CN112047712A - 一种纳米隔热板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无机非金属材料制造技术领域，特别涉及一种纳米隔热板及其制备方法。一种纳米隔热板，所述纳米隔热板的制备原料，按重量份计，至少包括以下组分：二氧化硅10‑80份、氧化铝0‑80份、碳化硅10‑30份、纤维5‑30份、硅灰5‑40份、硅溶胶5‑20份。本发明提供了一种纳米隔热板，保温层较薄，节省空间，更有利于管道结构的设计；不添加任何化学粘合剂，受热后不会发生任何物相变化；压制的粉末可以再次分散回收利用，长期使用不会受重力作用向下拉伸变形；隔热保温性大大领先于同类保温材料；同等保温效果的条件下，用料更少，成本更低；施工环保，无纤维类有害物质飞散，不会影响施工人员健康。

Description

一种纳米隔热板及其制备方法
技术领域
本发明涉及无机非金属材料制造技术领域，特别涉及一种纳米隔热板及其制备方法。
背景技术
常见管道设备保温材料种类较多，不同保温材料的耐热范围及保温效果也差别较大。目前，管道设备保温材料主要有岩棉、超细玻璃棉、复合硅酸盐制品、微孔硅酸钙制品、气凝胶软毡、珍珠岩等。
随着国家环保方面的法律法规相继出台，人民环保意识的提高，如何处置废弃的纤维类的保温材料逐渐成为企业不得不面对的难题。目前，已知的处理方法为填埋降解，由于纤维类材料降解时间长，不利于环境保护。因此，急需寻找一种合适的替代材料。
针对上述技术问题，本发明提供了一种由纳米粉末压制而成的纳米隔热材料，不仅具有优异的隔热保温效果，还可以回收利用，解决了传统保温材料废弃物难处理以及处理过程中产生的环境问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种纳米隔热板，所述纳米隔热板的制备原料，按重量份计，至少包括以下组分：二氧化硅10-80份、氧化铝0-80份、碳化硅10-30份、纤维5-30份、硅灰5-40份、硅溶胶5-20份。
作为本发明一种优选的技术方案，所述二氧化硅为气相法二氧化硅；所述气相法二氧化硅的粒径为10-200nm。
作为本发明一种优选的技术方案，所述气相法二氧化硅的比表面积为100-300m2/g。
作为本发明一种优选的技术方案，所述氧化铝的粒径为10-200nm。
作为本发明一种优选的技术方案，所述氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝锭熔融，然后通入氯气，生成三氯化铝蒸汽；
(2)将预热的惰性气体与三氯化铝蒸汽混合，得原料气；
(3)将原料气经喷嘴喷出，与水蒸气混合气接触、反应，再经气固分离，即得。
作为本发明一种优选的技术方案，所述预热的惰性气体温度不低于600℃。
作为本发明一种优选的技术方案，所述水蒸气混合气为水蒸气与氧化性气体的混合物。
作为本发明一种优选的技术方案，所述碳化硅的细度为1000-8000目。
作为本发明一种优选的技术方案，所述纤维的直径为1-10μm。
本发明的第二个方面提供了所述的纳米隔热板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将二氧化硅、氧化铝、碳化硅、纤维和硅灰混合均匀；然后静置排气，得混合粉；
(2)将混合粉料导入模具中，干压成型，得保温芯材；
(3)将硅溶液喷涂于保温芯材表面，烘干，得保温芯层；
(4)利用包装材料对保温芯层进行包装，即得。
有益效果
本发明提供了一种纳米隔热板，由纳米二氧化硅、纳米氧化铝等粉末压制而成，不添加任何化学粘合剂，因此受热后不会发生任何物相变化，且压制的粉末可以再次分散后回收利用，是一种可进行回收利用的保温隔热板，解决了传统保温材料废弃物难处理的问题；同时本发明制得的纳米保温材料长期使用不会受重力作用向下拉伸变形，解决了传统纤维材料长期使用后因形变导致保温效果下降问题；另外，本发明制得的隔热板在热导率方面也大大领先于同类保温材料，且同等保温效果的条件下，用料更少，成本更低；同时，本发明隔热板的施工环保，无纤维类有害物质飞散，不会影响施工人员健康。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种纳米隔热板，所述纳米隔热板的制备原料，按重量份计，至少包括以下组分：二氧化硅10-80份、氧化铝0-80份、碳化硅10-30份、纤维5-30份、硅灰5-40份、硅溶胶5-20份。
