CN107954639A - 纳米铝镁质保温隔热毡材及其制备方法 - Google Patents

纳米铝镁质保温隔热毡材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及保温材料技术领域，具体涉及一种纳米铝镁质保温隔热毡材及其制备方法，其至少由以下重量份计的原料制备得到：保温纤维95～110份、二氧化硅5～20份、烷基硅烷1～10份、树脂乳液1～10份以及水95～110份。其中，保温纤维至少包括氧化铝纤维和氧化镁纤维，二氧化硅包括介孔二氧化硅和二氧化硅溶胶中的一种或两种。其制备方法包括：按上述比例将二氧化硅、烷基硅烷、树脂乳液、着色剂以及水分散在保温纤维制备的纤维毡中，并进行加温固化。该纳米铝镁质保温隔热毡材具有良好的机械性能和高效的保温隔热效果，同时又满足健康和环保的要求，避免了使用石棉等不符合环保要求的材料。

Description

纳米铝镁质保温隔热毡材及其制备方法
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域，具体而言，涉及一种纳米铝镁质保温隔热毡材及其制备方法。
背景技术
现在人们的环保及健康意识有了很大的提高，许多传统保温材料如石棉制品，硅酸铝制品等由于具有潜在致癌性而受到高度关注，其应用范围受到极大的限制，特别是许多公共建筑和交通工具所使用的保温材料，由于涉及公共健康，已经限制不符合环保和健康要求产品的使用。
因此，亟需一种具有良好的机械性能和高效的保温隔热效果，同时又满足健康和环保的要求的保温材料。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种纳米铝镁质保温隔热毡材，其具有良好的机械性能和高效的保温隔热效果，同时又满足健康和环保的要求。
本发明的第二个目的在于提供一种纳米铝镁质保温隔热毡材的制备方法，以制备得到的纳米铝镁质保温隔热毡材具有良好的机械性能和高效的保温隔热效果，同时又满足健康和环保的要求。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提供的一种纳米铝镁质保温隔热毡材，其至少由以下重量份计的原料制备得到：保温纤维95～110份、二氧化硅5～20份、烷基硅烷1～10份、树脂乳液1～10份以及水95～110份。其中，保温纤维至少包括氧化铝纤维和氧化镁纤维，二氧化硅包括介孔二氧化硅和二氧化硅溶胶中的一种或两种。
本发明还涉及上述纳米铝镁质保温隔热毡材的制备方法，其包括：按上述比例将二氧化硅、烷基硅烷、树脂乳液、着色剂以及水分散在保温纤维制备的纤维毡中，并进行加温固化。
通过将氧化镁纤维和氧化铝纤维和具有纳米孔结构的二氧化硅复合成保温隔热毡材，使得具有良好的机械性能和高效的保温隔热效果，同时又满足健康和环保的要求，避免了使用石棉等不符合环保要求的材料。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施方式或实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施方式的纳米铝镁质保温隔热毡材及其制备方法进行具体说明。
本发明的一些实施方式提供的纳米铝镁质保温隔热毡材，按重量计其至少包括以下原料：保温纤维95～110份，或95～105份，或98～102份；二氧化硅5～20份，或5～15份，或8～12份；烷基硅烷1～10份，或1～8份，或2～6份；树脂乳液1～10份，或1～8份，或2～6份和水95～110份，或95～105份，或98～102份。
