CN111098563A - 一种纳米绝热毡及其制备方法、纳米绝热毡复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种纳米绝热毡及其制备方法、纳米绝热毡复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种纳米绝热毡及其制备方法、纳米绝热毡复合材料及其制备方法和应用，纳米绝热毡包括无机纤维针刺毯；和与所述无机纤维针刺毯复合的无机纳米粉体；无机纳米粉体选自纳米氧化硅、纳米氧化钛、纳米氧化锆、纳米硅酸锆、六钛酸钾晶须、超细氧化铝粉、超细氢氧化铝粉、炭黑、碳化硅和氮化硅中的一种或几种；无机纳米粉体占纳米绝热毡层质量的2～20％。本发明将上述纳米绝热毡与无机纤维针刺毯、无机纤维加强布层叠得到纳米绝热毡复合材料。该纳米绝热毡复合材料具有优良的绝热性和力学性能。复合材料能够满足石化、冶金、电力等行业大型工业窑炉或其他领域热工设备使用温度＞650℃保温绝热需求。

Description

一种纳米绝热毡及其制备方法、纳米绝热毡复合材料及其制 备方法和应用
技术领域
本发明属于绝热毡技术领域，尤其涉及一种纳米绝热毡及其制备方法、纳米绝热毡复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
普通纳米绝热毡一般以玻璃纤维针刺毡或陶瓷纤维针刺毡作为基材，再与二氧化硅类材料进行复合，其中包括沉淀法白炭黑、气相二氧化硅、微硅粉等，绝热效果尚可，但力学性能较差，在运输使用过程中容易变形破裂，影响使用效果，同时在800℃以上的大型窑炉等热工设备使用中严重受限。
近年来，随着环保、节能、减排等理念深入人心，高温行业对保温绝热材料提出的要求也越来越高。普通纳米绝热毡具有低导热系数、柔韧性好等优点，目前已广泛应用于热工行业保温绝热，但其使用温度范围一般＜650℃，即便是导热系数格外优良的纳米二氧化硅气凝胶保温毡亦是如此；另外，普通纳米绝热毡也存在机械强度较低、运输使用过程中容易变形破裂等缺陷，进一步限制了纳米绝热毡的更广泛应用。因此，有必要对传统纳米绝热毡进行结构上优化，制备出纳米绝热毡复合材料，使其同时具备较高的机械性能和耐高温性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纳米绝热毡及其制备方法、纳米绝热毡复合材料及其制备方法和应用，该纳米绝热毡复合材料具有优良绝热性能和力学性能。
本发明提供了一种纳米绝热毡，包括无机纤维针刺毯；和与所述无机纤维针刺毯复合的无机纳米粉体；
所述无机纳米粉体选自纳米氧化硅、纳米氧化钛、纳米氧化锆、纳米硅酸锆、六钛酸钾晶须、超细氧化铝粉、超细氢氧化铝粉、炭黑、碳化硅和氮化硅中的一种或几种；所述无机纳米粉体占纳米绝热毡层质量的2～20％。
优选地，所述无机纤维针刺毯选自玻璃纤维针刺毯、硅酸铝纤维针刺毯、硅酸镁纤维针刺毯、高硅氧纤维针刺毯、石英纤维针刺毯和氧化铝纤维针刺毯中的一种或多种。
优选地，所述纳米绝热毡的厚度为3～25mm；
所述无机纤维针刺毯的厚度为8～12mm。
本发明提供了一种上述技术方案所述纳米绝热毡的制备方法，包括以下步骤：
将无机纳米粉体与水、分散剂、有机粘结剂混合，得到浆料；
将无机纤维针刺毯浸润到所述浆料中，复合得到湿坯，再进行烘干和煅烧，得到纳米绝热毡。
本发明提供了一种纳米绝热毡复合材料，包括叠加复合的第一无机纤维加强布层、中间层和第二无机纤维加强布层；
所述中间层包括交叉叠加的纳米绝热毡层和无机纤维针刺毯层；
所述纳米绝热毡层为上述技术方案所述纳米绝热毡。
