CN110194649A - 氧化铝纳米隔热材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种氧化铝纳米隔热材料及其制备方法，该氧化铝纳米隔热材料主要包括：纳米氧化铝、遮光剂和增强纤维。本发明的氧化铝纳米隔热材料可以长期使用在温度1100℃以上的条件下，最高可达1200℃。该材料在800℃时的导热系数仅为0.045W/(m·K)，在900℃时的导热系数仅为0.046W/(m·K)，在1000℃时的导热系数仅为0.048W/(m·K)，在1100℃时的导热系数仅为0.052W/(m·K)，在1200℃时的导热系数仅为0.058W/(m·K)。说明本发明的氧化铝纳米隔热材料可以在高温条件下使用，并且还可以保持很好的隔热性。

Description

氧化铝纳米隔热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及隔热板制备技术领域，特别涉及氧化铝纳米隔热材料及其制备方法。
背景技术
目前常见的纳米隔热材料都是氧化硅体系，虽然该类材料导热系数极低，但是由于氧化硅耐高温性能不够好，因而氧化硅体系的隔热材料大部分仅适用于1000摄氏度以下的隔热，其中纳米二氧化硅微孔隔热材料长期应用温度最高不超过1000℃，气凝胶隔热材料长期应用温度最高在600℃左右。
提高纳米隔热材料的长期应用温度，满足更高温的工况性能要求成为业内研发的重要方向。
发明内容
本发明的目的是要提供一种氧化铝纳米隔热材料及其制备方法，可以解决上述现有技术问题中的一个或多个。
根据本发明的一个方面，提供了一种氧化铝纳米隔热材料，主要包括：纳米氧化铝、遮光剂和增强纤维。
本发明的氧化铝纳米隔热材料可以长期使用在温度1100℃以上的条件下，最高可达1200℃。该材料在800℃时的导热系数仅为0.045W/(m·K)，在900℃时的导热系数仅为0.046W/(m·K)，在1000℃时的导热系数仅为0.048W/(m·K)，在1100℃时的导热系数仅为0.052W/(m·K)，在1200℃时的导热系数仅为0.058W/(m·K)。说明本发明的氧化铝纳米隔热材料可以在高温条件下使用，并且还可以保持很好的隔热性。
在一些实施方式中，遮光剂为硅酸锆、氧化锆、碳化硅、钛白粉或钛酸钾中的一种或两种以上的组合。纳米氧化铝对0.8～10μm的红外线阻挡作用差，而需要加入遮光剂来抑制热辐射，硅酸锆、氧化锆、碳化硅、钛白粉或钛酸钾作为遮光剂材料，本身属无机材料，高温稳定性好，能够对0.8～10μm红外线有高的折射和散射作用，是优良的红外屏蔽材料，两种或两种以上组合能对更宽波长范围的红外线具有屏蔽效果。另外，遮光剂的添加能够抑制纳米氧化铝高温烧结团聚、收缩、塌陷等缺陷产生，保持高孔隙率，维持其高温导热系数的稳定性，而且遮光剂的添加本身对固体导热系数增加的影响很小。在一些实施方式中，增强纤维为高硅氧玻璃纤维、石英纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维或硅酸铝纤维中的一种或两种以上的组合。纳米氧化铝和遮光剂混合材料成型性能差，需要添加纤维材料起到增强增韧作用，以提高材料的强度，使其不易掉粉掉渣，方便后续操作。高硅氧玻璃纤维、石英纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维或硅酸铝纤维属无机纤维，高温稳定性好，1～5的添加量能够保证其在纳米氧化铝和遮光剂混合粉末中均匀分散，不增加固体热导率，高温下能够保持板材的尺寸稳定性，不产生变形和弯曲等缺陷，延长板材的使用寿命。在一些实施方式中，以重量份数计，纳米氧化铝∶遮光剂∶增强纤维为30～60∶25～50∶1～5。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种氧化铝纳米隔热材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将纳米氧化铝粉末、遮光剂和增强纤维搅拌分散得到混合料；(2)将所述混合料送入压机里的模具中；(3)将模具中的所述混合料以200～400T/m2的压强压制成氧化铝纳米隔热板。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明，但保护范围不受这些实施例的限制。
实施例1：
将按比例称好的纳米氧化铝粉末、遮光剂和增强纤维，投入搅拌机内进行干法搅拌，得到混合料。纳米氧化铝粉末、遮光剂和增强纤维的质量比为30∶25∶1。搅拌均匀后，打开搅拌机的下料阀，混合料送入压机的模具中。对混合料施加200～400T/m2的压强，压制成板状的隔热板。在隔热板被压制到指定厚度的时候，保压1～3分钟。
在本实施例中，遮光剂采用硅酸锆。在其它实施例中，遮光剂还可以采用硅酸锆、碳化硅、二氧化钛、氧化锆或炭黑中的一种或两种以上的组合。
在本实施例中，增强纤维采用高硅氧玻璃纤维。在其它实施例中，增强纤维还可以采用玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、陶瓷纤维、莫来石纤维或玄武岩纤维的一种或两种以上的组合。
在其它实施例中，在步骤(2)中，将混合料送入模具中，还可以采用真空吸入等其它方式；在步骤(3)中，可以将模具中的混合料以200～400T/m2的压强压制成氧化铝纳米隔热板。。
在本实施例中，纳米二氧化硅、遮光剂和增强纤维的比例(质量比)为30∶25∶1。在其它实施例中，纳米二氧化硅、遮光剂和增强纤维的比例(质量比)可以为30～60∶25～50∶1～5。
经检测，本实施例制备的氧化铝纳米隔热板在800℃时的导热系数仅为0.045W/(m·K)，在900℃时的导热系数仅为0.046W/(m·K)，在1000℃时的导热系数仅为0.048W/(m·K)，在1100℃时的导热系数仅为0.052W/(m·K)，在1200℃时的导热系数仅为0.058W/(m·K)。
表1为实施例1，以及其它采用与实施例1相同的方法制备氧化铝纳米隔热材料中纳米二氧化硅、遮光剂和增强纤维的种类和比例，制备出的氧化铝纳米隔热材料分别在800℃、900℃、1000℃、1100℃和1200℃的使用条件下的导热系数。
由表1可见本发明的氧化铝纳米隔热材料可以在高温条件下使用，并且还可以保持很好的隔热性。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.氧化铝纳米隔热材料，其特征在于，主要包括：纳米氧化铝、遮光剂和增强纤维。
2.根据权利要求1所述的氧化铝纳米隔热材料，其特征在于，所述遮光剂为硅酸锆、氧化锆、碳化硅、钛白粉或钛酸钾中的一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的氧化铝纳米隔热材料，其特征在于，所述增强纤维为高硅氧玻璃纤维、石英纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维或硅酸铝纤维中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的氧化铝纳米隔热材料，其特征在于，以重量份数计，纳米氧化铝：遮光剂：增强纤维为30～60：25～50：1～5。
5.氧化铝纳米隔热材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米氧化铝粉末、遮光剂和增强纤维搅拌分散得到混合料；
(2)将所述混合料送入压机里的模具中；
(3)将所述模具中的所述混合料以200～400T/m2的压强压制成氧化铝纳米隔热板。
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