CN104150918B - 一种高反辐射率低导热系数的微孔绝热板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高反辐射率低导热系数的微孔绝热板及其制备方法，该微孔绝热板是以白炭黑，红外遮光剂，膨胀蛭石作为主要的绝热材料，其中添加无机增强纤维作为补强材料，采用压敏胶作为主要粘结材料，夹层采用耐高温的玻璃纤维网格布作为加强筋，并在其表面喷涂高温辐射红外节能材料，该微孔绝热板具有超低热容量，超低导热率，柔韧性好，可弯折，易于施工，切割加工的优良特性。
Description
技术领域
本发明属于隔热技术领域，尤其是涉及一种高反辐射率低导热系数的微孔绝热板及其制备方法。
背景技术
近年来，随着纳米技术的迅速发展，传统宏观传热学受到冲击，在国际上形成了新兴的微观传热学的技术领域，积极开展微纳米尺度传热理论与应用的研究，为新型绝热材料和节能降耗技术开辟了崭新的途径。微孔绝热板以其极低的导热系数、稳定的性能在各种材料中遥遥领先。相比于传统的绝热板，微孔绝热板具有超低热容量，超低导热率；柔韧性好，可弯折；优良的热稳定性，优良的吸音性；良好的抗震性；易于施工、切割及加工等优点。
高辐射红外节能涂料是一种对炉膛内的热辐射具有超高吸收率和发射率的功能性高效节能涂料，其通过改善炉内热交换达到增加热效率、节能降耗和保护炉衬的目的。目前，尚未见到将高辐射红外节能涂料使用在绝热板上的报道。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种高反辐射率低导热系数的微孔绝热板及其制备方法。该复合反射绝热板是以白炭黑，红外遮光剂，膨胀蛭石作为主要的绝热材料，其中添加无机增强纤维作为补强材料，采用压敏胶作为主要粘结材料，夹层采用耐高温的玻璃纤维网格布作为加强筋，并在其表面喷涂高温辐射红外节能材料，该微孔绝热板具有超低热容量，超低导热率，柔韧性好，可弯折，易于施工，切割加工的优良特性。
本发明的第一个目的是提供一种绝热材料，所述绝热材料是由包括如下重量份数的组分制备而成的：
优选的，所述绝热材料还包括1-40重量份数的红外遮光剂。
优选的，所述白炭黑为沉淀二氧化硅或气相二氧化硅中的一种，其SiO2的粒度≤100nm,含水量≤10％,相对密度2.0～2.6，熔点1750℃，折光率1.46,比表面积≥200m2/g，灼烧减量≤10％,PH值6～8，SiO2含量(干基)≥90％,杂质含量(干基)≤0.5％。
优选的，所述红外遮光剂为选自二氧化钛，三氧化铬，氧化锆，碳化硅中的一种或几种。
更优选的，所述红外遮光剂为氧化锆。
优选的，所述无机增强纤维为选自玻璃纤维，莫来石纤维，三氧化铝纤维，陶瓷纤维或硅酸铝纤维中的一种或几种。
更优选的，所述无机增强纤维为玻璃纤维，且所述玻璃纤维采用9mm玻璃纤维丝，纤维直径均≤7μm；
最优选的，所述绝热材料是由包括如下重量份数的组分制备而成的：
所述气相二氧化硅的SiO2的粒度≤100nm,含水量≤10％,相对密度2.0～2.6，熔点1750℃，折光率1.46,比表面积≥200m2/g，灼烧减量≤10％,PH值6～8，SiO2含量(干基)≥90％,杂质含量(干基)≤0.5％；
所述氧化锆为纳米级氧化锆；
所述玻璃纤维采用9mm玻璃纤维丝，纤维直径均≤7μm；
所述膨胀蛭石级别为1，松散比重(kg/m3)130，吸水性(％)480，杂质(kg/m3)<1；
所述压敏胶为水溶性压敏胶。
氧化锆和膨胀蛭石的作用都是降低绝热材料的导热系数。
本发明的第二个目的是提供一种高反辐射率低导热系数的微孔绝热板，从上至下依次包括高温辐射红外节能涂料层，第一绝热材料层，玻璃纤维网格布层，第二绝热材料层以及带铝箔的纤维网格布层；
所述第一绝热材料层以及第二绝热材料层是由上述的绝热材料制备而成的。
优选的，所述第一绝热材料层和第二绝热材料层的厚度为2-3mm。
优选的，所述玻璃纤维网格布层的厚度为100-250μm，网格尺寸为3mm*3mm至10mm*10mm。