所述第一无机纤维加强布层和第二无机纤维加强布层独立地选自玻璃丝加强陶瓷纤维布和/或不锈钢丝加强陶瓷纤维布。
优选地，所述第一无机纤维加强布层、中间层和第二无机纤维加强布层的叠加复合的方式选自胶粘，还包括缝制和/或共针刺；
采用无机粘结剂进行所述胶粘；所述无机粘结剂选自水玻璃、硅酸钾、酸性硅溶胶、碱性硅溶胶、中性硅溶胶、磷酸二氢铝、硫酸钙、氧化钙和氢氧化钙中的一种或多种；
采用陶瓷纤维纱线进行缝制；所述陶瓷纤维纱线选自无碱玻璃纤维长丝加强陶瓷纤维纱线和/或不锈钢丝加强陶瓷纤维纱线。
优选地，所述缝制纱线缝制在所述纳米绝热毡复合材料表面的行间距和列间距均为10～50mm；
共针刺的行间距与列间距均为10～50mm。
本发明提供了一种上述技术方案所述纳米绝热毡复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将第一无机纤维加强布层、中间层和第二无机纤维加强布层复合，得到纳米绝热毡复合材料；
所述中间层包括交叉叠加的纳米绝热毡层和无机纤维针刺毯层。
本发明提供了一种上述技术方案所述纳米绝热毡复合材料在保温绝热材料中的应用。
本发明提供了一种纳米绝热毡，包括无机纤维针刺毯；和与所述无机纤维针刺毯复合的无机纳米粉体；所述无机纳米粉体选自纳米氧化硅、纳米氧化钛、纳米氧化锆、纳米硅酸锆、六钛酸钾晶须、超细氧化铝粉、超细氢氧化铝粉、炭黑、碳化硅和氮化硅中的一种或几种；所述无机纳米粉体占纳米绝热毡层质量的2～20％。本发明将上述纳米绝热毡与无机纤维针刺毯、无机纤维加强布层叠得到纳米绝热毡复合材料。该纳米绝热毡复合材料具有优良的绝热性和力学性能。实验结果表明：本发明提供的纳米绝热毡复合材料平均500℃导热系数＜0.13W/(m.k)，抗拉强度＞2MPa。复合材料能够满足石化、冶金、电力等行业大型工业窑炉或其他领域热工设备使用温度＞650℃保温绝热需求。按国标检测方法，测平均500℃导热系数时，被检测物体热面温度已接近800℃。
具体实施方式
本发明提供了一种纳米绝热毡，包括无机纤维针刺毯；和与所述无机纤维针刺毯复合的无机纳米粉体；
所述无机纳米粉体选自纳米氧化硅、纳米氧化钛、纳米氧化锆、纳米硅酸锆、六钛酸钾晶须、超细氧化铝粉、超细氢氧化铝粉、炭黑、碳化硅和氮化硅中的一种或几种；所述无机纳米粉体占纳米绝热毡层质量的2～20％。
本发明提供的纳米绝热毡具有优异的绝热保温性能。
所述无机纳米粉体占纳米绝热毡层质量的2～20％；具体实施例中，无机纳米粉体占纳米绝热毡层质量的15％、18％或20％。具体实施例中，所述无机纳米粉体为超细氧化铝粉、纳米氧化钛、六钛酸钾晶须、纳米硅酸锆和纳米氧化硅中的一种或多种。
在本发明中，所述无机纤维针刺毯优选选自玻璃纤维针刺毯、硅酸铝纤维针刺毯、硅酸镁纤维针刺毯、高硅氧纤维针刺毯、石英纤维针刺毯和氧化铝纤维针刺毯中的一种或多种，更优选为硅酸铝纤维针刺毯、玻璃纤维针刺毯和高硅氧纤维针刺毯中的一种或多种。所述玻璃纤维针刺毯的容重为120～160Kg/m3，纤维的长径比为125～800；所述硅酸铝纤维针刺毯的容重为60～140Kg/m3，纤维的长径比为300～1500；所述硅酸镁纤维针刺毯的容重为60～140Kg/m3，纤维的长径比为300～2000；所述高硅氧纤维毯的容重为140～160Kg/m3，纤维的长径比为250～2000；所述石英纤维毯的容重为100～160Kg/m3，纤维的长径比为1000～4000，所述氧化铝纤维毯的容重为60～120Kg/m3，纤维的长径比为125～1300。具体实施例中，所述无机纤维针刺毯选自容重为96Kg/m3和纤维长径比为800的硅酸铝纤维针刺毯；容重为120Kg/m3和纤维长径比为500的玻璃纤维针刺毯；容重为160Kg/m3和纤维长径比为700的玻璃纤维针刺毯；或容重为160Kg/m3和纤维长径比为1500的高硅氧纤维针刺毯。