本发明的一些实施方式提供的一种纳米铝镁质保温隔热毡材，其至少由以下重量份计的原料制备得到：保温纤维95～110份、二氧化硅5～20份、烷基硅烷1～10份、树脂乳液1～10份以及水95～110份。
其中，保温纤维至少包括氧化铝纤维和氧化镁纤维，二氧化硅包括介孔二氧化硅和二氧化硅溶胶中的一种或两种。需要说明的是，介孔二氧化硅又名纳米孔二氧化硅，二氧化硅溶胶又名溶胶二氧化硅。
氧化铝纤维是一种主要成分为氧化铝的多晶质无机纤维，氧化铝纤维导热率、加热收缩率和热容都较低。氧化镁纤维和氧化铝纤维都具有环保，健康的特性，同时还具有耐高温，低导热系数的特点，越来越收到人们的重视。发明人发现将介孔二氧化硅和/或二氧化硅溶胶与氧化镁纤维和氧化铝纤维复合在一起，使得介孔二氧化硅和/或二氧化硅溶胶分散在氧化镁纤维和氧化铝纤维中，得到保温隔热毡材，该保温隔热毡材具有良好的机械性能和高效的保温隔热效果，同时可满足健康和环保的要求。
本发明的一些实施方式的还提供了纳米铝镁质保温隔热毡材，其至少由以下重量份计的原料制备得到：保温纤维95～110份、二氧化硅5～20份、烷基硅烷1～10份、树脂乳液1～10份、着色剂0.1～2份以及水95～110份。
根据一些实施方式，保温纤维包括碳纤维、芳纶纤维、氧化硅纤维和玄武岩纤维中的至少一种和氧化铝纤维以及氧化镁纤维。例如，保温纤维可以包括碳纤维、氧化铝纤维以及氧化镁纤维，也可以包括氧化硅纤维、氧化铝纤维以及氧化镁纤维，也可以是碳纤维、芳纶纤维氧化铝纤维以及氧化镁纤维等。一些实施方式中，氧化铝纤维以及氧化镁纤维的质量比为0.1～10：1，优选0.5～5：1，更优选0.6～3：1。
根据一些实施方式，保温纤维的纤维直径为3～10微米，优选3～8微米，更优选3～6微米；保温纤维的纤维长度为20～100毫米，优选20～80毫米，更优选20～60毫米。保温纤维保持上述超细的状态时，二氧化硅与保温纤维能够更好地结合在一起，二氧化硅的分散更加均匀，进而达到的隔热效果以及机械性能更好。
根据一些实施方式，烷基硅烷包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷中的至少一种，例如，烷基硅烷可以是甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷或辛基三乙氧基硅烷，也可以是甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷中的两种或三种，例如，烷基硅烷可以是甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷的混合物，或甲基三乙氧基硅烷和乙基三乙氧基硅烷的混合物，或乙基三乙氧基硅烷和丁基三乙氧基硅烷的混合物，或甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和乙基三乙氧基硅烷的混合物，或甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷和丁基三乙氧基硅烷的混合物等。
上述的烷基硅烷能够起到交联剂的作用，使得二氧化硅能够更好地与保温纤维进行分散结合，并且在加温固化后能够得到更好的隔热效果。
根据一些实施方式，树脂乳液包括丙烯酸乳液、硅丙乳液、醋酸乙烯酯乳液和丁基乳液中的至少一种。例如，树脂乳液可以为丙烯酸乳液，或硅丙乳液，或醋酸乙烯酯乳液，或丁基乳液，或丙烯酸乳液和硅丙乳液的混合物，或醋酸乙烯酯乳液和丁基乳液的混合物等。树脂乳液能够很好对对保温纤维之间的间隙进行填充和结合在一起，固化后能够使得得到的保温隔热毡材的机械性能以及隔热效果更好。
