CN104876512A

CN104876512A - 一种高效绝热材料

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Publication number: CN104876512A
Application number: CN201510277646.9A
Authority: CN
Inventors: 孙祥云; 李伟国; 于祥旭; 刘卫彬; 毛战红; 张甡; 周春岩
Original assignee: MINGFA THERMAL INSULATION MATERIAL CO Ltd LAIZHOU CITY
Current assignee: Guizhou Innovative Light Metal Process Equipment Engineering Technology Research Center Co ltd; LAIZHOU MINGFA THERMAL INSULATION MATERIAL CO.,LTD.; Sishui Mingfa Jinyu Thermal Insulation Material Co.,Ltd.; Yantai Mingfa Aluminum Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2035-05-28
Also published as: CN104876512B

Abstract

本发明是一种高效绝热材料的制法，它包括基质材料和氧化铁粉末，氧化铁粉末占所有材料干基总重的12~34%；所述的基质材料为硅酸钙绝热板中间体或者钙长石中间体或硅酸铝纤维板中间体。实验结果显示，与不添加氧化铁粉末的同类型绝热材料相比，本发明的高效绝热材料导热系数明显降低，显著提高了绝热材料的保温节能效果。

Description

一种高效绝热材料

技术领域

本发明涉及一种高效绝热材料，属于保温节能材料领域。

技术背景

绝热材料由于其具有优良的绝热保温性能，近年来被广泛应用于建材、冶金、电力、化工等高温绝热保温行业。随着社会和经济的发展，节能减排日益成为社会共识。工业窑炉等领域对隔热材料的隔热性能提出了更高的要求，现有普通绝热材料，已经难以满足工业窑炉使用要求。因此制备低导热率的绝热材料是隔热材料的一个重要发展方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种高效绝热材料，通过在普通硅酸钙板、硅酸铝纤维板或钙长石中间体中均匀加入氧化铁粉末作为红外线遮蔽剂，从而有效降低绝热材料的导热系数。

本发明的技术方案如下：

一种高效绝热材料，其特征在于它包括基质材料和氧化铁粉末，氧化铁粉末占所有材料干基总重的12~34 %；所述的基质材料为硅酸钙绝热板中间体或者钙长石中间体或硅酸铝纤维板中间体。

所述的硅酸钙绝热板中间体由100重量份的硅酸钙合成料浆，2~5重量份的玻璃纤维和0~3重量份的纸浆组成；均以干基计重。

所述的钙长石中间体由多种原料混合制备而成，并且CaO:SiO₂:Al₂O₃摩尔比为1:2.0~2.8:1.0~1.4，所述原料包括硅酸钙质材料、硅酸铝质材料、铝酸钙水泥及粘结剂、作为其它含铝材料的矾土、氧化铝和氢氧化铝中的一种或者任意比例的两种或者两种以上；

其中，硅酸钙质材料包括硅酸钙合成料浆和硅灰石；硅酸铝质材料包括硅酸铝纤维和其它硅酸铝质材料，所述其它硅酸铝质材料为焦宝石、蓝晶石、高岭土和莫来石中的一种或者任意比例的两种或者两种以上；所述粘结剂包括纤维素、聚丙烯酰胺中的一种或者两种任意比例的混合和硅溶胶。

所述的钙长石中间体干基配方为：硅酸钙合成料浆干重计8~50 %，硅灰石0~25 %，硅酸铝纤维10~60%，其它硅酸铝质材料8~40 %，铝酸钙水泥5~25 %，作为有机粘结剂的纤维素和聚丙烯酰胺的一种或者任意比例的两种0.1~18 %，硅溶胶干重计2~20 %，其它含铝材料0~40 %。

所述的钙长石中间体按照以下步骤制备而出：首先将硅酸铝纤维用大量的水分散均匀，去掉多余的水，然后加入硅酸钙合成料浆，得到混合料浆；将铝酸钙水泥，其它硅酸铝质材料，硅灰石，其它含铝材料和有机粘结剂混合搅拌均匀，加入到混合料浆中，搅匀，再加入硅溶胶，搅匀；最后经模压成型、烘干成为成品。

所述的硅酸铝纤维板中间体由100重量份的硅酸铝纤维棉，1~5重量份的有机胶和10~20重量份的无机胶组成；所述有机胶为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、纤维素、801胶中的一种；所述无机胶为硅溶胶及其它以硅为主要元素的无机结合剂；均以干基计重。

所述的氧化铁粉末为细度为3~100 μm的晶体粉末。

本发明分别在硅酸钙绝热板、钙长石中间体、硅酸铝纤维板中添加氧化铁晶体粉末，其加入量为材料总干重的12~34 %。低于这个范围，效果不明显，超过这个范围，板材强度明显变差，而增加的绝热效果并不明显。

本发明的积极效果在于：本发明的高效绝热材料是通过在基质材料中加入氧化铁粉末作为红外遮蔽剂，能有效地降低红外辐射，从而降低了隔热材料的导热率，制备出低导热率的高性能隔热材料。

