CN104029454A - 一种高温纳米反射隔热膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温纳米反射隔热膜，由基质膜、复合膜和陶瓷材料或纤维类隔热材料复合而成，在基质膜的一面固装浸透有纳米反射涂料的复合膜，在基质膜的另一面贴合陶瓷材料或者纤维类隔热材料。本发明采用基质膜如高温云母和复合膜无纺布，将现有的纳米反射或者辐射涂料(高温辐射率达到0.9以上)均匀地喷涂或者涂刷到基质膜的一个表面上和/或复合膜的两个表面上，这样的结构克服了单独的云母或者无纺布使用时所形成的膜易折断、强度不够的问题，将两种膜复合起来，形成的膜材料具有高抗拉强度、容易弯曲、不易折断的优点。所采用的原料来源广泛、材料成本低廉，生产方法简单易行，均采用现有的工业设备和生产工艺，不需要特殊的生产设备，有效节约生产成本。

Description

一种高温纳米反射隔热膜

技术领域

本发明属于隔热保温材料领域，涉及隔热材料，尤其是一种高温纳米反射隔热膜。

背景技术

现有的隔热如玻璃棉、岩棉以、陶瓷纤维、纳米级微孔隔热材料、耐火砖和耐火浇注料等，在高温下的反红外线能力不是很高，所以，现在通用的做法是在上述材料表面喷涂或者刷一层高温反射涂料，以提高材料的热效率。如在工业炉的耐火砖或者浇注料内表面(面对火焰侧)上喷刷高温红外涂料，可以提高加热炉热效率10％以上。

但这种涂料喷或者刷在耐火材料表面的方法，不能保证涂刷厚度的均匀性，涂料最终的厚度达到0.5毫米以上，在施工过程中材料浪费比较大，而且被喷涂的基质材料的表面需要做清洁处理，如去除油脂、污物等，还需要喷砂打毛等处理，使用起来很不方便。

通过检索，涉及本发明申请在基质膜和复合膜上涂覆涂料方式的公开专利文献包括如下：

1、一种隔热复合膜、制备方法与用途(CN1672921)，其结构是由高强低导热系数的高聚物基膜、高反射性能的金属层、高隔热性的氧化金属层和低导热性可热粘合的高聚物外覆膜复合而成，所述复合膜一般厚度为12～30μm，还可多层复合，该复合膜的整体厚度为12～1000μm。在压延成形的高聚物膜上蒸发镀覆极薄的致密金属层，再镀极薄较疏松的金属层，然后施之氧化，或直接经氧化蒸发镀此金属层，最后与压延或淋高聚物膜，制成该隔热复合膜。该膜隔热性能优良，轻薄柔软，可用于各种柔性隔热材料的衬层、主基膜和单独使用。

2、一种含有纳米级分子筛的混合基质膜及其制备方法(CN101837228A)，以有机聚合物为连续相，以纳米级颗粒大小的小孔隙分子筛为分散相，通过荷电高分子聚合物涂层修饰使得纳米级分子筛均相分布在连续相有机聚合物中。本发 明借助于荷电高分子聚合物涂层修饰小孔隙分子筛后产生的静电力，使得纳米级颗粒大小的分子筛均相分布在连续相有机聚合物中，从而发挥含有纳米级分子筛混合基质膜的分离气体效果，提高了混合基质膜渗透性，可应用于各样含有两种或多种气体组分的气体混合物分离，具有很好的制膜工业化连续生产基础和广大的市场应用前景，尤其是在二氧化碳分离、减排和捕获方面。

3、一种纳米材料混合基质膜的制备方法(CN102764599A)，包括两个步骤：步骤一、制备植入纳米材料的微孔中间层；步骤二、在已植入纳米材料的微孔中间层表面制备过滤皮层，通过本发明，纳米材料在膜表面牢固性高，在应用过程中不易脱落，且纳米材料在膜表面分布均匀，不易聚集；此外，纳米材料在膜表面的覆盖率容易控制；因此，纳米材料的功能能够得到充分发挥，且不造成膜过滤性能的损害。