在一种优选的实施方式中，所述纳米隔热板的制备原料，按重量份计，至少包括以下组分：二氧化硅30-70份、氧化铝5-40份、碳化硅15-25份、纤维10-25份、硅灰10-30份、硅溶胶10-15份。
在一种更优选的实施方式中，所述纳米隔热板的制备原料，按重量份计，包括以下组分：二氧化硅70份、氧化铝20份、碳化硅20份、纤维15份、硅灰20份、硅溶胶15份。
二氧化硅
二氧化硅的化学式为SiO2。二氧化硅有晶态和无定形两种形态。自然界中存在的二氧化硅如石英、石英砂等统称硅石。纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英晶体叫做水晶，含微量杂质而呈紫色的叫紫水晶，浅黄、金黄和褐色的称烟水晶。玉髓、玛瑙和碧玉都是含有杂质的有色石英晶体。沙子是混有杂质的石英细粒。蛋白石、硅藻土则是无定形二氧化硅。二氧化硅用途很广泛，主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、气凝胶毡、硅铁、型砂、单质硅、水泥等，在古代，二氧化硅也用来制作瓷器的釉面和胎体。
本发明中，所述二氧化硅为气相法二氧化硅.
在一种优选的实施方式中，所述气相法二氧化硅的粒径为10-200nm。
气相法二氧化硅是硅的卤化物在氢氧火焰中高温水解生成的纳米级白色粉末，俗称气相法白炭黑，它是一种无定形二氧化硅产品，原生粒径在7-40nm之间，聚集体粒径约为200-500nm，比表面积100-400m2/g，纯度高，SiO2含量不小于99.8％。表面未处理的气相二氧化硅聚集体是含有多种硅羟基。
在一种更优选的实施方式中，所述气相法二氧化硅的粒径为10-100nm。
在一种最有选的实施方式中，所述气相法二氧化硅的粒径为20±10nm。
本发明中，所述气相法二氧化硅的比表面积为100-300m2/g。
在一种优选的实施方式中，所述气相法二氧化硅的比表面积为150-250m2/g。
本发明中，所述气相法二氧化硅的来源，没有特别的限制，可提及山东东岳化工有限公司。
氧化铝
氧化铝是白色晶状粉末，已经证实氧化铝有α、β、γ、δ、η、θ、κ和χ等十一种晶体。不同的制备方法及工艺条件可获得不同结构的纳米氧化铝：χ、β、η和γ型氧化铝，其特点是多孔性，高分散、高活性，属活性氧化铝；κ、δ、θ型氧化铝；α-Al2O3，其比表面低，具有耐高温的惰性，但不属于活性氧化铝，几乎没有催化活性；β-Al2O3、γ-Al2O3的比表面较大，孔隙率高、耐热性强，成型性好，具有较强的表面酸性和一定的表面碱性，被广泛应用作催化剂和催化剂载体等新的绿色化学材料。该纳米氧化铝显白色蓬松粉末状态，晶型是γ-Al2O3，粒径是20nm；比表面积≥230m2/g。粒度分布均匀、纯度高、分散，其比表面高，具有耐高温的惰性，高活性，属活性氧化铝；多孔性；硬度高、尺寸稳定性好，可广泛应用于各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和高分子材料产品的耐磨性能尤为显著，在溶剂水、乙醇、丙醇、丙二醇、异丙醇、乙二醇单丁醚、丙酮、丁酮、苯、二甲苯内，不需加分散剂，搅拌即可以充分的分散均匀。
本发明中，所述氧化铝的粒径为10-200nm。
在一种优选的实施方式中，所述氧化铝的粒径为10-100nm。
在一种优选的实施方式中，所述氧化铝的粒径为20±10nm。
在一种优选的实施方式中，所述氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝锭熔融，然后通入氯气，生成三氯化铝蒸汽；
(2)将预热的惰性气体与三氯化铝蒸汽混合，得原料气；
(3)将原料气经喷嘴喷出，与水蒸气混合气接触、反应，再经气固分离，即得。
在一种优选的实施方式中，所述氯气为干燥氯气。
在一种优选的实施方式中，所述预热的惰性气体温度不低于600℃。