根据一些实施方式，着色剂包括铁红、铁黄、钛黄、钴蓝和铬绿中的至少一种，例如，着色剂为铁红、铁黄、钛黄、钴蓝和铬绿中的任意一种，或者着色剂为铁红和铁黄的混合物，或铁红和钛黄的混合物，或钛黄、钴蓝和铬绿的混合物。
通过上述着色剂使得能够很好地在分散和固化过程中对纤维毡上色，且色彩均匀，环保健康。
本发明的一些实施方式还提供了一种上述纳米铝镁质保温隔热毡材的制备方法，其包括：按照上述各原料的配比，将二氧化硅、烷基硅烷、树脂乳液、着色剂以及水分散在保温纤维制备的纤维毡中，并进行加温固化。
根据一些实施方式，当二氧化硅包括介孔二氧化硅时，按比例将保温纤维与介孔二氧化硅的混合物通过无纺针刺毡连续生产工艺制备得到纤维毡，其中，无纺针刺毡连续生产工艺是将混合物依次通过梳棉机、铺网机、针刺机，进一步地，在生产过程中，调整铺网层数和速度，以使纤维毡的密度为1000～2000g/m2。通过上述工艺生产过程可以使得介孔二氧化硅能够与保温纤维共同形成纤维毡，其结合更加稳定。一些实施方式中，将保温纤维和介孔二氧化硅按配方比例投入到混料机中进行混合均匀，混合时间为20～40分钟。
根据一些实施方式，当二氧化硅仅为介孔二氧化硅时，按照比例将保温纤维与介孔二氧化硅的混合物通过无纺针刺毡连续生产工艺制备得到纤维毡，其中，无纺针刺毡连续生产工艺是将混合物依次通过梳棉机、铺网机、针刺机，进一步地，在生产过程中，调整铺网层数和速度，以使纤维毡的密度为1000～2000g/m2。再将烷基硅烷、树脂乳液和水混合均匀得到的喷淋乳液喷淋到纤维毡上，然后进行加温固化。
根据一些实施方式，当二氧化硅仅包括二氧化硅溶胶时，将保温纤维通过无纺针刺毡连续生产工艺制备得到纤维毡，其中，无纺针刺毡连续生产工艺是将混合物依次通过梳棉机、铺网机、针刺机，进一步地，在生产过程中，调整铺网层数和速度，以使纤维毡的密度为1000～2000g/m2。再将二氧化硅溶胶、烷基硅烷、树脂溶液和水的混合液喷淋在纤维毡上，然后进行加温固化。
根据一些实施方式，当二氧化硅包括介孔二氧化硅和二氧化硅溶胶时，纳米铝镁质保温隔热毡材的制备方法包括：按照比例将保温纤维与介孔二氧化硅的混合物通过无纺针刺毡连续生产工艺制备得到纤维毡，其中，无纺针刺毡连续生产工艺是将混合物依次通过梳棉机、铺网机、针刺机，进一步地，在生产过程中，调整铺网层数和速度，以使纤维毡的密度为1000～2000g/m2。再将二氧化硅溶胶、烷基硅烷、树脂溶液和水的混合液喷淋在保温纤维经针刺得到的纤维毡上。
根据一些实施方式，加温固化是将纤维毡烘干水分，进行烘干的温度为100～120℃，烘干时间为20～60分钟。
根据本发明的一些实施方式提供的纳米铝镁质保温隔热毡材的制备方法，其包括：
(1)、把保温纤维和介孔二氧化硅按配方比例投入到纤维混料机混合均匀，混合时间为20～40分钟。
(2)、把混合后的纤维混合物投入无纺针刺毡连续生产线中，通过梳棉机，铺网机，针刺机得到的连续针刺的纤维毡进入传送带，调整铺网层数和速度，调整毡的密度为1000～2000克/平方米。
(3)、把二氧化硅溶胶，烷基硅烷，树脂乳液，着色剂按配方比例加入水中混合均匀，得到喷淋乳液。
(4)、把步骤(3)得到的喷淋乳液均匀喷淋在步骤(2)得到的在传送带上的半成品连续针刺毡上。
(5)、步骤(4)得到的针刺毡被传送进入烘房中烘干水分，烘烤温度100-120℃，调整停留时间为20-60分钟。
(6)、通边，卷辊得到成品一种纳米铝镁质保温隔热毡材。