通过技术特征对比，上述公开专利文献与本发明申请有较大不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有较高隔热节能效果的高温纳米反射隔热膜。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高温纳米反射隔热膜，由基质膜、复合膜和陶瓷材料或纤维类隔热材料复合而成，在基质膜的一面固装浸透有纳米反射涂料的复合膜，在基质膜的另一面贴合陶瓷材料或纤维类隔热材料。

而且，所述的基质膜为耐高温的云母、高温纤维纸、高温纤维布、高温无碱纤维无纺布、网格布或高硅氧纤维无纺布。

而且，所述基质膜以白云母、金云母、合成云母或煅烧云母为膜材料，其一面为玻璃纤维网格布，另一面复合云母箔层，其总厚度为0.05～0.30毫米，最佳厚度0.10～0.14毫米。

而且，所述复合膜是将纳米反射和辐射涂料涂覆在高温纤维纸、高温纤维布、高温无碱纤维无纺布或高硅氧纤维无纺布上形成的，涂料均匀渗透在整个复合膜厚度空间里，复合膜的厚度0.10～0.40。

而且，所述高温反射和辐射涂料是市场上通用的反射和辐射涂料，其在复合膜上涂刷后形成的厚度为0.10～0.40毫米。

而且，所述陶瓷材料或者纤维类隔热材料为高温陶瓷、耐火材料、纤维毯、板、毡、布、无纺布、网格布以及纳米级微孔隔热材料，厚度为0.5～50毫米。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明采用基质膜如高温云母和复合膜无纺布，将现有的纳米反射或者辐射涂料(高温辐射率达到0.9以上)均匀地喷涂或者涂刷到基质膜的一个表面和/或复合膜的两个表面上，克服了单独的云母或者无纺布使用时所形成的膜易折断、强度不够的问题，将两种膜复合起来，形成的膜材料具有高抗拉强度、容易弯曲、不易折断的优点，所采用的原料来源广泛、材料成本低廉，生产方法简单易行，均采用现有的工业设备和生产工艺，不需要特殊的生产设备，有效节省成产成本。

2、本发明采用基质膜云母，具有提供高温下不透气和不透水的特性，阻碍高温气体透过隔热膜而形成的传热作用，有利于提高隔热膜的保温性能，从而可以提高隔热效果；与基质膜云母复合使用的复合膜如采用纤维无纺布，由于无纺布有均匀的厚度(0.1～0.2毫米)，这样涂料涂覆在无纺布中，形成均匀的涂料厚度，避免浪费涂料，有利于形成均匀的涂料厚度，形成均匀的反射和辐射涂料层。

3、本发明制得的高温纳米反射隔热膜，具有一定的强度，克服了传统涂料只能涂覆使用，使用形式简单，使用场合少；采用本专利结构的隔热膜可以很简单地粘贴到表面上，或者夹在两层耐火材料中间，适合很多高温场合的应用，应用前景非常广阔。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

一种高温纳米反射隔热膜，由基质膜、复合膜和陶瓷材料或纤维类隔热材料复合而成，在基质膜的一面固装浸透有纳米反射涂料的复合膜，在基质膜的另一面贴合陶瓷材料或纤维类隔热材料。

本实施例所述的基质膜为耐高温的云母、高温纤维纸、高温纤维布或高温无纺布，该基质膜以白云母、金云母、合成云母或煅烧云母为最佳膜材料，其一面为玻璃纤维网格布，另一面复合云母箔层，其总厚度为0.05～0.30毫米，最佳厚度0.10～0.14毫米，其最高的使用温度可以达到800～1200℃以上。