在一种优选的实施方式中，所述原料气经喷嘴喷出的速度不低于100m/s。
在一种优选的实施方式中，所述喷嘴经预热温度不低于600℃。
在一种优选的实施方式中，所述喷嘴的孔径，没有特别的限制，为本领域技术人员公知。
在一种优选的实施方式中，所述水蒸气混合气为水蒸气与氧化性气体的混合物。
在一种优选的实施方式中，所述氧化性气体至少包括压缩空气、氧气中的一种。
在一种优选的实施方式中，所述水蒸气和氧化性气体的体积比为1：(0.5-2)。
在一种更优选的实施方式中，所述水蒸气和氧化性气体的体积比为1：1。
在一种最优选的实施方式中，所述氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝锭熔融，然后通入干燥氯气，生成三氯化铝蒸汽；
(2)将预热至800℃的惰性气体与三氯化铝蒸汽混合，得原料气；
(3)将原料气经喷嘴以200m/s的速度喷出，与水蒸气混合气接触、反应，再经气固分离，即得；所述水蒸气混合气为水蒸气和氧气的混合物，体积比为1：1。
本发明中，所述二氧化硅和氧化铝的重量比为(1-10)：1。
在一种优选的实施方式中，所述二氧化硅和氧化铝的重量比为3.5：1。
碳化硅
金刚砂又名碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。目前中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.20-3.25，显微硬度为2840-3320kg/mm2。
本发明中，所述碳化硅的细度为1000-8000目。
在一种优选的实施方式中，所述碳化硅的细度为3000-5000目。
本发明中，所述碳化硅的来源，没有特别的限制，可提及河南四成研磨科技有限公司。
本发明中，所述碳化硅和氧化铝的重量比为1：(0.1-3)。
在一种优选的实施方式中，所述碳化硅和氧化铝的重量比为1：1。
纤维
本发明中，所述纤维，没有特别的限制，可提及碳纤维、玻璃纤维、硅酸铝纤维、陶瓷纤维、高硅氧纤维等。
在一种优选的实施方式中，所述纤维为陶瓷纤维。
在一种优选的实施方式中，所述纤维的直径为1-10μm。
在一种更优选的实施方式中，所述纤维的直径为4±1μm。
在一种优选的实施方式中，所述纤维的长度为1-6cm。
在一种更优选的实施方式中，所述纤维的长度为3±1cm。
本发明中，所述纤维的来源，没有特别的限制，可购买于淄博久强保温材料有限公司。
硅灰
硅灰一般指微硅粉，区别于国内顶尖的H系硅微粉：从指标上来说，二者有很多相同之处，也有很多不同之处。具体来说，H系硅微粉与微硅粉的化学成分基本上是相同的，主要成分都是二氧化硅，而且杂质里都含有氧化钠、氧化钙，氧化镁，氧化铁，氧化铝等。只不过H系硅微粉的含硅量比较高，基本都在99％以上，而微硅粉的含硅量一般都在80-92％，94％以上都属于很不常见的。微硅粉也叫硅灰或称凝聚硅灰，是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。它是大工业冶炼中的副产物，整个过程需要用除尘环保设备进行回收，因为密度较小，还需要用加密设备进行加密。
本发明中，所述硅灰，没有特别的限制，市售均适用于本发明。
硅溶胶
硅溶胶属胶体溶液，无臭、无毒。硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO2含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为mSiO2 .nH2O。制备硅溶胶有不同的途径，最常用的方法有离子交换法、硅粉一步水解法、硅烷水解法等。
本发明中，所述硅溶胶的来源，没有特别的限制，市售均适用于本发明。