通过上面的工艺过程把介孔二氧化硅和二氧化硅溶胶等具有纳米结构的材料均匀分散在符合环保和健康要求的超细纤维毡中，并通过加温固化在保温毡材中，从而形成具有纳米结构的保温隔热毡材。该保温隔热毡材符合环保和健康要求，柔韧不易破损，使用寿命长，保温效果好，导热系数低，是传统保温隔热材料的理想升级换代产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例的一种纳米铝镁质保温隔热毡材，由以下重量份计的原料制备得到：氧化铝纤维90份、氧化镁纤维10份、二氧化硅溶胶5份、甲基三甲氧基硅烷1份、丙烯酸乳液1份以及水100份。其中，氧化铝纤维的直径是10μm，纤维长度是100mm。氧化镁纤维的直径是10μm，纤维长度是20mm。
上述纳米铝镁质保温隔热毡材可通过包括下述步骤的方法制备：
(1)、把氧化铝纤维，氧化镁纤维，按配方比例投入到纤维混料机混合均匀，混合时间为20分钟。
(2)、把混合后的纤维混合物投入无纺针刺毡连续生产线中，通过梳棉机，铺网机，针刺机得到的连续针刺的纤维毡进入传送带，调整铺网层数和速度，调整毡的密度为1000克/平方米。
(3)、把溶胶二氧化硅甲基三甲氧基硅烷、丙烯酸乳液按配方比例加入水中混合均匀，得到喷淋乳液。
(4)、把步骤(3)得到的喷淋乳液均匀喷淋在步骤(2)得到的在传送带上的半成品连续针刺毡上。
(5)、步骤(4)得到的针刺毡被传送进入烘房中烘干水分，烘烤温度100℃，调整停留时间为60分钟；
(6)、通过切边，卷辊得到成品一种纳米铝镁质保温隔热毡材。
实施例2
本实施例的一种纳米铝镁质保温隔热毡材，由以下重量份计的原料制备得到：氧化铝纤维80份、氧化镁纤维25份、介孔二氧化硅10份、二氧化硅溶胶10份、甲基三甲氧基硅烷10份、丙烯酸乳液10份、钴蓝2份以及水100份。其中，氧化铝纤维的直径是3μm，纤维长度是60mm。氧化镁纤维的直径是10μm，纤维长度是40mm。
上述纳米铝镁质保温隔热毡材可通过包括下述步骤的方法制备：
(1)、把氧化铝纤维、氧化镁纤维和介孔二氧化硅按配方比例投入到纤维混料机混合均匀，混合时间为40分钟。
(2)、把混合后的纤维混合物投入无纺针刺毡连续生产线中，通过梳棉机，铺网机，针刺机得到的连续针刺的纤维毡进入传送带，调整铺网层数和速度，调整毡的密度为2000克/平方米。
(3)、把溶胶二氧化硅甲基三甲氧基硅烷、丙烯酸乳液和钴蓝按配方比例加入水中混合均匀，得到喷淋乳液。
(4)、把步骤(3)得到的喷淋乳液均匀喷淋在步骤(2)得到的在传送带上的纤维毡上。
(5)、步骤(4)得到的针刺毡被传送进入烘房中烘干水分，烘烤温度120℃，调整停留时间为20分钟；
(6)、通过切边，卷辊得到成品一种纳米铝镁质保温隔热毡材。
实施例3
本实施例的一种纳米铝镁质保温隔热毡材，由以下重量份计的原料制备得到：氧化铝纤维70份、氧化镁纤维25份、介孔二氧化硅2份、二氧化硅溶胶5份、甲基三乙氧基硅烷3份、硅丙乳液3份、铁黄0.5份以及水95份。其中，氧化铝纤维的直径是8μm，纤维长度是70mm。氧化镁纤维的直径是5μm，纤维长度是40mm。
上述纳米铝镁质保温隔热毡材可通过包括下述步骤的方法制备：
(1)、把氧化铝纤维、氧化镁纤维和介孔二氧化硅按配方比例投入到纤维混料机混合均匀，混合时间为30分钟。
(2)、把混合后的纤维混合物投入无纺针刺毡连续生产线中，通过梳棉机，铺网机，针刺机得到的连续针刺的纤维毡进入传送带，调整铺网层数和速度，调整毡的密度为1500克/平方米。
(3)、把二氧化硅溶胶、甲基三乙氧基硅烷、硅丙乳液和铁黄按配方比例加入水中混合均匀，得到喷淋乳液。
(4)、把步骤(3)得到的喷淋乳液均匀喷淋在步骤(2)得到的在传送带上的纤维毡上。
