cm3，热导率为0.08～0.1W/m·k；硅酸铝纤维的纤维直径为2～6μm，其主要成分为Al2O3和SiO2，热导率为0.13～0.15W/m·K；水玻璃的模数>3.1，SiO2≥26%，Na2O≥8.2%；刚玉的密度为3.9～4.1g/cm3，烧结温度>1850℃；
（2）将漂珠、添加剂、硅酸铝纤维倒入混砂机中搅拌至均匀；再加入固化剂，搅拌40秒后再加入水玻璃，然后搅拌均匀获得混合材料，最后将混合材料倒入成型模具中，挤压至紧密，并在模具中静置60分钟后取出，再在干燥通风处平整放置24小时，即得到复合绝热材料。
实施例3
（1）按下列质量百分比的下列组分备料：
漂珠 75%、 锆英粉 5%、
硅酸铝纤维 5%、 水玻璃 13.8%、
有机酯 1.2%；
其中，漂珠的粒径为20～200μm，其主要成分为Al2O3和SiO2，堆积密度为0.3～0.5g/cm3，热导率为0.08～0.1W/m·k；硅酸铝纤维的纤维直径为2～6μm，其主要成分为Al2O3和SiO2，热导率为0.13～0.15W/m·K；水玻璃的模数>3.1，SiO2≥26%，Na2O≥8.2%；锆英粉的密度为4.6～4.7g/cm3，耐火度>1550℃；
（2）将漂珠、添加剂、硅酸铝纤维倒入混砂机中搅拌至均匀；再加入固化剂，搅拌20秒后再加入水玻璃，然后搅拌均匀获得混合材料，最后将混合材料倒入成型模具中，挤压至紧密，并在模具中静置40分钟后取出，再在干燥通风处平整放置24小时，即得到复合绝热材料。
实施例4
（1）按下列质量百分比的下列组分备料：
漂珠 67%、 刚玉 12%、
硅酸铝纤维 10%、 水玻璃 10%、
乙二醇二醋酸酯 1%；
其中，漂珠的粒径为20～200μm，其主要成分为Al2O3和SiO2，堆积密度为0.3～0.5g/cm3，热导率为0.08～0.1W/m·k；硅酸铝纤维的纤维直径为2～6μm，其主要成分为Al2O3和SiO2，热导率为0.13～0.15W/m·K；水玻璃的模数>3.1，SiO2≥26%，Na2O≥8.2%；刚玉的密度为3.9～4.1g/cm3，烧结温度>1850℃；
（2）将漂珠、添加剂、硅酸铝纤维倒入混砂机中搅拌至均匀；再加入固化剂，搅拌40秒后再加入水玻璃，然后搅拌均匀获得混合材料，最后将混合材料倒入成型模具中，挤压至紧密，并在模具中静置60分钟后取出，再在干燥通风处平整放置24小时，即得到复合绝热材料。
Claims (8)
1.一种复合绝热材料，其特征在于包括下列质量百分比的下列组分组成：
漂珠 60%～75%、 添加剂 5%～12%、
硅酸铝纤维 5%～10%、 水玻璃 10%～17%、
有机酯 0.7%～1.2%；
其中添加剂为硅砂、刚玉或锆英粉。
2.根据权利要求1所述的复合绝热材料，其特征在于：所述漂珠的粒径为20～200μm，其主要成分为Al2O3和SiO2，堆积密度为0.3～0.5g/cm3，热导率为0.08～0.1W/m·k。
3.根据权利要求1所述的复合绝热材料，其特征在于：所述硅酸铝纤维的纤维直径为2～6μm，其主要成分为Al2O3和SiO2，热导率为0.13～0.15W/m·K。
4.根据权利要求1所述的复合绝热材料，其特征在于：所述水玻璃的模数>3.1，SiO2≥26%，Na2O≥8.2%。
5.根据权利要求1所述的复合绝热材料，其特征在于：所述硅砂的粒度为40～70目，其含泥量<0.1%，含水量<0.4%。
6.根据权利要求1所述的复合绝热材料，其特征在于：所述刚玉的密度为3.9～4.1g/cm3，烧结温度>1850℃。
7.根据权利要求1所述的复合绝热材料，其特征在于：所述锆英粉的密度为4.6～4.7g/cm3，耐火度>1550℃。
8.权利要求1～7所述的任一复合绝热材料的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：
（1）按下列质量百分比的下列组分备料：
漂珠 60%～75%、 添加剂 5%～12%、
硅酸铝纤维 5%～10%、 水玻璃 10%～17%、
有机酯 0.7%～1.2%；
其中添加剂为硅砂、刚玉或锆英粉；
（2）将漂珠、添加剂、硅酸铝纤维搅拌至均匀；再加入有机酯，搅拌20～40秒后再加入水玻璃，然后搅拌均匀获得混合材料，最后将混合材料倒入成型模具中，挤压至紧密，并在模具中静置30～60分钟后取出，再在干燥通风处平整放置24小时，即得到复合绝热材料。
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