本发明通过纳米级二氧化硅和氧化铝粉末经压制而成隔热板，与传统的纤维类保温材料相比，其保温隔热性能更加优异。发明人认为可能的原因是，本发明采用的氧化铝熔点温度高于氧化硅，同时使用混合粉末相比单一粉末更有利于提高纳米板的耐热性能；同时，本发明隔热板采用传导抑制、反射抑制和对流抑制的原理，实现材料绝热性；具体为，改面传到为点传到，大幅度降低传热面积；其次，纳米级空隙限制在气体分子热运动振幅内，实现全面热量抑制，实现材料的绝热性。本发明提供的纳米隔热板，还具有以下优势：1、保温芯材可颠覆性减薄；2、使用纳米板能更好的节省蒸汽管道所占空间，更有利于蒸汽管道结构设计；3、施工环保，无纤维类有害物质飞散，影响施工人员健康；4、纳米板在其它行业实际使用1000℃，中低温对纳米板使用无任何影响；5、纳米板长期使用不会受重力作用向下拉伸变形；6、纳米板取代传统保温材料，综合性价比更高；7、纳米板无付费成本回收，解决了传统保温材料回收难问题。
本发明的第二个方面提供了所述的纳米隔热板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将二氧化硅、氧化铝、碳化硅、纤维和硅灰混合均匀；然后静置排气，得混合粉；
(2)将混合粉料导入模具中，干压成型，得保温芯材；
(3)将硅溶液喷涂于保温芯材表面，烘干，得保温芯层；
(4)利用包装材料对保温芯层进行包装，即得。
在一种优选的实施方式中，所述包装材料，没有特别的限制，可提及有机高分子薄膜、玻璃纤维布、铝箔纤维布等。
在一种优选的实施方式中，所述有机高分子薄膜，可提及PE、PET、PP、PS等。
在一种优选的实施方式中，所述玻璃纤维布，可提及高耐碱玻璃纤维网布。
在一种优选的实施方式中，所述铝箔纤维布，可提及铝箔纤维袋。
在一种更优选的实施方式中，所述包装材料为铝箔纤维袋。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种纳米隔热板，所述纳米隔热板的制备原料，按重量份计，包括以下组分：二氧化硅70份、氧化铝20份、碳化硅20份、纤维15份、硅灰20份、硅溶胶15份。
所述二氧化硅为气相法二氧化硅；所述气相法二氧化硅的粒径为20±10nm，比表面积为200m2/g，购买于山东东岳化工有限公司。
所述氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝锭熔融，然后通入干燥氯气，生成三氯化铝蒸汽；
(2)将预热至800℃的惰性气体与三氯化铝蒸汽混合，得原料气；
(3)将原料气经喷嘴以200m/s的速度喷出，与水蒸气混合气接触、反应，再经气固分离，即得；所述水蒸气混合气为水蒸气和氧气的混合物，体积比为1：1。
所述碳化硅的细度为5000目，购买于河南四成研磨科技有限公司。
所述纤维为陶瓷纤维，直径为4±1μm，长度为3±1cm，购买于淄博久强保温材料有限公司。
所述硅灰购买于上海天恺建材科技有限公司；所述硅溶胶购买于百特新材料有限公司。
所述的纳米隔热板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将二氧化硅、氧化铝、碳化硅、纤维和硅灰混合均匀；然后静置排气，得混合粉；
(2)将混合粉料导入模具中，干压成型；然后将硅溶液喷涂于保温芯材表面，烘干，得保温芯材；
(3)将保温芯材罐装至铝箔纤维袋内，负压包装，即得。
实施例2
实施例2提供了一种纳米隔热板，所述纳米隔热板的制备原料，按重量份计，包括以下组分：二氧化硅10份、碳化硅10份、纤维5份、硅灰5份、硅溶胶5份。
所述二氧化硅为气相法二氧化硅；所述气相法二氧化硅的粒径为1±10nm，比表面积为150m2/g，购买于山东东岳化工有限公司。
所述氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝锭熔融，然后通入干燥氯气，生成三氯化铝蒸汽；
(2)将预热至800℃的惰性气体与三氯化铝蒸汽混合，得原料气；
(3)将原料气经喷嘴以200m/s的速度喷出，与水蒸气混合气接触、反应，再经气固分离，即得；所述水蒸气混合气为水蒸气和氧气的混合物，体积比为1：1。
所述碳化硅的细度为3000目，购买于河南四成研磨科技有限公司。
所述纤维为陶瓷纤维，直径为4±1μm，长度为3±1cm，购买于淄博久强保温材料有限公司。
所述硅灰购买于上海天恺建材科技有限公司；所述硅溶胶购买于百特新材料有限公司。
所述的纳米隔热板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将二氧化硅、氧化铝、碳化硅、纤维和硅灰混合均匀；然后静置排气，得混合粉；
