CN110498636A

CN110498636A - 一种保温组合物

Info

Publication number: CN110498636A
Application number: CN201910814656.XA
Authority: CN
Inventors: 刘永平; 胡雪利; 张笑歌; 刘衍磊; 陈绍欣; 严燕; 张乐; 马英; 李昂; 陈轶焜; 郝天一
Original assignee: Zhonghai Runda New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Liu Yongping
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2019-11-26

Abstract

本发明公开了具有绝热效果的一种保温组合物，克服现有技术中保温效果提高时会导致保温组合物容重较大的问题。本发明包括如下重量百分比的原料：10‑65％的玻化微珠；10‑50％的石棉；1‑20％的硅酸铝棉；5‑20％的膨润土；1‑10％的玻璃纤维；1‑10％的渗透剂。本发明具有优异的绝热性能，容重较低，在与硅酸铝棉同等表面温度时，厚度减少50％以上，因散热面积大幅度减小，节能效果十分显著。因此，很大的扩展了绝热温度范围，工作温度范围可以达到‑40℃～1000℃。

Description

一种保温组合物

技术领域

本发明涉及绝热材料领域，具体涉及一种绝热组合物的技术及产业升级。

背景技术

传统的绝热材料是以提高气相空隙率，降低导热系数和传导系数为主。其中，纤维类保温材料在使用环境中要使对流传热和辐射传热升高，必须要有较厚的覆层；型材类无机保温材料要进行拼装施工，存在接缝多、漏热、防水性差、损耗率高、不可回用等缺陷；多孔结构保温材料是一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温防火材料，通常是以陶瓷或膨胀珍珠岩为骨料，再通过与无机胶凝材料混合制成的保温材料，其存在硬质材料无法卷曲、容重较大，设计标准更新、生产制造工艺升级、检测后估等无针对性体系支撑的缺陷。

现有技术中，为了提高传统保温材料长效等性能，通常的做法就是将不同隔热原理的材料在施工时进行复合使用，进而提高整体保温隔热性能，但其复合使用仅达到各自隔热效果的叠加，并不具有促进作用，而且由于添加了过多的材料种类，虽提高了隔热的性能，但是也导致了容重的增加，同时实际应用受各种材料特性的限制而限制。

现有技术中并没有公开一种不仅仅能提高保温绝热性能，减小使用厚度，而且还能显著控制容重的保温绝热材料。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中保温材料的保温性能提高时导致容重也相应增加的问题，从而提供保温性能优异、容重小的一种保温组合物。