本发明同时还提供了微孔绝热板的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照重量份数称取压敏胶和水，将压敏胶溶于水中，得压敏胶溶液；
(2)按照重量份数称取其他组分并混合均匀，得固体粉末；
(3)将制备好的压敏胶溶液中加入步骤(2)的固体粉末，搅拌均匀，即得绝热材料；
(4)将步骤(3)制得的绝热材料涂抹在板材带铝箔的纤维网格布上，刮平，厚度为2-3mm，为第二绝热材料层；
(5)在第二绝热材料层的上部覆盖一层耐高温的纤维网格布作为加强筋，然后再在其上涂覆一层厚度为2-3mm的绝热材料，为第一绝热材料层，压制成型；
(6)将上述产品置于小烘箱中烘去部分水分，控制烘干温度不超过230℃，然后采用针板装置在其表面针刺成孔，针刺的前提是针头不可挑起原料造成复合板表面不平整，针刺目的是便于水分蒸发，针刺小孔后再进行产品的干燥；
(7)产品烘干后，利用表面的余温，于表面喷涂一层新型高温辐射红外节能涂料待产品自然干燥后，切割成块。
本发明具有的优点和积极效果是：
(1)制备得到的微孔绝热板节能环保，适用于钢包、中间包、鱼雷罐、铁水罐、铁水沟等多个区域；其表面涂覆有红外辐射涂料，能以高的吸收率使炉膛内的红外辐射能量转化为涂层的热效应，再以高的发射率将热量以红外辐射的形式发射回炉膛，使未能被工件直接及时吸收的辐射热量，再次转移传递给工件；具有导热系数低、保温性能好的特点；能够减少钢包热损失，从而减少液态金属结壳，有利于提高铸坯质量；可以大幅度提高钢包、铁水罐内壁温度，减少钢包烘烤时间，大幅度增加红包出钢次数；可使耐火材料冷热面温差降低，减少对耐火材料的侵蚀，有利于提高钢包寿命；
(2)绝热板的厚度非常薄，规格有5mm、7mm、10mm厚，不占用钢包耐火衬的空间，不影响永久衬的寿命，有利于钢包的扩容改造；
(3)现场施工和拆除都很方便。
附图说明
图1是微孔绝热板的结构示意图。
图中：1、玻璃纤维网格布层；2-高温辐射红外节能涂料层；3-第一绝热材料层；4-带铝箔的纤维网格布层；5-第二绝热材料层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明。
下面两个实施例中，所用的气相二氧化硅的SiO2的粒度≤100nm,含水量≤10％,相对密度2.0～2.6，熔点1750℃，折光率1.46,比表面积≥200m2/g，灼烧减量≤10％,PH值6～8，SiO2含量(干基)≥90％,杂质含量(干基)≤0.5％；氧化锆为纳米级氧化锆；玻璃纤维采用9mm玻璃纤维丝，纤维直径均≤7μm；膨胀蛭石级别为1，松散比重(kg/m3)130，吸水性(％)480，杂质(kg/m3)<1；压敏胶为水溶性压敏胶。
实施例1
(1)配制压敏胶溶液：称取72g压敏胶于680g水中，混合均匀；
(2)称量气相二氧化硅200g，膨胀蛭石50g，玻璃纤维18g混合均匀；
(3)将称好的压敏胶溶液于钢盆中混合均匀后，加入混好后的固体粉末，搅拌均匀，得到绝热材料；
(4)将步骤(3)的绝热材料涂抹在板材带铝箔的纤维网格布上，刮平，厚度约为2～3mm。
(5)在上部覆盖一层耐高温纤维网格布作为加强筋，再涂一层厚度约为2～3mm绝热材料，压制成型。
(6)将上述产品置于小烘箱中烘去部分水分，控制烘干温度不超过230℃，然后采用针板装置在其表面针刺成孔，针刺的前提是针头不可挑起原料造成复合板表面不平整，针刺目的是便于水分蒸发，针刺小孔后再进行产品的干燥。
(7)产品烘干后，利用表面的余温，于表面喷涂一层新型高温辐射红外节能涂料(武汉瑞干科技开发有限公司研发生产的“炬能”高辐射红外节能涂料)，待样品自然干燥后，切割成块。
本实施例制备得到的微孔绝热板具有如下性能特征：
(1)耐压强度(GB/T3997.2—1998或IS08895)在常温下，其耐压强度P≥10Mpa。
(2)抗折强度(GB/T3001—1982)在常温下，其抗折强度Rr≥1.8Mpa,并且无脱层现象。
(3)导热系数(GB/T5990—1986或IS08894-1)在常温下，其导热系数λ≤0.03w/m·k；在600℃下，其导热系数λ≤0.05w/m·k.