实验结果显示，与现有绝热材料相比较，本发明高效绝热材料导热系数明显降低，显著提高了绝热材料的保温节能效果。

另外，本发明还具有生产工序简单、能耗低、生产成本低的特点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，实施例中除了氧化铁粉末外，其它原料或材料的比例并不限于此。

实施例1

将83 g325目（中位径约47 μm）的氧化铁粉末、11.6 g玻纤、870 g纸浆（干重17.4 g）加入到6824 g（干重580 g）硅酸钙合成料浆中，搅拌均匀，模压成型，在100℃以上烘干。

本实施例中，以干重计，总重692g，氧化铁粉末占总重12%；硅酸钙绝热板中间体中，硅酸钙合成料浆100份，玻璃纤维2份，纸浆3份。

实施例2

将242 g中位径15 μm的氧化铁粉末、22.4 g玻纤加入到5271 g（干重448 g）硅酸钙合成料浆中，搅拌均匀，模压成型，100℃以上烘干。

本实施例中，以干重计，总重712.4g，氧化铁粉末约占总重34%；硅酸钙绝热板中间体中，硅酸钙合成料浆100份，玻璃纤维5份，纸浆0份。

实施例3

将460 g硅酸铝纤维棉加入30倍水中搅成浆料，然后加入172 g 325目（中位径约47 μm）氧化铁粉末、9.2 g聚丙烯酰胺、153 g液体硅溶胶（干重46 g），搅拌均匀成浆，模压成型，100℃以上烘干。

本实施例中，以干重计，总重687.2g，氧化铁粉末约占总重25%；硅酸铝纤维板中间体中，硅酸铝纤维棉100份，聚丙烯酰胺2份，硅溶胶10份。

实施例4

将139 g硅酸铝纤维棉加入30倍水中搅成浆料，然后加入1366 g硅酸钙合成料浆（干料重116 g)、79 g铝酸钙水泥、83.6 g焦宝石、46.5 g纤维素、170 g中位径15 μm的氧化铁粉末，搅拌均匀成浆，最后加入145 g硅溶胶（干料重46.5 g），搅拌均匀成浆，模压成型，100℃以上烘干。

本实施例中，以干重计，总重680.6g，氧化铁粉末约占总重25%；钙长石中间体中，硅酸铝纤维棉约占27.2%，硅酸钙合成料约占22.7%，铝酸钙水泥约占15.5%，作为其它硅酸铝质材料的焦宝石约占16.4%，纤维素约占9.1%，硅溶胶约占9.1%。

对比例1

在实施例1的基础上，去掉氧化铁粉，制成硅酸钙板。

对比例2

在实施例3的基础上，去掉氧化铁粉，制成硅酸铝纤维板。

对比例3

在实施例4的基础上，去掉氧化铁粉，制成钙长石中间体板。

以上实施例制备的绝热材料在不同温度下的导热系数见表1。

表1

从表1中可以看出，加入不同含量的氧化铁后，绝热材料的导热系数有了显著降低，且温度越高降幅越大。

对硅酸钙板而言，200℃时，导热系数降低10.3~13.8 %；300℃时，降低16.2~17.6 %；400℃时，降低18.7~22.5 %；600℃时，降低25.0~29.4 %。

对硅酸铝纤维板而言，200℃时，导热系数降低11.1 %；300℃时，降低18.2 %；400℃时，降低19.7 %；600℃时，降低23.2 %。

对钙长石中间体而言，200℃时，导热系数降低10.8 %；300℃时，降低16.6 %；400℃时，降低18.9 %；600℃时，降低20.6 %。

以下是钙长石中间体的制备例。

钙长石中间体制备例1

取硅酸铝纤维210 g用大量的水分散后去掉多余的水，制得硅酸铝纤维浆900 g，然后加入作为硅酸钙合成料的硅酸钙合成料浆1772 g（固体物含量8.1 %，下同，干重143.5 g），得到混合液。

将铝酸钙水泥210 g，硅灰石210 g，焦宝石210 g，蓝晶石140g，纤维素140 g搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入液体硅溶胶435 g（固体物含量32 %，下同，干重139.2 g），搅拌均匀，加压成型，100℃以上烘干。

钙长石中间体制备例2

取硅酸铝纤维420 g用大量的水分散后去掉多余的水，制得硅酸铝纤维浆1800 g，然后加入作为硅酸钙合成料的硅酸钙合成料浆3444 g（干重279.0 g），得到混合液。

将铝酸钙水泥308 g，焦宝石252 g，纤维素140 g搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入硅溶胶435 g（干重139.2 g），搅拌均匀，加压成型，100℃以上烘干。

钙长石中间体制备例3

取硅酸铝纤维280 g用大量的水分散后去掉多余的水，制得硅酸铝纤维浆1000 g，然后加入作为硅酸钙合成料的硅酸钙合成料浆1772g（干重143.5 g），得到混合液。

