CN104446577A

CN104446577A - 一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法

Info

Publication number: CN104446577A
Application number: CN201410594993.XA
Authority: CN
Inventors: 王刚; 孙小飞; 段斌文; 李红霞
Original assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-03-25

Abstract

本发明提供了一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，属于纳米多孔隔热材料领域。制备方法为：先将纤维利用叶式高速搅拌机破碎，然后将纳米碳化硅粉体利用叶式高速搅拌机与破碎后的纤维、结合剂及适量的调节干湿程度的试剂均匀的混合；调节干湿程度，利用干压成型的方法使其成型；控制干燥条件，对成型样品进行干燥，然后真空包装，即可得到纳米微孔隔热板。本发明的优点在于：制备方法简单可行，制备出的纳米微孔隔热板隔热性能好、使用温度可达1200℃、强度大、柔韧性好、孔结构均匀。

Description

一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法

技术领域

本发明涉及一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，属于纳米多孔隔热材料领域。

技术背景

社会经济的发展，全球的能源消耗急剧上升，能源的紧缺己成为世界范围性的问题。节约能源最有效的措施之一就是采用新技术、新工艺开发高效隔热材料。在工业中采用良好的保温隔热材料有利十减少产品能耗，降低生产成本，减小隔热层体积从减小设备设施的体积，达到美观协调的效果，具有很大的社会经济效益。

纳米微孔隔热板气孔率可达80%~99.8%，其孔洞尺寸多数在50nm以下，气体分子的相对运动受到限制，相互碰撞被阻断，材料内部就消除了对流传热，从根本上切断了气体分子的热传递，从而可获得低于静止空气的导热系数。但是，由纳米二氧化硅制备的微孔绝热材料自身存在很多缺陷，使用过程中随着温度升高到一定程度，材料内部热量的传递由热传导为主转变为热辐射为主，而它对3~8μm的辐射波长几乎是透明的，这严重限制了它作为绝热材料的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，制备方法简单可行，制备出的纳米微孔隔热板强度大、柔韧性好、孔结构均匀、隔热性能好。

本发明采用的技术方案为：

一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，所述制备方法的具体工艺步骤为：

a、先将纤维利用叶式高速搅拌机破碎到1~3mm，然后将碳化硅纳米粉体利用叶式高速搅拌机与破碎后的纤维均匀混合，最后加入结合剂与调节干湿程度的试剂，得到均匀混合的混合体；所述的碳化硅纳米粉体与纤维的混合物中，碳化硅纳米粉体与纤维的质量比为1: 0.12~0.3；所述结合剂的加入量为碳化硅纳米粉体与纤维的混合物质量的5~30 %，所述调节干湿程度试剂的加入量为碳化硅纳米粉体与纤维的混合物质量的2.5~10 %；

b、对步骤a得到的均匀混合的混合体采用干压成型方式成型，干燥后的成型制品进行真空包装，得到纳米多孔高效隔热板。

一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，所述的叶式高速搅拌机转速在每分钟500~3500转，叶片长度为20~50厘米，叶片宽度为10厘米。

一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，所述的碳化硅纳米粉体的粒径为5~120nm；所述的碳化硅纳米粉体的纯度为99.5%以上。

一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，所述的纤维为玻璃纤维、高硅氧纤维中的一种或两种。

一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，所述的结合剂为糊精、丙烯酸树脂有机结合剂中的一种或两种，或白炭黑、硅溶胶、水玻璃无机结合剂中的一种或两种。

一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，所述的调节干湿程度的试剂为乙二醇、乙酰乙酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种。

纳米碳化硅可以大幅度降低高温下材料内部的辐射热传递，同时还能保证大量纳米孔的存在，也使得隔热板的长期使用温度提高到1200℃。因此，选择纳米碳化硅作为主要原料。

该发明是将纳米碳化硅和纤维复合来制备纳米微孔隔热板，纤维的主要作用是给纤维板提供强度，纤维选择的是破碎后的短纤维；本发明中选择叶式高速搅拌机作为破碎纤维的设备和混料设备，搅拌机中的叶片在高速旋转过程中，起到切割、摩擦的作用，可以使纤维破碎均匀，在一定时间下得到合适尺寸的单根短纤维。此外高速旋转的的叶片与纤维和纳米碳化硅粉体摩擦，使得纤维和碳化硅颗粒带相同电荷，防止团聚，使得分散的均匀性更好。