在本发明中，所述纳米绝热毯的厚度优选为3～25mm，更优选为5～15mm，最优选为10mm。所述无机纤维针刺毯的厚度优选为8～12mm，更优选为9～11mm，最优选为10mm。
本发明提供了一种上述技术方案所述纳米绝热毡的制备方法，包括以下步骤：
将无机纳米粉体与水、分散剂、有机粘结剂混合，得到浆料；
将无机纤维针刺毯浸润到所述浆料中，复合得到湿坯，再进行烘干和煅烧，得到纳米绝热毡。
本发明将无机纳米粉体与水、分散剂、有机粘结剂混合，得到浆料。在本发明中，所述无机纳米粉体选自纳米氧化硅、纳米氧化钛、纳米氧化锆、纳米硅酸锆、六钛酸钾晶须、超细氧化铝粉、超细氢氧化铝粉、炭黑、碳化硅和氮化硅中的一种或几种。具体实施例中，所述无机纳米粉体为超细氧化铝粉、六钛酸钾晶须和纳米氧化钛中的一种或多种。
所述分散剂优选选自烷基三甲基铵、聚氧乙烯烷基胺、烷基二甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、烷基二甲基氧化胺、丙三醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、四油酸聚氧乙烯山梨糖醇、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚、聚乙二醇脂肪酸酯、高级脂肪酸醇酯和多元醇脂肪酸酯中的一种或多种。
所述有机粘结剂优选选自水性丙烯酸乳液，包括纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液中的一种或多种。
在本发明中，所述无机纳米粉体与水、分散剂、有机粘结剂的质量比优选为1～10：100：0.01～0.2：1～3。所述浆料的黏度为5～25mPa·s。
得到浆料后，本发明将所述无机纤维针刺毯浸润到所述浆料中，复合得到湿坯，再进行烘干和煅烧，得到纳米绝热毡。
在本发明中，所述复合得到湿坯的方式选自挤压或真空吸滤；所述挤压的压力为1～5MPa，优选为3MPa；挤压的时间为1～20s，优选为15s；所述真空吸滤的真空度为-0.05～-0.1MPa，优选为-0.095MPa；真空吸滤的时间为1～20s，优选为10s。
本发明提供了一种纳米绝热毡复合材料，包括叠加复合的第一无机纤维加强布层、中间层和第二无机纤维加强布层；
所述中间层包括交叉叠加的纳米绝热毡层和无机纤维针刺毯层；
所述纳米绝热毡层为上述技术方案所述纳米绝热毡。
本发明提供的纳米绝热毡复合材料包括第一无机纤维加强布层；所述第一无机纤维加强布层优选选自玻璃丝加强陶瓷纤维布和/或不锈钢丝加强陶瓷纤维布。具体实例中，所述第一无机纤维加强布层为0.5mm厚的不锈钢丝加强陶瓷纤维布。
本发明提供的纳米绝热毡复合材料包括第二无机纤维加强布层；所述第二无机纤维加强布层优选选自玻璃丝加强陶瓷纤维布和/或不锈钢丝加强陶瓷纤维布。具体实例中，所述第二无机纤维加强布层为0.5mm厚的不锈钢丝加强陶瓷纤维布。