一种保温组合物，按照质量百分数计，包括如下原料：

10-65wt％的玻化微珠；10-50wt％的石棉；1-20wt％的硅酸铝棉；5-20wt％的膨润土；1-10wt％的玻璃纤维；1-10wt％的渗透剂。

本发明还包括总添加量为0.1-15wt％的聚丙烯酰胺和稀土物质。所述聚丙烯酰胺和稀土物质的总添加量优选为0.1-5wt％。

其中，所述稀土物质为铈族稀土物质，该稀土物质为聚丙烯酰胺和稀土物质总质量的1-50％。

所述聚丙烯酰胺的分子量不小于800万，优选为800万-4500万。

所述稀土物质为纳米级。

进一步，本发明中的玻化微珠为20-65wt％，或/和

石棉为10-45wt％，或/和

硅酸铝棉为1-10wt％，或/和

玻璃纤维为2-10wt％。

所述玻化微珠的粒径大小为15-100目。

所述石棉为蛇纹石棉或祁棉。

所述硅酸铝棉的规格为30-100Kg/m³。

所述膨润土为钠基膨润土，粒径大小为100-500目。

所述玻璃纤维的规格为15-60支，长度为1-5cm。

所述渗透剂的pH值为5-8。

本发明技术方案为单一成品，多功能复合，其优点如下：

1.原料组份：本发明提供的保温材料，通过采用膨润土与硅酸铝棉、海泡石绒和玻璃纤维的复合形成的骨架，通过与玻化微珠组成后的多级微米-纳米多级腔孔空气蜂巢结构，大大延长热传导路径，明显降低导热系数；在增加保温绝热效果的基础上，达到最稳定、长效保温绝热效果；并且，本发明通过原料组成和配比的优化，不单独使其相互简单叠加，各个成分之间还具有相互协同增强性。成品在保证导热系数低于0.041的情况下，能达到150±10～170±10公斤的容重可调节控制的目的，保温绝热效果显著高于目前国内外现有技术。并且，本发明在相同管道上进行实际应用过程中，当具有与硅酸铝棉同等表面温度时，本发明的厚度减少了50％以上，因散热面积大幅度减小，节能效果十分显著。

2.容重控制：通过本发明材料成分的选择，能使相同单位体积的材料容重更轻，使其容重有显著减少。具体为：本发明形成了具有不规则大小孔径孔腔的蜂巢结构，结构中含有大量的空气，而空气的导热系数仅为纤维材料的1/10，不规则的大小孔径对材料的导热率有决定性影响，且在不同温度时，可以采用最优级配的气孔率提高整体热防护性能，进而以可控空气腔数量来提高性价比，适应不同工况用户。

3.添加剂：本发明通过增加功能性添加剂的方式，显著增加保温绝热性能。由于添加剂含有反热辐射的稀土物质以及高分子聚合物，将反热辐射的纳米级稀土颗粒均匀沾满在保温材料的纤维和微珠上并经过固化，起到反热辐射的及长久功效，对热流动路线形成无穷长路效应的结构；同时，这些物质由于吸收热量用于自身分解以减少热量向内层传递并在无穷长路效应过程中缓慢释放，减缓传热速度和减少辐射传热，在保温同时，储热效果显著高于传统材料数倍。

4.耐受性：本发明通过组成原料规格的优化选择，使成品经受水浸泡而恢复后并不影响导热系数性能，即，成品经施工后，因意外情况经水浸泡饱和后，在不遭到形态破坏时，经再干燥后，其导热系数性能稳定不衰减。并且，本发明还具有优异的耐老化性能，其可以通过实施例部分的实验数据验证得知。

5.组成优化可控：本发明可对原料组成进行选择、配比以及优化。在生产制备过程和施工时，提供硬质板材料和管壳和可卷曲的系列成品，为快速、规模化施工提供便利条件。

6.通过本发明原料的组合，可使生产和施工时的余料全部回用，拆旧废料循环回用率达50％以上。

7.本发明微观形态为蜂巢状结构，形态为多功效单一形态成品，技术具有1环保4高7强等特点；即，1环保为可循环回用，4高为抗燃点高、适应温度高、保温寿命高、性价比高，7强为抗震、隔音、耐水浸泡、绝缘、防酸碱腐蚀、硬质可卷曲、节能降耗等7项能力；可广泛适应工业环境和民用建筑，可挑战传统材料成为新型换代产品。

8.本发明的适用温度更宽，能从低温-40摄氏度覆盖到高温1000摄氏度区域。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。但本技术中添加剂为本发明权属单位专供。

实施例

一种保温组合物，原料组成如下：

玻化微珠，在保温体材料中的占比为10-65wt％，优选为20-65wt％。本发明采用的玻化微珠直观呈微圆形颗粒，具有反光的连续玻璃质化光滑外表面，具有明显的毛细吸附作用和抗压强度，具有强度高，吸水率低，强度高、混合性好等、易分散等特点。本发明中，玻化微珠的粒径大小优选为15-100目。