(2)将混合粉料导入模具中，干压成型；然后将硅溶液喷涂于保温芯材表面，烘干，得保温芯材；
(3)将保温芯材罐装至铝箔纤维袋内，负压包装，即得。
实施例3
实施例3提供了一种纳米隔热板，所述纳米隔热板的制备原料，按重量份计，包括以下组分：二氧化硅80份、氧化铝80份、碳化硅30份、纤维30份、硅灰40份、硅溶胶20份。
所述二氧化硅为气相法二氧化硅；所述气相法二氧化硅的粒径为40±10nm，比表面积为250m2/g，购买于山东东岳化工有限公司。
所述氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝锭熔融，然后通入干燥氯气，生成三氯化铝蒸汽；
(2)将预热至800℃的惰性气体与三氯化铝蒸汽混合，得原料气；
(3)将原料气经喷嘴以200m/s的速度喷出，与水蒸气混合气接触、反应，再经气固分离，即得；所述水蒸气混合气为水蒸气和氧气的混合物，体积比为1：1。
所述碳化硅的细度为5000目，购买于河南四成研磨科技有限公司。
所述纤维为陶瓷纤维，直径为4±1μm，长度为3±1cm，购买于淄博久强保温材料有限公司。
所述硅灰购买于上海天恺建材科技有限公司；所述硅溶胶购买于百特新材料有限公司。
所述的纳米隔热板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将二氧化硅、氧化铝、碳化硅、纤维和硅灰混合均匀；然后静置排气，得混合粉；
(2)将混合粉料导入模具中，干压成型；然后将硅溶液喷涂于保温芯材表面，烘干，得保温芯材；
(3)将保温芯材罐装至铝箔纤维袋内，负压包装，即得。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，所述二氧化硅为沉淀法二氧化硅，购买于灵寿县兴源矿物粉体加工厂。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，所述氧化铝购买于杭州九朋新材料有限责任有限公司。
实施例6
实施例6为市售200mm玻璃纤维棉。
实施例7
实施例7为市售180mm超细玻璃棉。
性能测试
1.保温隔热性：某电厂水冷壁，保温前外壁温度约350℃左右，使用两层实施例1制得的15mm纳米隔热板和实施例6购买的200mm玻璃纤维棉的保温效果见表1。
表1.保温性测试结果
Figure BDA0002640185180000111
Figure BDA0002640185180000121
2.热导率：
原理：根据付立叶一维平板稳定导热过程的基本原理，测定稳态时单位时间一维温度场中热流纵向通过试样热面至冷面后被流经中心量热器的水流吸收的热量。该热量同试样的导热系数，冷热面温差，中心量热器吸热面面积成正比，与试样厚度成反比。
热导率的计算公式：
Figure BDA0002640185180000122
λ——试样的热导率(瓦/[米·开尔文])
K——计算常数，设备为0.088
V——中心量热器水温升高的毫伏值(mV)
t1——试样热面温度(℃)t2——试样冷面温度(℃)
w——中心量热器一分钟的流水量(g)
δ——试样厚度(mm)
仪器和设备：谱瑞慷达PBDR13-02P型平板导热仪是根据中华人民共和国耐火材料《导热系数试验方法水流量平板法)》试验方法(YB/T14130-2005)而制造，适用于热面温度在200℃～1300℃，导热系数在0.03～2W/(m·K)之间的耐火材料导热系数的测定；游标卡尺，精确至0.1mm；电子天平，精确至0.1g。
分析方法：根据技术标准要求制成Φ180mm、厚度10-25mm的试样，如果试样不能制成Φ180mm的样块，可拼成Φ180mm的样块，样块中心不得有缝隙；试样在110-120℃下烘干3小时，在试样圆边上每隔120°用游标卡尺测量一个厚度(精确到0.1mm)，取平均值为试样的计算厚度；然后放入平板导热仪中测试热导系数。
允许差：取平行测定的结果的算术平均值为测定结果。两次平行测定结果的绝对差值不大于0.001w/(m*k)。
3.线收缩率：