本发明提供的纳米绝热毡复合材料包括中间层；所述中间层包括交叉叠加的纳米绝热毡层和无机纤维针刺毯层；所述纳米绝热毯层为上述技术方案所述纳米绝热毡。所述中间层中的无机纤维针刺毯与纳米绝热毡层中的无机纤维针刺毯的种类可以一致，也可以不一致。具体实施例中，所述所述中间层中的无机纤维针刺毯选自10mm厚、容重为96Kg/m3和纤维长径比为800的硅酸铝纤维针刺毯；或容重为120Kg/m3和纤维长径比为1000的10mm厚的氧化铝纤维针刺毯；或20g容重为160Kg/m3和纤维长径比为1000的10mm厚的高硅氧纤维针刺毯；或容重为160Kg/m3和纤维长径比为4000的10mm厚的石英纤维针刺毯；或容重为160Kg/m3和纤维长径比为1500的10mm厚的高硅氧纤维针刺毯。
在本发明中，所述纳米绝热毡复合材料优选包括无机纤维加强布层-针刺毯层-纳米绝热毡层-针刺毯层-无机纤维加强布层；或所述纳米绝热毡复合材料优选包括无机纤维加强布层-针刺毯层-纳米绝热毡层-针刺毯层-纳米绝热毡层-针刺毯层-无机纤维加强布层。
在本发明中，所述第一无机纤维加强布层、中间层和第二无机纤维加强布层的叠加复合的方式选自胶粘，还包括缝制和/或共针刺；
采用无机粘结剂进行所述胶粘；所述无机粘结剂选自水玻璃、硅酸钾、酸性硅溶胶、碱性硅溶胶、中性硅溶胶、磷酸二氢铝、硫酸钙、氧化钙和氢氧化钙中的一种或多种。所述无机粘结剂更优选选自磷酸二氢铝和碱性硅溶液混合物。所述磷酸二氢铝和碱性硅溶胶混合物优选按照以下方法制得：
将5％的磷酸二氢铝水溶液在搅拌状态下滴入到碱性硅溶胶中，调pH＝5～6，搅拌30min得到。
采用陶瓷纤维纱线进行缝制；所述陶瓷纤维纱线选自无碱玻璃纤维长丝加强陶瓷纤维纱线和/或不锈钢丝加强陶瓷纤维纱线。所述陶瓷纤维纱线的规格优选为1000×2tex。
在本发明中，所述缝制纱线缝制在所述纳米绝热毡复合材料表面的行间距和列间距均优选为10～50mm，更优选为20～40mm，最优选为30mm。缝制方式为每行每列均匀缝制，上下表面及两侧最边缘纱线距纳米绝热毡复合材料外沿宽度1～10mm，优选5mm，最外侧纱线要压住包边的无机纤维加强布进行缝制。
所述共针刺是将纳米绝热毡与增强纤维毯或纤维加强布按一定顺序层叠，经工业针刺机进行针刺，形成纳米绝热毡复合材料。共针刺的行间距与列间距均优选为10～50mm，更优选为20～40mm，最优选为30mm。纳米绝热毡复合材料表面最外侧刺孔与毡体最外沿距离1～10mm，优选5mm。
本发明提供了一种上述技术方案所述纳米绝热毡复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将第一无机纤维加强布层、中间层和第二无机纤维加强布层复合，得到纳米绝热毡复合材料；
所述中间层包括交叉叠加的纳米绝热毡层和无机纤维针刺毯层。
在本发明中，所述第一无机纤维加强布层、中间层和第二无机纤维加强布层复合的方式选自胶粘，还包括缝制和/或共针刺。
本发明提供了一种上述技术方案所述纳米绝热毡复合材料在保温绝热材料中的应用。
本发明采用YB/T4130-2005测试纳米绝热毡复合材料的导热系数。
本发明采用GB/T17911-2006第9章的规定方法测试纳米绝热毡复合材料的抗拉性能。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种纳米绝热毡及其制备方法、纳米绝热毡复合材料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
