CN204160845U - 耐高温气凝胶复合保温材料 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种耐高温气凝胶复合保温材料，所述耐高温气凝胶复合保温材料由内无机纤维层、外无机纤维层和纳米芯层构成，纳米芯层由保护层和一至三层由无机纤维布涂覆气凝胶材料而成的纳米材料层构成，纳米芯层各层及纳米芯层与内无机纤维层、外无机纤维层之间的连接采用高温粘结剂或者缝合或者两者组合的方法。本实用新型具有耐高温、保温性能好，稳定性好等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种耐高温气凝胶复合保温材料，该材料具有耐高温、保温性能好，稳定性好等优点，属于工业保温材料技术领域。
背景技术
目前工业保温领域中常用的材料主要有聚氨酯等有机类保温材料、硅酸铝纤维等硅酸盐纤维类保温材料以及最新兴起的气凝胶毡等。他们各自在使用中都有不可避免的缺陷。
有机类保温材料燃烧等级一般不会超过B1级，这类材料虽然导热系数较低（常温下一般在0.027-0.050w/(m.k)之间），但是其使用温度不应超过120℃，较适用于保冷工程。但是在工业领域，特别是化工领域一般运行温度都高于这一温度，这就大大限制了有机类材料的使用范围。
硅酸盐类纤维材料，因其为无机材料组成，燃烧等级为A级，可以在800℃以上的高温环境下长期使用。但是硅酸盐类纤维材料其导热系数普遍较高，常温下一般在0.050-0.080 w/(m.k)，高温下更高。保温效果很不理想。
气凝胶毡类材料是最近兴起的一种新材料，其是纳米孔气凝胶材料在溶胶状态下浸入无机纤维材料间隙，然后经过干燥工艺后制备而成的一种复合保温材料。这种材料的导热系数非常低，常温下一般在0.020 w/(m.k)左右，但其有几个明显的缺陷：一是，受制于目前气凝胶与无机纤维复合技术的限制，采用的无机纤维材料一般为玻璃纤维，这就决定了其使用温度一般不宜超过660℃；二是，气凝胶材料本身强度非常低，极易破碎并从无机纤维间隙散落出来造成保温性能丧失，或者破碎的气凝胶材料聚集造成气凝胶毡保温性能极不均衡；三是，气凝胶毡生产工艺复杂，效率很低，造成成本较高，目前气凝胶毡的市场价格一般为硅酸铝保温毯的10-15倍。
发明内容
本实用新型的目的在于针对解决现有技术中的上述不足，在继续引入纳米气凝胶材料保持优秀的保温性能的同时，采用创新的复合技术方案，从而提供一种耐高温气凝胶复合保温材料。
上述目的，本实用新型是采用了以下技术方案实现的：
本实用新型提供一种耐高温气凝胶复合保温材料，所述材料依次由内无机纤维层、纳米芯层、外无机纤维层叠加组合而成。
内无机纤维层和外无机纤维层为硅酸铝类纤维材料、硅酸镁类纤维材料、玻璃纤维材料、陶瓷纤维材料、石棉纤维材料中的一种或者任意几种的组合。
所述内无机纤维层与纳米芯层的一侧、外无机纤维层与纳米芯层的另一侧之间的连接方式采用耐高温粘结剂或缝合或两者组合的方式。
所述纳米芯层由位于两侧的保护层和位于所述保护层中间的一至三层纳米材料层叠加组合而成。
所述保护层采用铝箔、铝片或无机纤维布中的任一种。
所述纳米材料层为无机纤维布，且其单面或双面喷涂有气凝胶粉体层或颗粒层。
所述保护层及纳米材料层之间的连接方式采用耐高温粘结剂粘结、缝合方式中的任一种或两者组合。
所述气凝胶粉体层或颗粒层为二氧化硅气凝胶、粒径为0.1-0.5mm、堆积密度为40-200kg/m3。
与现有技术相比较，本实用新型全部采用无机材料复合而成，燃烧等级为A级，能够在800-1000℃的环境下长期使用。与气凝胶毡对比，气凝胶毡中大量无机纤维会成为热桥，降低整体保温效果，而本技术方案采用了无热桥连接方式，减少了热桥效应，常温下导热系数为0.018-0.025 w/(m.k)，保温效果与气凝胶毡相当，比有机类材料高1-2倍，比硅酸铝纤维高3-4倍。目前的气凝胶毡表面无保护层，气凝胶材料容易从基材上脱落，本技术方案在纳米材料层外面设置了保护层，可以防止纳米材料脱落，同时配合使用缝合技术，可以保证即使在受到外力情况下也不发生大面积聚集现象。该复合材料工艺技术简单，与气凝胶毡制备工艺相比，对温度、压力没有特别要求，降低了生产过程危险性，并可实现连续作业，大大提高工作效率，从而降低生产成本。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图：
其中1为内无机纤维层，2为纳米芯层，3为外无机纤维层；
图2是纳米芯层的结构示意图：
其中4为保护层，5为纳米材料层。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本实用新型的保护范围。
实施例1