(5)、步骤(4)得到的针刺毡被传送进入烘房中烘干水分，烘烤温度120℃，调整停留时间为20分钟；
(6)、通过切边，卷辊得到成品一种纳米铝镁质保温隔热毡材。
实施例4
本实施例的一种纳米铝镁质保温隔热毡材，由以下重量份计的原料制备得到：氧化铝纤维60份、氧化镁纤维50份、介孔二氧化硅5份、二氧化硅溶胶3份、甲基三乙氧基硅烷3份、乙基三乙氧基硅烷5份、醋酸乙烯酯乳液5份、铁黄0.5份、铁红0.5份以及水105份。其中，氧化铝纤维的直径是7μm，纤维长度是80mm。氧化镁纤维的直径是5μm，纤维长度是40mm。
上述纳米铝镁质保温隔热毡材可通过包括下述步骤的方法制备：
(1)、把氧化铝纤维、氧化镁纤维和介孔二氧化硅按配方比例投入到纤维混料机混合均匀，混合时间为35分钟。
(2)、把混合后的纤维混合物投入无纺针刺毡连续生产线中，通过梳棉机，铺网机，针刺机得到的连续针刺的纤维毡进入传送带，调整铺网层数和速度，调整毡的密度为1600克/平方米。
(3)、把二氧化硅溶胶、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、醋酸乙烯酯乳液、铁黄和铁红按配方比例加入水中混合均匀，得到喷淋乳液。
(4)、把步骤(3)得到的喷淋乳液均匀喷淋在步骤(2)得到的在传送带上的纤维毡上。
(5)、步骤(4)得到的针刺毡被传送进入烘房中烘干水分，烘烤温度115℃，调整停留时间为50分钟；
(6)、通过切边，卷辊得到成品一种纳米铝镁质保温隔热毡材。
实施例5
本实施例的一种纳米铝镁质保温隔热毡材，由以下重量份计的原料制备得到：氧化铝纤维50份、氧化镁纤维50份、介孔二氧化硅4份、二氧化硅溶胶2份、甲基三乙氧基硅烷2份、丁基三乙氧基硅烷3份、丁基乳液4份、钛黄0.2份、铬绿0.4份以及水100份。其中，氧化铝纤维的直径是4μm，纤维长度是60mm。氧化镁纤维的直径是6μm，纤维长度是40mm。
上述纳米铝镁质保温隔热毡材可通过包括下述步骤的方法制备：
(1)、把氧化铝纤维、氧化镁纤维和介孔二氧化硅按配方比例投入到纤维混料机混合均匀，混合时间为35分钟。
(2)、把混合后的纤维混合物投入无纺针刺毡连续生产线中，通过梳棉机，铺网机，针刺机得到的连续针刺的纤维毡进入传送带，调整铺网层数和速度，调整毡的密度为1400克/平方米。
(3)、把二氧化硅溶胶、甲基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、丁基乳液、钛黄和铬绿按配方比例加入水中混合均匀，得到喷淋乳液。
(4)、把步骤(3)得到的喷淋乳液均匀喷淋在步骤(2)得到的在传送带上的纤维毡上。
(5)、步骤(4)得到的针刺毡被传送进入烘房中烘干水分，烘烤温度115℃，调整停留时间为50分钟；
(6)、通过切边，卷辊得到成品一种纳米铝镁质保温隔热毡材。
实施例6
本实施例的一种纳米铝镁质保温隔热毡材，由以下重量份计的原料制备得到：氧化铝纤维40份、氧化镁纤维62份、介孔二氧化硅5份、二氧化硅溶胶1份、乙基三乙氧基硅烷3份、辛基三乙氧基硅烷1份、硅丙乳液4份、铁黄0.2份、铁红0.1份以及水100份。其中，氧化铝纤维的直径是4μm，纤维长度是60mm。氧化镁纤维的直径是6μm，纤维长度是40mm。
上述纳米铝镁质保温隔热毡材可通过包括下述步骤的方法制备：
(1)、把氧化铝纤维、氧化镁纤维和介孔二氧化硅按配方比例投入到纤维混料机混合均匀，混合时间为36分钟。
(2)、把混合后的纤维混合物投入无纺针刺毡连续生产线中，通过梳棉机，铺网机，针刺机得到的连续针刺的纤维毡进入传送带，调整铺网层数和速度，调整毡的密度为1350克/平方米。