称取160g水倒入烧杯中并开启搅拌，依次加入0.024g十六烷基三甲基溴化铵，2.4g苯丙乳液，搅拌5min，接着加入8g超细氧化铝粉，高速搅拌分散30min，配制成粘度为15mPa·s的均匀浆液；再将20g容重为96Kg/m3和纤维长径比为800的硅酸铝纤维针刺毯浸润到配好的浆料中，将湿胚通过辊压机辊压去除多余浆料、压力3MPa，辊压时间15s，整平定厚为10mm；将定厚的湿胚放入鼓风干燥箱中150℃下干燥12h；烘干后再放入马弗炉中550℃下煅烧1.5h，得到23.5g超细氧化铝粉含量为15％的纳米绝热毡，记作A；将5％的磷酸二氢铝水溶液在搅拌状态下滴入到碱性硅溶胶中，调pH＝5～6，搅拌30min制得无机粘结剂，待用；再将该纳米绝热毡与20g 10mm厚的上述硅酸铝纤维针刺毯(记作B)、0.5mm厚的不锈钢丝加强陶瓷纤维布(记作C)按CBABC型层叠方式复合，层与层间均匀喷洒上述已配无机粘结剂；再经工业缝纫机通过1000*2tex不锈钢丝加强陶瓷纤维纱线对上述复合毡体进行缝制，每行每列均匀缝制，纱线行间距与列间距为30mm，上下表面及两侧最边缘纱线距纳米绝热毡复合材料外沿宽度5mm，最外侧纱线要压住包边的不锈钢丝加强陶瓷纤维布进行缝制，得到纳米绝热毡复合材料。
本发明实施例1制备的纳米绝热毡复合材料平均500℃导热系数0.128W/(m.k)，抗拉强度3.25MPa。
实施例2
称取160g水倒入烧杯中并开启搅拌，依次加入0.024g十六烷基三甲基溴化铵，2.4g苯丙乳液，搅拌5min，接着加入8g六钛酸钾晶须，高速搅拌分散30min，配制成粘度为18mPa·s的均匀浆液；再将20g容重为120Kg/m3和纤维长径比为500的玻璃纤维针刺毯浸润到配好的浆料中，将湿胚通过辊压机辊压去除多余浆料、压力3MPa，辊压时间15s，整平定厚为10mm；将定厚的湿胚放入鼓风干燥箱中150℃下干燥12h；烘干后再放入马弗炉中550℃下煅烧1.5h，得到24.3g六钛酸钾晶须含量为18％的纳米绝热毡，记作A；将5％的磷酸二氢铝水溶液在搅拌状态下滴入到碱性硅溶胶中，调pH＝5～6，搅拌30min制得无机粘结剂，待用；再将该纳米绝热毡与20g容重为120Kg/m3和纤维长径比为1000的10mm厚的氧化铝纤维针刺毯(记作B)，0.5mm厚的不锈钢丝加强陶瓷纤维布(记作C)按CBABC型层叠方式复合，层与层间均匀喷洒上述已配无机粘结剂；再经工业缝纫机通过1000*2tex不锈钢丝加强陶瓷纤维纱线对上述复合毡体进行缝制，每行每列均匀缝制，纱线行间距与列间距为30mm，上下表面及两侧最边缘纱线距纳米绝热毡复合材料外沿宽度5mm，最外侧纱线要压住包边的不锈钢丝加强陶瓷纤维布进行缝制，得到纳米绝热毡复合材料。
本发明实施例2制备的纳米绝热毡复合材料平均500℃导热系数为0.126W/(m.k)，抗拉强度为3.35MPa。
实施例3
称取160g水倒入烧杯中并开启搅拌，依次加入0.024g十六烷基三甲基溴化铵，2.4g苯丙乳液，搅拌5min，接着加入8g纳米氧化钛，高速搅拌分散30min，配制成粘度为12mPa·s的均匀浆液；再将20g容重为120Kg/m3和纤维长径比为500的玻璃纤维针刺毯浸润到配好的浆料中，将湿胚通过辊压机辊压去除多余浆料、压力3MPa，辊压时间15s，整平定厚为10mm；将定厚的湿胚放入鼓风干燥箱中150℃下干燥12h；烘干后再放入马弗炉中550℃下煅烧1.5h，得到25g纳米氧化钛含量为20％的纳米绝热毡，记作A；将5％的磷酸二氢铝水溶液在搅拌状态下滴入到碱性硅溶胶中，调pH＝5～6，搅拌30min制得无机粘结剂，待用；再将该纳米绝热毡与20g容重为120Kg/m3和纤维长径比为1000的10mm厚的氧化铝纤维针刺毯(记作B)、0.5mm厚的不锈钢丝加强陶瓷纤维布(记作C)按CBABABC型层叠方式复合，层与层间均匀喷洒上述已配无机粘结剂；再经工业针刺机对上述复合毡体进行共针刺，共刺针行间距与列间距为30mm，毡体表面最外侧刺孔与毡体最外沿距离5mm，得到纳米绝热毡复合材料。