石棉，在保温体材料中的占比为10-50wt％，优选为10-45wt％。本发明中优选为蛇纹石棉或祁棉。蛇纹石棉，即蛇纹石石棉，又叫温石棉，它是蛇纹石的变种，属镁硅酸盐矿物。蛇纹石石棉的纤维像弹簧那样螺旋状卷起来，在电子显微镜下可见一个空心管状的纤维。具有极好的抗张强度、柔韧性、密封性，良好的热稳定性及低导热率。祁棉在本发明中为产自祁连山的石棉，包括蛇纹石石棉、角闪石石棉、蓝石棉、青石棉和铁石棉等。

硅酸铝棉，在保温体材料中的占比为1-20wt％，优选为1-10wt％。本发明中的硅酸铝棉具有低导热率、低热容量，优良的热稳定性、化学稳定性及吸音性，无腐蚀性物质等特点。本发明中，所述硅酸铝棉的规格优选为30-100Kg/m³。

膨润土，在保温体材料中的占比为5-20wt％，本发明中优选为钠基膨润土。膨润土具有吸附作用、造浆性，加水后能膨胀成糊状，可用作防水材料。本发明中钠基膨润土的粒径大小优选为100-500目。

玻璃纤维，在保温体材料中的占比为1-10wt％，优选为2-10wt％。本发明的玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高的优点。本发明中玻璃纤维的规格优选为15-60支，长度优选为2-5cm，更为优选的为1-4cm。

渗透剂，在保温体材料中的占比为1-10wt％。渗透剂为一种阴离子型表面活性剂，具有渗透快速、均匀、润湿性、乳化性、起泡性均佳等特点。本发明中该渗透剂的pH值为5-8。

高分子聚合物和稀土物质，其总体在保温体材料中的占比为0.1-15wt％，优选为0.1-5wt％。本发明中稀土物质的添加量为高分子聚合物和稀土物质总质量的1-50％。其中，所述高分子聚合物为聚丙烯酰胺，其分子量均大于800万，优选为800万-4500万，更为优选为800万-4000万。所述稀土物质优选为铈族稀土物质，更优选为纳米级的铈族稀土物质。该铈族稀土物质为任意的铈族稀土金属或铈族稀土金属化合物。

本发明通过采用膨润土与硅酸铝棉、石棉和玻璃纤维复合，大大延长热传导路径，明显降低导热；通过采用膨润土与玻化微珠组成微米-纳米多腔孔结构，隔绝热对流；采用添加剂的设置显著降低热辐射。本发明通过上述三种机理达到同时增加隔热保温效果的目的，提高保温效果；并且，本发明中该保温效果明显显著高于现有技术中采用另外不同三种机制材料组合共同保温时的保温效果；同时，本发明成分的选择，能使相同单位体积的材料的质量更轻，即容重更小，且在达到相同的保温性能时，其厚度和质量同时有显著减小。

本实施例采用以下表1和表2中的组成和配比对上述效果进行验证。本实施例中各成分的组成和配比均以重量百分比计，如表1所示，各成分的规格参数如表2所示。

表1

表2

制备时，将上述表1和表2所规定的原料与保温组合物总重量4-10倍的水复合形成浆料，经过干燥后，即可制成各种形状成品。复合形成浆料的方式以及干燥的方式均为现有技术，本发明中不再赘述。本发明中水的用量优选为保温组合物重量的7倍。