原理：通过测量板材加热前后两点之间的距离差值，检验板材在特定温度下，保温24h后的线收缩率。
设备：马弗炉为SG-XS1700箱式电炉使用高品质硅钼棒作为加热元件，最高炉温可达到1650℃；游标卡尺，精确至0.1mm；电子天平，精确至0.1g。
分析方法：将试样裁剪成100mm*100mm的方块，在样品的两个对角线各插两根相距75mm的钢针。然后放入马弗炉中进行加热，当温度达到设定的温度后，保温24h。待冷却后，取出样品，再用游标卡尺测量两根钢针之间的距离，精确到0.01mm。
纳米隔热板的线收缩率Lc＝(L1-L0)/L0*100％
式中：
Lc——纳米隔热板的线收缩率，数值以％表示；
L0——纳米隔热板加热前两根钢针的距离，单位为米(mm)；
L1——纳米隔热板加热后两根钢针的距离，单位为米(mm)。
允许差：取平行测定的结果的算术平均值为测定结果。两次平行测定结果的绝对差值不大于0.1％。
实施例1-5制得的15mm纳米隔热板和实施例6-7在不同温度下的线收缩率和热导率测试结果见表2；“/”表示未测试该项目。
表2.实施例1-5制得的纳米隔热板和实施例6-7的性能测试结果
Figure BDA0002640185180000131
Figure BDA0002640185180000141
4.表面热损失：根据GB-T 8175-87标准进行计算，计算结果见表3。
表3.实施例1、6表面热损失结果
Figure BDA0002640185180000142
Figure BDA0002640185180000151
由表3可得，在蒸汽管道保温层外表温度基本相同情况下，使用纳米板的单位面积散热损失为超细玻璃棉的66.7％。
5.经济损失：在DN600蒸汽管道上，分别使用实施例1制得的20mm隔热板和实施例7进行保温，百米管道每年因热量损失导致的经济损失如表4所示。
表4.实施例1和实施例7的热量损失、经济损失计算结果
Figure BDA0002640185180000152
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种纳米隔热板，其特征在于，所述纳米隔热板的制备原料，按重量份计，至少包括以下组分：二氧化硅10-80份、氧化铝0-80份、碳化硅10-30份、纤维5-30份、硅灰5-40份、硅溶胶5-20份。
2.根据权利要求1所述的纳米隔热板，其特征在于，所述二氧化硅为气相法二氧化硅；所述气相法二氧化硅的粒径为10-200nm。
3.根据权利要求2所述的纳米隔热板，其特征在于，所述气相法二氧化硅的比表面积为100-300m2/g。
4.根据权利要求1所述的纳米隔热板，其特征在于，所述氧化铝的粒径为10-200nm。
5.根据权利要求1所述的纳米隔热板，其特征在于，所述氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝锭熔融，然后通入氯气，生成三氯化铝蒸汽；
(2)将预热的惰性气体与三氯化铝蒸汽混合，得原料气；
(3)将原料气经喷嘴喷出，与水蒸气混合气接触、反应，再经气固分离，即得。
6.根据权利要求5所述的纳米隔热板，其特征在于，所述预热的惰性气体温度不低于600℃。
7.根据权利要求5所述的纳米隔热板，其特征在于，所述水蒸气混合气为水蒸气与氧化性气体的混合物。
8.根据权利要求1所述的纳米隔热板，其特征在于，所述碳化硅的细度为1000-8000目。
9.根据权利要求1所述的纳米隔热板，其特征在于，所述纤维的直径为1-10μm。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的纳米隔热板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将二氧化硅、氧化铝、碳化硅、纤维和硅灰混合均匀；然后静置排气，得混合粉；
(2)将混合粉料导入模具中，干压成型，得保温芯材；
(3)将硅溶液喷涂于保温芯材表面，烘干，得保温芯层；
(4)利用包装材料对保温芯层进行包装，即得。
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