本发明实施例3制备的纳米绝热毡复合材料平均500℃导热系数为0.123W/(m.k)，抗拉强度为2.18MPa。
实施例4
称取160g水倒入烧杯中并开启搅拌，依次加入0.024g十六烷基三甲基溴化铵，2.4g苯丙乳液，搅拌5min，接着加入8g超细氧化铝粉，高速搅拌分散30min，配制成粘度为15mPa·s的均匀浆液；再将20g容重为160Kg/m3和纤维长径比为700的玻璃纤维针刺毯浸润到配好的浆料中，将湿胚通过辊压机辊压去除多余浆料、压力3MPa，辊压时间15s，整平定厚为10mm；将定厚的湿胚放入鼓风干燥箱中150℃下干燥12h；烘干后再放入马弗炉中550℃下煅烧1.5h，得到24.3g超细氧化铝粉含量为18％的纳米绝热毡，记作A；将5％的磷酸二氢铝水溶液在搅拌状态下滴入到碱性硅溶胶中，调pH＝5～6，搅拌30min制得无机粘结剂，待用；再将该纳米绝热毡与20g容重为160Kg/m3和纤维长径比为1000的10mm厚的高硅氧纤维针刺毯(记作B)、0.5mm厚的不锈钢丝加强陶瓷纤维布(记作C)按CBABABC型层叠方式复合，层与层间均匀喷洒上述已配无机粘结剂；再经工业针刺机对上述复合毡体进行共针刺，共刺针行间距与列间距为30mm，毡体表面最外侧刺孔与毡体最外沿距离5mm，得到纳米绝热毡复合材料。
本发明实施例4制备的纳米绝热毡复合材料平均500℃导热系数为0.125W/(m.k)，抗拉强度为2.24MPa。
实施例5
称取160g水倒入烧杯中并开启搅拌，依次加入0.024g十六烷基三甲基溴化铵，2.4g苯丙乳液，搅拌5min，接着加入8g纳米氧化硅，高速搅拌分散30min，配制成粘度为10mPa·s的均匀浆液；再将20g容重为160Kg/m3和纤维长径比为1500的高硅氧纤维针刺毯浸润到配好的浆料中，将湿胚通过辊压机辊压去除多余浆料、压力3MPa，辊压时间15s，整平定厚为10mm；将定厚的湿胚放入鼓风干燥箱中150℃下干燥12h；烘干后再放入马弗炉中550℃下煅烧1.5h，得到25g纳米氧化硅含量为20％的纳米绝热毡，记作A；将5％的磷酸二氢铝水溶液在搅拌状态下滴入到碱性硅溶胶中，调pH＝5～6，搅拌30min制得无机粘结剂，待用；再将该纳米绝热毡与20g容重为160Kg/m3和纤维长径比为4000的10mm厚的石英纤维针刺毯(记作B)、0.5mm厚的不锈钢丝加强陶瓷纤维布(记作C)按CBABC型层叠方式复合，层与层间均匀喷洒上述已配无机粘结剂；再经工业缝纫机通过1000*2tex不锈钢丝加强陶瓷纤维纱线对上述复合毡体进行缝制，每行每列均匀缝制，纱线行间距与列间距为30mm，上下表面及两侧最边缘纱线距纳米绝热毡复合材料外沿宽度5mm，最外侧纱线要压住包边的不锈钢丝加强陶瓷纤维布进行缝制，得到纳米绝热毡复合材料。
本发明实施例5制备的纳米绝热毡复合材料平均500℃导热系数0.121W/(m.k)，抗拉强度3.41MPa。
实施例6
称取160g水倒入烧杯中并开启搅拌，依次加入0.024g十六烷基三甲基溴化铵，2.4g苯丙乳液，搅拌5min，接着加入8g纳米硅酸锆，高速搅拌分散30min，配制成粘度为13mPa·s的均匀浆液；再将20g容重为160Kg/m3和纤维长径比为1500的高硅氧纤维针刺毯浸润到配好的浆料中，将湿胚通过辊压机辊压去除多余浆料、压力3MPa，辊压时间15s，整平定厚为10mm；将定厚的湿胚放入鼓风干燥箱中150℃下干燥12h；烘干后再放入马弗炉中550℃下煅烧1.5h，得到24.3g纳米硅酸锆含量为18％的纳米