CN110805788A - 一种高温环境中平面设备保温用的梯度结构绝热材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的是一种高温环境中平面设备保温用的梯度结构绝热材料。梯度结构绝热材料内层为陶瓷纤维层，外层为硅酸钙粉外包层，中间层为陶瓷纤维和陶瓷颗粒的复合层，在各层之间填充有纳米气凝胶玻璃纤维层。本发明通过不同绝热材料的层间组合成为绝热材料，形成梯度保温层。具有绝热效果好，强度高的特点。适宜作为耐高温保温绝热材料应用。

Description

一种高温环境中平面设备保温用的梯度结构绝热材料
技术领域
本发明专利涉及一种具有梯度结构的陶瓷类绝热材料，特别是涉及一种高温环境中平面设备保温用的梯度结构绝热材料。
技术背景
随着能源、化工等行业的发展，设备使用温度越来越高，热量的传递与散失直接关系到高温设备是否能稳定正常的工作，也关系到能源消耗及有害气体排放水平。高温设备的保温就显得非常重要，通过对设备外表面进行隔热保温，减少热能损失，不仅能够维持各系统功能的平衡稳定，保证设备的正常安全运行，而且能显著提高热能应用效率，且具有非常广阔的发展前景。
目前国内的高温设备表面保温或者使用软质类保温材料，如硅酸铝棉、岩棉、玻璃棉等；或者使用硬质类保温材料如硅酸钙板、泡沫陶瓷等。一方面上述保温材料的导热系数较高，大大增加了保温层厚度，另一方面软质类材料长期使用容易下坠变形，保温能力恶化，硬质类保温材料则容易粉化失效。单一的保温材料不能满足目前的应用现状，因此急需一种新型的保温结构来解决现有的问题。
发明内容
为了克服现有保温材料及相关技术的不足，本发明提出一种高温环境中平面设备保温用的梯度结构绝热材料。该绝热材料通过软质和硬质保温材料的结合，解决绝热材料设置的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的方案是:
梯度结构绝热材料内层为陶瓷纤维层，外层为硅酸钙粉外包层，中间层为陶瓷纤维和陶瓷颗粒的复合层，在各层之间填充有纳米气凝胶玻璃纤维层。
积极效果：本发明通过不同绝热材料的层间组合成为绝热材料，形成梯度保温层。具有绝热效果好，强度高的特点。适宜作为耐高温保温绝热材料应用。
附图说明
图1为本发明结构构成图。
图中，1.陶瓷纤维层，2. 陶瓷纤维和陶瓷颗粒的复合层，3.硅酸钙粉外包层，4.铝箔纳米气凝胶玻璃纤维层。
具体实施方式
梯度结构绝热材料内层为陶瓷纤维层1，外层为硅酸钙粉外包层3，中间层为陶瓷纤维和陶瓷颗粒的复合层2，在各层之间填充有铝箔纳米气凝胶玻璃纤维层4。
所述内层是厚度为10毫米-30毫米的陶瓷纤维层，所用纤维包括氧化铝纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维。
纤维的直径为5微米-15微米，纤维直径越细，纤维缠绕搭接形成的孔隙就越小、越密集，孔隙中束缚的空气流动性、扩散性就变差，减少了纤维层的导热系数；
所述中间层为陶瓷纤维和陶瓷颗粒的复合层，厚度为10毫米至30毫米，陶瓷纤维和颗粒形成具有多种尺寸腔孔的网络结构，可有效限制局域热激发的传播，抑制热传导和热对流；
所述外层为具有水硬性能力的硅酸钙粉末组成，厚度为10毫米-30毫米，能够给保温材料以一定的结构性。各层之间的界面还可进一步增加热阻，降低热导率。
所述梯度绝热材料各层之间布置铝箔纳米气凝胶玻璃纤维层，厚度为2毫米-5毫米，玻璃纤维纸层一侧附有两层1微米-3微米厚铝箔，在防止内层气凝胶颗粒脱落的同时能反射热量，起到明显较低热辐射传热的能力。
梯度结构绝热材料的内层为软质层可以通过施加一定压力增加绝热材料与保温体的紧密结合程度，降低对保温体表面平整度的严格要求；其外层为硬质层可以增加绝热材料的强度和耐磨性，同时外表面可以根据需要涂刷颜料和涂料，以及书写标识文字。
技术原理：
内层为陶瓷纤维层，外层为硅酸钙粉外包层，中间层为陶瓷纤维和陶瓷颗粒的复合层，在各层之间填充有纳米气凝胶玻璃纤维层形成绝热材料，因为陶瓷纤维层由陶瓷纤维组成，具有绝热性能，而中间层由陶瓷纤维和陶瓷颗粒组成，也具有绝热性能，外包层为硅酸钙粉粘结成型材料，不但与中间层能够结合，而且具有结构强度，各层之间填充的纳米气凝胶玻璃纤维层起到各层之间的粘结作用，同时也具有隔热保温性能，所以所构成的绝热材料为梯度层结合，实现由内向外逐渐增加强度的绝热材料。
创新点在于：利用陶瓷纤维作内层，中间层为陶瓷纤维与陶瓷颗粒隔热层，外层包裹层为硅酸钙粉凝固材料，具有强度，而在各层之间通过铝箔纳米气凝胶玻璃纤维粘结，形成一体，使制成的绝热材料具有保温性能的梯度。
特点：
本绝热材料用于铺设或包裹在需要耐高温的隔热保温的设施或器件上，作为绝热材料使用，不但强度高，而且保温绝热效果好，应用面十分广泛。
这种梯度结构的绝热材料能在800℃以下的环境中长时间服役，根据使用温度和层厚搭配，内层与中间层交界处温度不超过500℃，中间层与外层交界处温度不超过200℃，整体的导热系数在0.035W/m•K左右，削减了材料的整体厚度，利于安装拆卸，同时缩短了施工周期，提高了经济效益。

Claims (6)

1.一种高温环境中平面设备保温用的梯度结构绝热材料，其特征是：
梯度结构绝热材料内层为陶瓷纤维层（1），外层为硅酸钙粉外包层（3），中间层为陶瓷纤维和陶瓷颗粒的复合层（2），在各层之间填充有铝箔纳米气凝胶玻璃纤维层（4）。
2.根据权利要求1所述的一种高温环境中平面设备保温用的梯度结构绝热材料，其特征是：所述陶瓷纤维层厚度为10毫米-30毫米的，所用纤维包括氧化铝纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的一种高温环境中平面设备保温用的梯度结构绝热材料，其特征是：所述陶瓷纤维的直径为5微米-15微米。
4.根据权利要求1所述的一种高温环境中平面设备保温用的梯度结构绝热材料，其特征是：所述中间层厚度为10毫米至30毫米，陶瓷纤维和颗粒形成具有多种尺寸腔孔的网络结构。
5.根据权利要求1所述的一种高温环境中平面设备保温用的梯度结构绝热材料，其特征是：所述外包层厚度为10毫米-30毫米。
6.根据权利要求1所述的一种高温环境中平面设备保温用的梯度结构绝热材料，其特征是：所述铝箔纳米气凝胶玻璃纤维层厚度为2毫米-5毫米，玻璃纤维纸层一侧附有两层1微米-3微米厚的铝箔。
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