本实施例所述的复合膜，是将纳米反射和辐射涂料涂覆在高温纤维纸、高温纤维布、高温无碱纤维无纺布或高硅氧纤维无纺布之中，使涂料均匀渗透整个复合膜厚度空间里。该高温反射和辐射涂料是市场上常用高温反射和辐射涂料，或者是现在是市场上流行的反射和辐射涂料，最好是由碳化硅、氧化锆或者硅酸锆等一系列纳米高辐射材料组合成的高温涂料，其在高温膜上涂刷厚度为0.05～3.0毫米，复合膜的厚度0.10～0.40，最佳的厚度为0.10～0.20毫米。

所述高温反射和辐射涂料是市场上常用高温反射和辐射涂料，或者是现在市场上流行的纳米反射和辐射涂料，最好是由纳米碳化硅、氧化锆或者硅酸锆等一系列高辐射材料组合成的高温涂料，其在复合膜上涂刷后形成的厚度为0.10～0.40毫米，最佳厚度为0.15～0.25毫米。

所述陶瓷材料或者纤维类隔热材料为高温陶瓷、耐火材料、纤维毯、板、毡、布、无纺布、网格布以及纳米级微孔隔热材料，厚度为0.5～50毫米，最佳厚度为1～5毫米。

本实施例所述的高温纳米反射隔热膜，虽然基质膜如云母最高使用温度为1200℃，超过1200℃后高温云母将要烧坏，此时，反射隔热膜剩余的复合膜和涂料形成的涂料隔热膜，仍然可以使用在1750℃以上的高温环境中。只是缺少了云母的单向红外线反射作用，隔热膜的隔热保温效果稍微有点下降，但使用隔热膜结构的陶瓷材料或者耐火隔热材料的系统隔热性能，仍然比没有使用隔热膜时提高许多。

所述的高温纳米反射隔热膜可以与陶瓷材料和纤维类隔热材料反复组合，制成多层的复合的隔热结构，大幅度提高陶瓷材料和纤维类隔热材料的隔热效果。

本发明的技术优势还体现在如下三方面：

1、将涂料涂覆到单一的基质膜和复合膜上，可以制成厚度均匀的隔热膜，有利于使用，减少现场涂刷的浪费和厚度不均匀情况，提供更高效的隔热性能。

2、在基质膜上涂覆涂料有利于对反射或者辐射涂料辐射出的大量红外线进行一个方向的反射，这种结构的好处是减少了涂料两个面方向上的等量同时辐射，并产生了对一个方向上的红外线定向反射，有利于提高一侧的热效率，这是这类基质膜存在的最大优点。

3、基质膜另外一面表面复合上一层隔热材料如玻璃纤维、陶瓷纤维或者纳米级微孔隔热毡板等高温隔热材料，其作用是基质膜和复合膜在反射大量红外线同时，由于传导传热的作用使得基质膜和复合膜自身的温度会升高；如果在基质膜的另外一面复合一层隔热材料，这层隔热材料会进一步降低基质膜和复合膜对冷面的传导传热作用，大幅度降低系统最外表面的温度，使高温纳米反射隔热膜达到更好的隔热节能效果。

下面通过具体实例，叙述本发明在相应场合的技术应用及效果：

实例1：高温纳米反射隔热膜与陶瓷纤维材料复合应用

石化行业高温工业设备乙烯裂解炉炉衬，陶瓷行业辊道窑等都需要大量使用陶瓷纤维隔热材料，以降低窑炉的能源消耗。如在陶瓷纤维材料表面复合一层高温纳米反射隔热膜，提高隔热材料(毯、板)的高温表面的红外线反射效率。如陶瓷纤维毯(密度128Kg/m³)的热面温度为600℃时，没有使用隔热膜时，10毫米毯的冷面温度为115℃，在纤维毯的热面加隔热膜后(复合膜侧朝向热面，基质膜侧云母层在冷面，总厚度0.4毫米)，冷面温度低于104℃，温度下降幅度为9.6％。当陶瓷纤维毯的厚度为22毫米时，热面温度在600℃时，没有隔热膜的纤维毯冷面温度为100℃，采用隔热膜的纤维毯冷面温度为68℃，温度下降幅度为32％。由此可见，反射隔热膜降低了纤维毯的冷面温度，同时大幅度减少了热量损失，可以为窑炉节省大量的能源。