本发明的制备方法简单可行，制备出的纳米微孔隔热板强度大、柔韧性好、孔结构均匀、隔热性能好。

具体实施方式

结合给出的实施例对本发明加以说明：

实施例1

先将12Kg高硅氧纤维在叶式高速搅拌机中破碎到1~3mm，然后将100Kg碳化硅纳米粉体加入到高速搅拌机中，在高速搅拌的过程中分别加入5.6Kg糊精与2.8Kg邻苯二甲酸二丁酯，搅拌至均匀混合；利用干压成型使其成型；成型后的样品的厚度为10mm；控制干燥条件，温度控制在80℃，干燥后真空包装，即可得到纳米微孔隔热板。

实施例2

先将30Kg玻璃纤维在叶式高速搅拌机中破碎到1~3mm，叶式高速搅拌机可以采用东莞市台彰机械有限公司生产，型号为TZGD-200D，然后将100Kg纳米碳化硅粉体加入到高速搅拌机中，在高速搅拌的过程中分别加入6.5Kg白炭黑与13Kg乙二醇，搅拌至均匀混合；利用干压成型使其成型；成型后的样品的厚度为10mm；控制干燥条件，温度控制在80℃，干燥后真空包装，即可得到纳米微孔隔热板。

实施例3

先将12Kg玻璃纤维在叶式高速搅拌机中破碎到1~3mm，然后将100Kg纳米碳化硅粉体加入到高速搅拌机中，在高速搅拌的过程中分别加入5.6Kg丙烯酸树脂与2.8Kg乙酰乙酸乙酯，搅拌至均匀混合；利用干压成型使其成型；成型后的样品的厚度为10mm；控制干燥条件，温度控制在80℃，干燥后真空包装，即可得到纳米微孔隔热板。

实施例4

先将12Kg玻璃纤维在叶式高速搅拌机中破碎到1~3mm，然后将100Kg纳米碳化硅粉体加入到高速搅拌机中，在高速搅拌的过程中分别加入5.6g硅溶胶与2.8g乙二醇，,搅拌至均匀混合；利用干压成型使其成型；成型后的样品的厚度为10mm；控制干燥条件，温度控制在80℃，干燥后真空包装，即可得到纳米微孔隔热板。

实施例5

先将30Kg高硅氧纤维在叶式高速搅拌机中破碎到1~3mm，然后将100Kg纳米碳化硅粉体加入到高速搅拌机中，在高速搅拌的过程中分别加入39Kg水玻璃与13Kg邻苯二甲酸二丁酯，搅拌至均匀混合；利用干压成型使其成型；成型后的样品的厚度为10mm；控制干燥条件，温度控制在80℃，干燥后真空包装，即可得到纳米微孔隔热板。

Claims

1.一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，其特征在于：

所述制备方法的具体工艺步骤为：

a、先将纤维利用叶式高速搅拌机破碎到1~3mm，然后将碳化硅纳米粉体利用叶式高速搅拌机与破碎后的纤维均匀混合，最后加入结合剂与调节干湿程度的试剂，得到均匀混合的混合体；所述的碳化硅纳米粉体与破碎后的纤维的混合物中，碳化硅纳米粉体与纤维的质量比为1: 0.12~0.3；所述结合剂的加入量为碳化硅纳米粉体与纤维的混合物质量的5~30%，所述调节干湿程度试剂的加入量为碳化硅纳米粉体与纤维的混合物质量的2.5~10 %；

b、对步骤a得到的均匀混合的混合体采用干压成型方式成型，干燥后的成型制品进行真空包装，得到纳米多孔隔热板。

2.如权利要求1所述的一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，其特征在于：所述的叶式高速搅拌机转速在每分钟300~1500转，叶片长度为20~50厘米，叶片宽度为10厘米，叶片经过酚醛树脂浸泡处理。

3.如权利要求1所述的一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，其特征在于：所述的碳化硅纳米粉体的粒径为5~120nm；所述的碳化硅纳米粉体的纯度为99.5%以上。

4.如权利要求1所述的一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，其特征在于：所述的纤维为玻璃纤维、高硅氧纤维中的一种或两种。

5.如权利要求1所述的一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，其特征在于：所述的结合剂为糊精、丙烯酸树脂有机结合剂中的一种或两种，或白炭黑、硅溶胶、水玻璃无机结合剂中的一种或两种。

6.如权利要求1所述的一种碳化硅复合纤维的纳米微孔隔热板的制备方法，其特征在于：所述的调节干湿程度的试剂为乙二醇、乙酰乙酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种。