对比例1

本实施例提供了另一种组成和配比的保温体材料组合物作为本发明的对比例，该对比例的原料的重量百分比如下：

45％玻化微珠；22％蛇纹石棉；4％硅酸铝棉；12％钠基膨润土；8％玻璃纤维；4％羟丙基甲基纤维素胶黏剂；5％硝酸铈。

其中，玻化微珠的粒径大小为15-100目；硅酸铝棉的规格为60Kg/m³；玻璃纤维的规格为40支，长度为2-5cm。本对比例的制备方法与实施例相同。

对比例2

本实施例提供了另一种组成和配比的保温体材料组合物作为本发明的对比例，该对比例的原料的重量份如下：

50份玻化微珠；1份顺丁烯二酸酯磺酸盐；10份钠基膨润土；5份玻璃纤维；30份聚乙烯醇；150份水；20份水泥。

其中，玻化微珠的粒径大小为15-100目；玻璃纤维的规格为40支，长度为2-5cm。

对比例3

一种保温材料，原料的重量份如下：

51份玻化微珠；30份蛇纹石棉；7份硅酸铝棉；5份钠基膨润土；3份玻璃纤维；4份渗透剂，700份水。

其中，玻化微珠的粒径大小为15-80目；硅酸铝棉的规格为60Kg/m³；玻璃纤维的规格为35支，长度为0.2-5cm；渗透剂为OT。

本发明对上述实施例以及对比例的产品进行容重、导热系数和平均散热损失的检测。容重(kg/m3)采用GB/T17911-2006的检验标准检测，导热系数(W/m·K)采用GB/T10294的检验标准检测，平均散热损失是采用《设备及管道散热损失的测定》(SY/T6421-1999)中记载的方法进行测试。本发明中的检测结果如表3所示。

表3

本发明还将实施例1中的成品进行实际应用，具体为：将本发明中的成品材料铺设在带温管道、墙体和设备上，如电厂蒸汽630℃、信阳工业蒸汽、北京热力供暖、姚孟电厂锅炉墙、二连浩特民宅管道上。通过大量工程商用显示，节能率达到15～25％，保温效果明显优于国内外现有保温材料；在设计和施工时，以同一材料可以通过增减厚度完成-40～1000℃度介质范围应用，大幅度节省各工序人工工时及费用。

将将本发明中的保温组合物应用到姚孟电厂锅炉墙上，华电潍坊、华能丹东等不同工厂的管道上进行保温，在一段时间后进行抽样检测，检测保温组合物的导热系数，即通过导热系数的老化前后对照，即可获知本发明保温组合物的保温长效性，即耐老化性能。通过检测可知：经过一段时间的使用后，该保温组合物的导热系数变化率不超过±5％，保温长效性能十分显著。上述的一段时间至少是1年以上，通常是3-5年后进行检测的结果，甚至有达到10年的样本进行检测的情况。如华能丹东厂采用的本发明的保温组合物，经过近5年使用后，其导热系数还是与初始导热系数接近，依然能维持在0.037W/m·K左右，耐老化性能十分优异。

通过上述检测结果可知：本发明不仅仅具有保温性能明显提高、容重低的效果，并且本发明的耐老化性能、耐水性能优异，效果十分显著。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种保温组合物，其特征在于，按照质量百分数计，包括如下原料：

2.根据权利要求1所述的一种保温组合物，其特征在于，还包括总添加量为0.1-15wt％的聚丙烯酰胺和稀土物质。

3.根据权利要求2所述的一种保温组合物，其特征在于，聚丙烯酰胺和稀土物质的总添加量为0.1-5wt％。

4.根据权利要求2所述的一种保温组合物，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的分子量不小于800万。

5.根据权利要求2所述的一种保温组合物，其特征在于，所述稀土物质为铈族稀土物质，所述稀土物质为聚丙烯酰胺和稀土物质总质量的1-50％。

6.根据权利要求2所述的一种保温组合物，其特征在于，所述稀土物质为纳米级。

7.根据权利要求1所述的一种保温组合物，其特征在于，所述

玻化微珠为20-65wt％，或/和

石棉为10-45wt％，或/和

硅酸铝棉为1-10wt％，或/和

玻璃纤维为2-10wt％。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种保温组合物，其特征在于，所述玻化微珠的粒径大小为15-100目；所述硅酸铝棉的规格为30-100Kg/m³；所述玻璃纤维的规格为15-60支，长度为1-5cm。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种保温组合物，其特征在于，所述膨润土为钠基膨润土，粒径大小为100-500目。

10.根据权利要求1-7任一项所述的一种保温组合物，其特征在于，所述渗透剂的pH值为5-8。