实例2：高温纳米反射隔热膜与耐火材料复合应用

工业窑炉大量使用耐火砖和浇注料，传统的办法是在耐火砖和浇注料最里面(面对炉内空间)涂覆一层高温反射和辐射涂料，以达到反射高温红外线，提高炉内温度，节约能源。当最热面的耐火材料不方便使用高温涂料时，如接触高温液体等复杂情况时，涂覆方式就不能实现了。而高温纳米反射隔热膜可以弥补这个不足，将隔热膜用在耐火砖和/或浇注料每层之间，提高了耐火材料系统的高温红外线反射效率，降低耐火材料散热量和耐火材料冷面温度，提高耐火材料的隔热效率，降低能源消耗。

在使用三层8毫米高铝耐火陶瓷板的炉墙中，没有使用隔热膜时，热面温度是600℃，三层陶瓷板的冷面温度为240℃，在陶瓷板最热面加一层隔热膜后(复合膜侧面对热面，基质膜侧面在冷面，厚度0.3毫米)，冷面温度降低12℃，达到228℃；然后在第二层砖和第一层之间加一层隔热膜后，冷面温度又降低12℃，达到216℃；最后在最冷面第三层砖和第二层砖之间再加一层隔热膜，冷面温度继续降低12℃，达到204℃；所以，多层使用隔热膜的效果，比单层使用隔热膜的隔热效果更好。

实例3：高温纳米反射隔热膜与纳米级微孔隔热材料复合应用

在恒温电炉陶瓷平台上，使用两层3毫米的纳米级微孔隔热材料毡，当隔热毡接触平台的热面温度在600℃时，两层3毫米毡的冷面温度是135℃；在第一层毡和第二层隔热毡的热面各加一层隔热膜(复合膜侧面对热面，基质膜侧面在冷面，厚度0.3毫米)，两层隔热毡最冷面的温度降低到115℃，冷面温度降低了20℃，温度降低幅度为15％。

实例4：高温纳米反射隔热膜与钢包耐火材料复合应用

在钢铁企业炼钢厂的钢包工作衬砖和浇注料之间使用一层高温纳米反射隔热膜，(复合膜侧面对着热面，基质膜侧面在冷面，隔热厚度0.50毫米)，用以提高耐火浇注料的反红外辐射能力，降低浇注料冷面的温度。同时在浇注料冷面采用复合有一层、两层或者三层高温纳米反射隔热膜的纳米级微孔隔热毡，各层纳米级微孔隔热材料厚度为3～7毫米，复合膜侧面对着热面，基质膜侧面在冷面，隔热膜厚度0.4毫米，这样复合成的纳米级微孔隔热毡隔热结构总厚度为6.5～15毫米。

原来的钢包外壳温度为250～350℃，采用上述双层结构的隔热材料后，钢包外壳温度降低到150～200℃，温度下降幅度达到22～57％，极大地降低了热量损失，提高了钢包钢水的温度，减少了钢水的过程温降速度，为钢厂节省了大量的能源，具有很大的经济效益。

实例5:高温纳米反射隔热膜在回转窑应用

回转窑作为一个高温旋转的设备，其中的耐火衬砖隔热以往采用复合砖结构，或者在砖的冷面开口嵌入纤维板或者纳米隔热板，但是隔热的效果和面积还是有限的。采用本发明的权利要求权项7的高温纳米反射隔热膜，即采用隔热膜的另一面复合上纤维纸或者纳米级微孔隔热毡，反射隔热膜厚度为0.5毫米，纤维纸或者微孔隔热毡采用高密度高抗压的，厚度为0.5～3毫米，这样结构的总 厚度为1.5～3.5毫米。由于厚度很小几乎不占用耐火层厚度，不会出现隔热材料厚度方向上被大量压缩，以致出现耐火材料开裂松动脱落，或者因耐火砖与钢壳之间因有过厚的隔热层，隔热层材料在回转窑旋转过程中，出现耐火衬砖与钢壳之间出现相对整体滑动，搓坏隔热层材料并导致耐火砖开裂松动以致最后脱落。