(3)、把二氧化硅溶胶、乙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、硅丙乳液、铁黄和铁红按配方比例加入水中混合均匀，得到喷淋乳液。
(4)、把步骤(3)得到的喷淋乳液均匀喷淋在步骤(2)得到的在传送带上的纤维毡上。
(5)、步骤(4)得到的针刺毡被传送进入烘房中烘干水分，烘烤温度116℃，调整停留时间为52分钟。
(6)、通过切边，卷辊得到成品一种纳米铝镁质保温隔热毡材。
实施例7
本实施例的一种纳米铝镁质保温隔热毡材，由以下重量份计的原料制备得到：氧化铝纤维20份、氧化镁纤维80份、介孔二氧化硅6份、二氧化硅溶胶1份、乙基三乙氧基硅烷2份、辛基三乙氧基硅烷1份、硅丙乳液3.5份、铁黄0.1份、铁红0.1份以及水100份。其中，氧化铝纤维的直径是4μm，纤维长度是60mm。氧化镁纤维的直径是6μm，纤维长度是40mm。
上述纳米铝镁质保温隔热毡材可通过包括下述步骤的方法制备：
(1)、把氧化铝纤维、氧化镁纤维和介孔二氧化硅按配方比例投入到纤维混料机混合均匀，混合时间为34分钟。
(2)、把混合后的纤维混合物投入无纺针刺毡连续生产线中，通过梳棉机，铺网机，针刺机得到的连续针刺的纤维毡进入传送带，调整铺网层数和速度，调整毡的密度为1550克/平方米。
(3)、把二氧化硅溶胶、乙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、硅丙乳液、铁黄和铁红按配方比例加入水中混合均匀，得到喷淋乳液。
(4)、把步骤(3)得到的喷淋乳液均匀喷淋在步骤(2)得到的在传送带上的纤维毡上。
(5)、步骤(4)得到的针刺毡被传送进入烘房中烘干水分，烘烤温度116℃，调整停留时间为53分钟。
(6)、通过切边，卷辊得到成品一种纳米铝镁质保温隔热毡材。
实施例8
本实施例的一种纳米铝镁质保温隔热毡材，由以下重量份计的原料制备得到：氧化铝纤维25份、氧化镁纤维75份、介孔二氧化硅7份、二氧化硅溶胶1份、乙基三乙氧基硅烷2份、辛基三乙氧基硅烷1份、硅丙乳液3.5份、铁黄0.1份、铁红0.1份以及水100份。其中，氧化铝纤维的直径是4μm，纤维长度是60mm。氧化镁纤维的直径是6μm，纤维长度是50mm。
上述纳米铝镁质保温隔热毡材可通过包括下述步骤的方法制备：
(1)、把氧化铝纤维、氧化镁纤维和介孔二氧化硅按配方比例投入到纤维混料机混合均匀，混合时间为30分钟。
(2)、把混合后的纤维混合物投入无纺针刺毡连续生产线中，通过梳棉机，铺网机，针刺机得到的连续针刺的纤维毡进入传送带，调整铺网层数和速度，调整毡的密度为1650克/平方米。
(3)、把二氧化硅溶胶、乙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、硅丙乳液、铁黄和铁红按配方比例加入水中混合均匀，得到喷淋乳液。
(4)、把步骤(3)得到的喷淋乳液均匀喷淋在步骤(2)得到的在传送带上的纤维毡上。
(5)、步骤(4)得到的针刺毡被传送进入烘房中烘干水分，烘烤温度115℃，调整停留时间为50分钟。
(6)、通过切边，卷辊得到成品一种纳米铝镁质保温隔热毡材。
实施例9
本实施例的一种纳米铝镁质保温隔热毡材，由以下重量份计的原料制备得到：氧化铝纤维10份、氧化镁纤维90份、介孔二氧化硅5.5份、二氧化硅溶胶2份、乙基三乙氧基硅烷2份、辛基三乙氧基硅烷1份、丙烯酸乳液4份、铁黄0.1份、铁红0.1份以及水100份。其中，氧化铝纤维的直径是4μm，纤维长度是60mm。氧化镁纤维的直径是6μm，纤维长度是50mm。
上述纳米铝镁质保温隔热毡材可通过包括下述步骤的方法制备：