将铝酸钙水泥140 g，硅灰石210 g，焦宝石280 g，氢氧化铝粉210 g，聚丙烯酰胺2 g，搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入硅溶胶435 g（干重139.2 g），搅拌均匀，加压成型，100℃以上烘干。

钙长石中间体制备例4

取硅酸铝纤维350 g用大量的水分散后去掉多余的水，制得硅酸铝纤维浆1500 g，然后加入作为硅酸钙合成料的硅酸钙合成料浆4305 g（干重348.7 g），得到混合液。

将铝酸钙水泥140 g，硅灰石140 g，莫来石140 g，矾土140 g，纤维素140 g搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入硅溶胶435 g（干重139.2 g），搅拌均匀，加压成型，100℃以上烘干。

钙长石中间体制备例5

取硅酸铝纤维210 g用大量的水分散后去掉多余的水，制得硅酸铝纤维浆900 g，然后加入作为硅酸钙合成料的硅酸钙合成料浆3444 g（干重279.0 g），得到混合液。

将铝酸钙水泥280 g，硅灰石140 g，高岭土140 g，氧化铝粉210 g，纤维素140 g，搅拌均匀后，一起加入所述混合溶液中，最后加入硅溶胶435 g（干重139.2 g），搅拌均匀，加压成型，100℃以上烘干。

本发明所用原材料要求如下：

硅酸钙合成料浆：硅酸钙合成料浆为生产符合GB/T 10699《硅酸钙绝热制品》标准要求的硅酸钙绝热制品的中间过程材料，是一种浆体，其钙硅摩尔比为0.90~1.05。

硅酸铝纤维：满足GB/T3003-2006《耐火材料陶瓷纤维及制品》要求硅酸铝纤维棉，最好为甩丝棉。

铝酸钙水泥：Al₂O₃≥53 %

焦宝石，粉状，细于100目，Al₂O₃≥40 %。

蓝晶石，粉状，细于100目，Al₂O₃≥48 %。

高岭土，粉状，细于100目，Al₂O₃≥40 %。

莫来石，粉状，细于100目，Al₂O₃≥45 %。

矾土，粉状，细于100目，Al₂O₃≥55 %。

氧化铝，粉状，细于100目，工业级。

氢氧化铝，粉状，细于100目，工业级。

硅灰石，粉状，最好是针状粉。

氧化铁：晶体，粉末，细度为3~100 μm。

玻璃纤维：长0.5~3 cm短切无捻玻璃纤维。

纸浆：普通造纸用木浆或竹浆，使用前用水分散均匀。

纤维素、聚丙烯酰胺：粉状。

硅溶胶，液体，固体物含量≥28 %。

Claims

1.一种高效绝热材料，其特征在于它包括基质材料和氧化铁粉末，氧化铁粉末占所有材料干基总重的12~34 %；所述的基质材料为硅酸钙绝热板中间体或者钙长石中间体或硅酸铝纤维板中间体。

2.如权利要求1所述的高效绝热材料，其特征在于：所述的硅酸钙绝热板中间体由100重量份的硅酸钙合成料浆，2~5重量份的玻璃纤维和0~3重量份的纸浆组成；均以干基计重。

3.如权利要求1所述的高效绝热材料，其特征在于：所述的钙长石中间体由多种原料混合制备而成，并且CaO:SiO₂:Al₂O₃摩尔比为1:2.0~2.8:1.0~1.4，所述原料包括硅酸钙质材料、硅酸铝质材料、铝酸钙水泥及粘结剂、作为其它含铝材料的矾土、氧化铝和氢氧化铝中的一种或者任意比例的两种或者两种以上；

4.如权利要求3所述的高效绝热材料，其特征在于所述的钙长石中间体干基配方为：硅酸钙合成料浆干重计8~50 %，硅灰石0~25 %，硅酸铝纤维10~60%，其它硅酸铝质材料8~40 %，铝酸钙水泥5~25 %，作为有机粘结剂的纤维素和聚丙烯酰胺的一种或者任意比例的两种0.1~18 %，硅溶胶干重计2~20 %，其它含铝材料0~40 %。

5.权利要求4所述的高效绝热材料，其特征在于按照以下步骤制备而出：首先将硅酸铝纤维用大量的水分散均匀，去掉多余的水，然后加入硅酸钙合成料浆，得到混合料浆；将铝酸钙水泥，其它硅酸铝质材料，硅灰石，其它含铝材料和有机粘结剂混合搅拌均匀，加入到混合料浆中，搅匀，再加入硅溶胶，搅匀；最后经模压成型、烘干成为成品。

6.如权利要求1所述的高效绝热材料，其特征在于：所述的硅酸铝纤维板中间体由100重量份的硅酸铝纤维棉，1~5重量份的有机胶和10~20重量份的无机胶组成；所述有机胶为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、纤维素、801胶中的一种；所述无机胶为硅溶胶及其它以硅为主要元素的无机结合剂；均以干基计重。

7.如权利要求1或2或3或4或5或6所述的高效绝热材料，其特征在于：所述的氧化铁粉末为细度为3~100 μm的晶体粉末。