在耐火砖和回转窑筒体之间采用一层高温纳米反射隔热膜，由于厚度很薄1.5～3.5毫米，在耐火砖与筒体之间的挤压住施工，加上耐火材料高温下自然膨胀，使得隔热膜被紧紧压在钢壳上，形成很高的抗压强度，不会有收缩的厚度空间，不影响耐火衬的整体强度，回转窑筒体上的耐火材料不会脱落从而保证耐火材料的正常使用寿命。

经过一段时间的运行，回转窑的耐火衬运行正常，外壳温度大幅度下降，原来的外壳温度为250℃，在筒体里面耐火材料冷面使用一层隔热膜后，外壳温度降为150～170℃，下降幅度达到80～100℃，明显减少了窑体的散热损失，可以节省大量的能源费用。

实例6：高温纳米反射隔热膜在电解槽的应用

在电解槽的耐火材料之间使用高温纳米反射隔热膜，即在防渗料的冷面夹入一层隔热膜，再在各耐火材料之间夹如一到两层隔热膜，隔热膜厚度为0.45毫米，这样在不改变原耐火材料结构和厚度的情况下，降低电解槽外表温度30～100℃,提高了电解槽内铝水的温度，可以大幅度节约电解槽用电消耗量。

实例7：高温纳米反射隔热膜在高温管道应用

在许多高温管道上，大量使用纤维类隔热保温材料，由于纤维类材料的红外线阻隔性能不好，导致管道隔热层的散热量大，外表面温度高。

如在管道直径540毫米，内部高温气体为600℃时，陶瓷纤维隔热层厚度100毫米，外表面温度80℃。在每层纤维毯隔热材料之间，即纤维毯厚度为25毫米之间，增加两层高温纳米反射隔热膜后，提高了系统的反射和隔热性能，外表面降低到55℃，为管道节约了大量的热量。

Claims (6)

1.一种高温纳米反射隔热膜，其特征在于：由基质膜、复合膜和陶瓷材料或纤维类隔热材料复合而成，在基质膜的一面固装浸透有纳米反射涂料的复合膜，在基质膜的另一面贴合陶瓷材料或纤维类隔热材料。

2.根据权利要求1所述的高温纳米反射隔热膜，其特征在于：所述的基质膜为耐高温的云母、高温纤维纸、高温纤维布、高温无碱纤维无纺布、网格布或高硅氧纤维无纺布。

3.根据权利要求1或2所述的高温纳米反射隔热膜，其特征在于：所述基质膜以白云母、金云母、合成云母或煅烧云母为膜材料，其一面为玻璃纤维网格布，另一面复合云母箔层，其总厚度为0.05～0.30毫米，最佳厚度0.10～0.14毫米。

4.根据权利要求1所述的高温纳米反射隔热膜，其特征在于：所述复合膜是将纳米反射和辐射涂料涂覆在高温纤维纸、高温纤维布、高温无碱纤维无纺布或高硅氧纤维无纺布上形成的，涂料均匀渗透在整个复合膜厚度空间里，复合膜的厚度0.10～0.40。

5.根据权利要求4所述的高温纳米反射隔热膜，其特征在于：所述高温反射和辐射涂料是市场上通用的反射和辐射涂料，其在复合膜上涂刷后形成的厚度为0.10～0.40毫米。

6.根据权利要求1所述的高温纳米反射隔热膜，其特征在于：所述陶瓷材料或者纤维类隔热材料为高温陶瓷、耐火材料、纤维毯、板、毡、布、无纺布、网格布以及纳米级微孔隔热材料，厚度为0.5～50毫米。