绝热毡，记作A；将5％的磷酸二氢铝水溶液在搅拌状态下滴入到碱性硅溶胶中，调pH＝5～6，搅拌30min制得无机粘结剂，待用；再将该纳米绝热毡与20g10mm厚的上述高硅氧纤维针刺毯(记作B)、0.5mm厚的不锈钢丝加强陶瓷纤维布(记作C)按CBABABC型层叠方式复合，层与层间均匀喷洒上述已配无机粘结剂；再经工业缝纫机通过1000*2tex不锈钢丝加强陶瓷纤维纱线对上述复合毡体进行缝制，每行每列均匀缝制，纱线行间距与列间距为30mm，上下表面及两侧最边缘纱线距纳米绝热毡复合材料外沿宽度5mm，最外侧纱线要压住包边的不锈钢丝加强陶瓷纤维布进行缝制，得到纳米绝热毡复合材料。
本发明实施例6制备的纳米绝热毡复合材料平均500℃导热系数为0.124W/(m.k)，抗拉强度为3.62MPa。
对比例1
称取160g水倒入烧杯中并开启搅拌，依次加入0.024g十六烷基三甲基溴化铵，2.4g苯丙乳液，搅拌5min，接着加入8g超细硅酸钙粉，高速搅拌分散30min，配制成粘度为14mPa·s的均匀浆液；再将20g容重为96Kg/m3和纤维长径比为800的硅酸铝纤维针刺毯浸润到配好的浆料中，将湿胚通过辊压机辊压去除多余浆料、压力3MPa，辊压时间15s，整平定厚为10mm；将定厚的湿胚放入鼓风干燥箱中150℃下干燥12h；烘干后再放入马弗炉中550℃下煅烧1.5h，得到27.7g超细硅酸钙粉含量为28％的纳米绝热毡，记作A；将5％的磷酸二氢铝水溶液在搅拌状态下滴入到碱性硅溶胶中，调pH＝5～6，搅拌30min制得无机粘结剂，待用；再将该纳米绝热毡与20g 10mm厚的上述硅酸铝纤维针刺毯(记作B)、0.5mm厚的不锈钢丝加强陶瓷纤维布(记作C)按CBABC型层叠方式复合，层与层间均匀喷洒上述已配无机粘结剂；再经工业缝纫机通过1000*2tex不锈钢丝加强陶瓷纤维纱线对上述复合毡体进行缝制，每行每列均匀缝制，纱线行间距与列间距为30mm，上下表面及两侧最边缘纱线距纳米绝热毡复合材料外沿宽度5mm，最外侧纱线要压住包边的不锈钢丝加强陶瓷纤维布进行缝制，得到纳米绝热毡复合材料。
本发明对比例1制备的纳米绝热毡复合材料平均500℃导热系数0.131W/(m.k)，抗拉强度3.12MPa。
对比例2
称取160g水倒入烧杯中并开启搅拌，依次加入0.024g十六烷基三甲基溴化铵，2.4g苯丙乳液，搅拌5min，接着加入8g超细硅酸钙粉，高速搅拌分散30min，配制成粘度为14mPa·s的均匀浆液；再将20g容重为120Kg/m3和纤维长径比为500的玻璃纤维针刺毯浸润到配好的浆料中，将湿胚通过辊压机辊压去除多余浆料、压力3MPa，辊压时间15s，整平定厚为10mm；将定厚的湿胚放入鼓风干燥箱中150℃下干燥12h；烘干后再放入马弗炉中550℃下煅烧1.5h，得到26.3g超细硅酸钙粉含量为24％的纳米绝热毡，记作A；将5％的磷酸二氢铝水溶液在搅拌状态下滴入到碱性硅溶胶中，调pH＝5～6，搅拌30min制得无机粘结剂，待用；再将该纳米绝热毡与20g容重为120Kg/m3和纤维长径比为1000的10mm厚的氧化铝纤维针刺毯(记作B)、0.5mm厚的不锈钢丝加强陶瓷纤维布(记作C)按CBABABC型层叠方式复合，层与层间均匀喷洒上述已配无机粘结剂；再经工业针刺机对上述复合毡体进行共针刺，共刺针行间距与列间距为30mm，毡体表面最外侧刺孔与毡体最外沿距离5mm，得到纳米绝热毡复合材料。
本发明对比例2制备的纳米绝热毡复合材料平均500℃导热系数为0.129W/(m.k)，抗拉强度为2.11MPa。