(1)、把氧化铝纤维、氧化镁纤维和介孔二氧化硅按配方比例投入到纤维混料机混合均匀，混合时间为30分钟。
(2)、把混合后的纤维混合物投入无纺针刺毡连续生产线中，通过梳棉机，铺网机，针刺机得到的连续针刺的纤维毡进入传送带，调整铺网层数和速度，调整毡的密度为1500克/平方米。
(3)、把二氧化硅溶胶、乙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、丙烯酸乳液、铁黄和铁红按配方比例加入水中混合均匀，得到喷淋乳液。
(4)、把步骤(3)得到的喷淋乳液均匀喷淋在步骤(2)得到的在传送带上的纤维毡上。
(5)、步骤(4)得到的针刺毡被传送进入烘房中烘干水分，烘烤温度115℃，调整停留时间为50分钟。
(6)、通过切边，卷辊得到成品一种纳米铝镁质保温隔热毡材。
实施例10
本实施例的一种纳米铝镁质保温隔热毡材，由以下重量份计的原料制备得到：氧化铝纤维15份、氧化镁纤维85份、介孔二氧化硅6份、二氧化硅溶胶2份、乙基三乙氧基硅烷2份、辛基三乙氧基硅烷1份、丙烯酸乳液3份、铁黄0.1份、铁红0.1份以及水100份。其中，氧化铝纤维的直径是3μm，纤维长度是70mm。氧化镁纤维的直径是9μm，纤维长度是20mm。
上述纳米铝镁质保温隔热毡材可通过包括下述步骤的方法制备：
(1)、把氧化铝纤维、氧化镁纤维和介孔二氧化硅按配方比例投入到纤维混料机混合均匀，混合时间为35分钟。
(2)、把混合后的纤维混合物投入无纺针刺毡连续生产线中，通过梳棉机，铺网机，针刺机得到的连续针刺的纤维毡进入传送带，调整铺网层数和速度，调整毡的密度为1400克/平方米。
(3)、把二氧化硅溶胶、乙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、丙烯酸乳液、铁黄和铁红按配方比例加入水中混合均匀，得到喷淋乳液。
(4)、把步骤(3)得到的喷淋乳液均匀喷淋在步骤(2)得到的在传送带上的纤维毡上。
(5)、步骤(4)得到的针刺毡被传送进入烘房中烘干水分，烘烤温度115℃，调整停留时间为50分钟。
(6)、通过切边，卷辊得到成品一种纳米铝镁质保温隔热毡材。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处仅在于，其原料不含烷基硅烷、树脂乳液以及着色剂。
对比例2
本对比例与实施例2的不同之处仅在于，其以碳纤维替换氧化镁纤维。
对比例3
本对比例与实施例2的不同之处仅在于，其以芳纶纤维替换氧化镁纤维。
对比例4
市场购买岩棉保温隔热毡材。
对比例5
市场购买硅酸铝保温隔热毡材。
按《GB/T 10294绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热办法》测定实施例1-10以及对比例1-5所得材料的导热系数，结果如表1所示。
表1对比例和各实施例试制样品导热系数测试结果
从表1的测试结果可以看出，传统的保温隔热材料如岩棉和硅酸铝纤维毡的导热系数比较高，接近0.05W/(m.K)，本发明专利所获得的保温隔热毡的导热系数低，各实施例平均导热系数为0.0273W/(m.K)。
通过对比例1与实施例1的对比可以看出，烷基硅烷和树脂乳液对其导热性能的影响较大。通过对比例2与实施例2以及对比例3与实施例3的对比可以看出，同时含有氧化铝纤维和氧化镁纤维时比含有其中一种纤维时的隔热性能要好。进一步地，从各实施例的对比可以看出，纳米结构的引入，是材料导热系数降低的关键，特别是介孔二氧化硅的加入，附着在纤维的表面，使纤维能更好的分散，避免了成束的纤维导致传热加快，导热系数增大，且纤维间的空隙被介孔二氧化硅封堵，空气不易在毡材内自由流动，所以保温效果好，导热系数低。并且不同配方，导热系数不一样，这还反映了一个问题，就是合理的配方，能有效地分散纤维，同时能完整地保留纳米二氧化硅的纳米结构，纳米结构越完整，材料的导热系数越低，保温效果越好。