(4)体积密度在100℃×24h条件下,体积密度q≤500kg/m3。
(5)加热收缩率在600℃×4h下，其加热收缩率<0.1％。
(6)反射率ρ>0.85。
(7)热辐射法向全发射率εn>0.85。
(8)表面保护层厚度δ≥1mm,均匀、不脱落。
(9)含水量应≤5％。
实施例2
(1)配制压敏胶溶液：称取72g压敏胶于680g水中，混合均匀；
(2)称量气相二氧化硅200g，氧化锆5g，膨胀蛭石20g，玻璃纤维18g混合均匀；
(3)将称好的压敏胶溶液于钢盆中混合均匀后，加入混好后的固体粉末，搅拌均匀，得到绝热材料；
(4)将步骤(3)的绝热材料涂抹在板材带铝箔的纤维网格布上，刮平，厚度约为2～3mm。
(5)在上部覆盖一层耐高温纤维网格布作为加强筋，再涂一层厚度约为2～3mm绝热材料，压制成型。
(6)将上述于小烘箱中烘去部分水分后，针刺成孔，便于水分蒸发。
(7)烘干后于表面喷涂一层新型高温辐射红外节能涂料(武汉瑞干科技开发有限公司研发生产的“炬能”高辐射红外节能涂料)，待样品自然干燥，切割成块。
本实施例制备得到的微孔绝热板具有如下性能特征：
(1)耐压强度(GB/T3997.2—1998或IS08895)在常温下，其耐压强度P≥10Mpa。
(2)抗折强度(GB/T3001—1982)在常温下，其抗折强度Rr≥1.8Mpa,并且无脱层现象。
(3)导热系数(GB/T5990—1986或IS08894-1)在常温下，其导热系数λ≤0.03w/m·k；在600℃下，其导热系数λ≤0.04w/m·k.
(4)体积密度在100℃×24h条件下,体积密度q≤450kg/m3。
(5)加热收缩率在600℃×4h下，其加热收缩率<0.1％。
(6)反射率ρ>0.85。
(7)热辐射法向全发射率εn>0.85。
(8)表面保护层厚度δ≥1mm，均匀、不脱落。
(9)含水量应≤5％。
以上对本发明的两个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (5)
1.一种绝热材料，其特征在于，所述绝热材料是由包括如下重量份数的组分制备而成的：
气相二氧化硅60-200份；
氧化锆2-10份；
玻璃纤维10-60份；
膨胀蛭石5-30份；
水50-800份；
压敏胶15-80份；
所述气相二氧化硅的SiO2的粒度≤100nm,含水量≤10％,相对密度2.0～2.6，熔点1750℃，折光率1.46,比表面积≥200m2/g，灼烧减量≤10％,pH值6～8，以干基计，SiO2含量≥90％,以干基计，杂质含量≤0.5％；
所述氧化锆为纳米级氧化锆；
所述玻璃纤维采用9mm玻璃纤维丝，纤维直径均≤7μm；
所述膨胀蛭石级别为1，松散比重130kg/m3，吸水性480％，杂质<1kg/m3；
所述压敏胶为水溶性压敏胶。
2.一种高反辐射率低导热系数的微孔绝热板，其特征在于：从上至下依次包括高温辐射红外节能涂料层，第一绝热材料层，玻璃纤维网格布层，第二绝热材料层以及带铝箔的纤维网格布层；
所述第一绝热材料层以及第二绝热材料层是由权利要求1所述的绝热材 料制备而成的。
3.根据权利要求2所述的微孔绝热板，其特征在于：所述第一绝热材料层和第二绝热材料层的厚度为2-3mm。
4.根据权利要求2或3所述的微孔绝热板，其特征在于：所述玻璃纤维网格布层的厚度为100-250μm，网格尺寸为3mm×3mm至10mm×10mm。
5.权利要求2-4任一所述的微孔绝热板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按重量份数称取压敏胶和水，将压敏胶溶于水中，得压敏胶溶液；
(2)按重量份数称取其他组分并混合均匀，得固体粉末；
(3)将制备好的压敏胶溶液中加入步骤(2)的固体粉末，搅拌均匀，即得绝热材料；
(4)将步骤(3)制得的绝热材料涂抹在板材带铝箔的纤维网格布上，刮平，厚度为2-3mm，为第二绝热材料层；
(5)在第二绝热材料层的上部覆盖一层耐高温的纤维网格布作为加强筋，然后再在其上涂覆一层厚度为2-3mm的绝热材料，为第一绝热材料层，压制成型；
(6)将上述产品置于小烘箱中烘去部分水分，控制烘干温度不超过230℃，然后采用针板装置在其表面针刺成孔，针刺的前提是针头不可挑起原料造成复合板表面不平整，针刺目的是便于水分蒸发，针刺小孔后再进行产品的干燥；
(7)产品烘干后，利用表面的余温，于表面喷涂一层高温辐射红外节 能涂料，待产品自然干燥后，切割成块。
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