由以上实施例可知，本发明提供了一种纳米绝热毡，包括无机纤维针刺毯；和与所述无机纤维针刺毯复合的无机纳米粉体；所述无机纳米粉体选自纳米氧化硅、纳米氧化钛、纳米氧化锆、纳米硅酸锆、六钛酸钾晶须、超细氧化铝粉、超细氢氧化铝粉、炭黑、碳化硅和氮化硅中的一种或几种；所述无机纳米粉体占纳米绝热毡层质量的2～20％。本发明将上述纳米绝热毡与无机纤维针刺毯、无机纤维加强布层叠得到纳米绝热毡复合材料。该纳米绝热毡复合材料具有优良的绝热性和力学性能。实验结果表明：本发明提供的纳米绝热毡复合材料平均500℃导热系数为0.123～0.128W/(m.k)，抗拉强度为2.18～3.62MPa。复合材料能够满足石化、冶金、电力等行业大型工业窑炉或其他领域热工设备使用温度＞800℃保温绝热需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种纳米绝热毡，包括无机纤维针刺毯；和与所述无机纤维针刺毯复合的无机纳米粉体；
所述无机纳米粉体选自纳米氧化硅、纳米氧化钛、纳米氧化锆、纳米硅酸锆、六钛酸钾晶须、超细氧化铝粉、超细氢氧化铝粉、炭黑、碳化硅和氮化硅中的一种或几种；所述无机纳米粉体占纳米绝热毡层质量的2～20％。
2.根据权利要求1所述的纳米绝热毡，其特征在于，所述无机纤维针刺毯选自玻璃纤维针刺毯、硅酸铝纤维针刺毯、硅酸镁纤维针刺毯、高硅氧纤维针刺毯、石英纤维针刺毯和氧化铝纤维针刺毯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的纳米绝热毡，其特征在于，所述纳米绝热毡的厚度为3～25mm；
所述无机纤维针刺毯的厚度为8～12mm。
4.一种权利要求1所述纳米绝热毡的制备方法，包括以下步骤：
将无机纳米粉体与水、分散剂、有机粘结剂混合，得到浆料；
将无机纤维针刺毯浸润到所述浆料中，复合得到湿坯，再进行烘干和煅烧，得到纳米绝热毡。
5.一种纳米绝热毡复合材料，包括叠加复合的第一无机纤维加强布层、中间层和第二无机纤维加强布层；
所述中间层包括交叉叠加的纳米绝热毡层和无机纤维针刺毯层；
所述纳米绝热毡层为权利要求1～4任一项所述纳米绝热毡。
6.根据权利要求5所述的纳米绝热毡复合材料，其特征在于，所述第一无机纤维加强布层和第二无机纤维加强布层独立地选自玻璃丝加强陶瓷纤维布和/或不锈钢丝加强陶瓷纤维布。
7.根据权利要求5所述的纳米绝热毡复合材料，其特征在于，所述第一无机纤维加强布层、中间层和第二无机纤维加强布层的叠加复合的方式选自胶粘，还包括缝制和/或共针刺；
采用无机粘结剂进行所述胶粘；所述无机粘结剂选自水玻璃、硅酸钾、酸性硅溶胶、碱性硅溶胶、中性硅溶胶、磷酸二氢铝、硫酸钙、氧化钙和氢氧化钙中的一种或多种；
采用陶瓷纤维纱线进行缝制；所述陶瓷纤维纱线选自无碱玻璃纤维长丝加强陶瓷纤维纱线和/或不锈钢丝加强陶瓷纤维纱线。
8.根据权利要求7所述的纳米绝热毡复合材料，其特征在于，所述缝制纱线缝制在所述纳米绝热毡复合材料表面的行间距和列间距均为10～50mm；
共针刺的行间距与列间距均为10～50mm。
9.一种权利要求5所述的纳米绝热毡复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将第一无机纤维加强布层、中间层和第二无机纤维加强布层复合，得到纳米绝热毡复合材料；
所述中间层包括交叉叠加的纳米绝热毡层和无机纤维针刺毯层。
10.一种权利要求5～9任一项所述纳米绝热毡复合材料在保温绝热材料中的应用。
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