综上所述，通过将氧化镁纤维和氧化铝纤维和具有纳米孔结构的二氧化硅复合成保温隔热毡材，使得具有良好的机械性能和高效的保温隔热效果，同时又满足健康和环保的要求，避免了使用石棉等不符合环保要求的材料。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种纳米铝镁质保温隔热毡材，其特征在于，其至少由以下重量份计的原料制备得到：
其中，所述保温纤维至少包括氧化铝纤维和氧化镁纤维，所述二氧化硅包括介孔二氧化硅和二氧化硅溶胶中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的纳米铝镁质保温隔热毡材，其特征在于，所述保温纤维还包括碳纤维、芳纶纤维、氧化硅纤维和玄武岩纤维中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的纳米铝镁质保温隔热毡材，其特征在于，所述保温纤维的纤维直径为3～10微米，优选3～8微米，更优选3～6微米；所述保温纤维的纤维长度为20～100毫米，优选20～80毫米，更优选20～60毫米。
4.根据权利要求1所述的纳米铝镁质保温隔热毡材，其特征在于，所述烷基硅烷包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的纳米铝镁质保温隔热毡材，其特征在于，所述树脂乳液包括丙烯酸乳液、硅丙乳液、醋酸乙烯酯乳液和丁基乳液中的至少一种。
优选地，所述原料还包括0.1～2重量份的着色剂，所述着色剂包括铁红、铁黄、钛黄、钴蓝和铬绿中的至少一种。
6.如权利要求1～5任意一项所述的纳米铝镁质保温隔热毡材的制备方法，其特征在于，其包括：将所述二氧化硅、所述烷基硅烷、所述树脂乳液、所述着色剂以及所述水分散在所述保温纤维制备的纤维毡中，并进行加温固化。
7.根据权利要求6所述的纳米铝镁质保温隔热毡材的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅包括所述介孔二氧化硅时，将所述保温纤维与所述介孔二氧化硅的混合物通过无纺针刺毡连续生产工艺制备得到所述纤维毡，优选地，所述无纺针刺毡连续生产工艺是将所述混合物依次通过梳棉机、铺网机、针刺机，进一步优选地，调整铺网层数和速度，以使所述纤维毡的密度为1000～2000g/m2。
8.根据权利要求7所述的纳米铝镁质保温隔热毡材的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅还包括二氧化硅溶胶时，将所述二氧化硅溶胶、所述烷基硅烷、所述树脂溶液和所述水的混合液喷淋在所述纤维毡上。
9.根据权利要求6所述的纳米铝镁质保温隔热毡材的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅为二氧化硅溶胶时，将所述二氧化硅溶胶、所述烷基硅烷、所述树脂溶液和所述水的混合液喷淋在所述保温纤维经针刺得到的纤维毡上。
10.根据权利要求6所述的纳米铝镁质保温隔热毡材的制备方法，加温固化是将所述纤维毡烘干水分，进行烘干的温度为100～120℃，烘干时间为20～60分钟。
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