如附图1和附图2所示，本实施例提供一种耐高温气凝胶复合保温材料，该复合材料由内无机纤维层1、纳米芯层2和外无机纤维层3依次组合而成。纳米芯层2由设于外侧的保护层4和中间的纳米材料层5构成。本实施例中所述硅酸铝纤维毯、铝箔自市场上购得，无机纤维布由苏州海卓特种纺织有限公司生产，气凝胶粉体由深圳市优纳科技有限公司生产，高温粘结剂采用由浙江德清蓝雅晶体纤维有限公司生产的LY-1300型高温粘结剂。
优选的，所述内无机纤维层1和外无机纤维层3都由硅酸铝纤维材料制成的毯所构成。
优选的，所述内无机纤维层1、外无机纤维层3与纳米芯层2之间的连接兼用耐高温粘结剂和缝合的组合方式。
优选的，所述纳米芯层2由两层纳米材料层5组合而成。
优选的，所述纳米芯层保护层4为铝箔。
优选的，所述纳米芯层中纳米材料层5为无机纤维布，且其双面均喷涂有气凝胶粉体层。
优选的，所述纳米芯层保护层4及纳米材料层5之间的连接兼用耐高温粘结剂粘结和缝合的组合方式。
优选的，所述气凝胶粉体二氧化硅气凝胶粒径0.1mm、堆积密度60kg/m3。
经过测试本实施例制备的耐高温气凝胶复合保温材料的基本性能如下：
| 指标 | 导热系数/ w/(m.k) | 燃烧等级 | 使用温度 |
| 0.020 | A | 800℃以上 |
本实施例制备的耐高温气凝胶复合保温材料导热系数低至0.020w/(m.k)，保温效果非常好。因为该复合材料全部由无机材料组成，所以可以到达燃烧等级A级，并可以在800℃环境下长期使用。
实施例2
如附图1和附图2所示，本实施例提供一种耐高温气凝胶复合保温材料，该复合材料由内无机纤维层1、纳米芯层2和外无机纤维层3依次组合而成。纳米芯层2由设于外侧的保护层4和中间的纳米材料层5构成。本实施例中所述陶瓷纤维自市场上购得，无机纤维布由苏州海卓特种纺织有限公司生产，气凝胶粉体由深圳市优纳科技有限公司生产，高温粘结剂采用由浙江德清蓝雅晶体纤维有限公司生产的LY-1300型高温粘结剂。
优选的，所述内无机纤维层1和外无机纤维层3都由陶瓷纤维构成。
优选的，所述内无机纤维层1、外无机纤维层3与纳米芯层2之间的连接使用耐高温粘结剂和缝合的组合方式。
优选的，所述纳米芯层2由3层纳米材料层5组合而成。
优选的，所述纳米芯层保护层4为无机纤维布。
优选的，所述纳米芯层中纳米材料层5为无机纤维布，其单面喷涂有气凝胶粉体层。
优选的，所述纳米芯层保护层4及纳米材料层5之间的连接，采用缝合的组合方式。
优选的，所述气凝胶粉体二氧化硅气凝胶粒径0.4mm、堆积密度100kg/m3。
经过测试本实施例制备的耐高温气凝胶复合保温材料的基本性能如下：
| 指标 | 导热系数/ w/(m.k) | 燃烧等级 | 使用温度 |
| 0.021 | A | 800℃以上 |
本实施例制备的耐高温气凝胶复合保温材料导热系数低至0.021w/(m.k)，保温效果非常好。因为该复合材料全部由无机材料组成，所以可以到达燃烧等级A级，并可以在800℃环境下长期使用。
实施例3
如附图1和附图2所示，本实施例提供一种耐高温气凝胶复合保温材料，该复合材料由内无机纤维层1、纳米芯层2和外无机纤维层3依次组合而成。纳米芯层2由设于外侧的保护层4和中间的纳米材料层5构成。本实施例中所述硅酸镁纤维毯、铝片自市场上购得，无机纤维布由苏州海卓特种纺织有限公司生产，气凝胶粉体由深圳市优纳科技有限公司生产，高温粘结剂采用由浙江德清蓝雅晶体纤维有限公司生产的LY-1300型高温粘结剂。
优选的，所述内无机纤维层1和外无机纤维层3都由硅酸镁纤维毯构成。
优选的，所述内无机纤维层1、外无机纤维层3与纳米芯层2之间的连接使用缝合的组合方式。
优选的，所述纳米芯层2由单层纳米材料层5组合而成。
优选的，所述纳米芯层保护层4为铝片。
优选的，所述纳米芯层中纳米材料层5为无机纤维布，且其双面喷涂有气凝胶粉体层。
优选的，所述纳米芯层保护层4及纳米材料层5之间的连接，采用耐高温粘合剂粘结的方式。
优选的，所述气凝胶粉体二氧化硅气凝胶粒径0.2mm、堆积密度40kg/m3。
经过测试本实施例制备的耐高温气凝胶复合保温材料的基本性能如下：
| 指标 | 导热系数/ w/(m.k) | 燃烧等级 | 使用温度 |
| 0.021 | A | 800℃以上 |
本实施例制备的耐高温气凝胶复合保温材料导热系数低至0.021w/(m.k)，保温效果非常好。因为该复合材料全部由无机材料组成，所以可以到达燃烧等级A级，并可以在800℃环境下长期使用。
以上仅仅是对本实用新型的较佳实施例进行的详细说明，但是本实用新型并不限于以上实施例。应该理解的是，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员做出的各种修改，仍属于本发明的范围。
Claims (8)
1.一种耐高温气凝胶复合保温材料，其特征在于：所述材料依次由内无机纤维层（1）、纳米芯层（2）、外无机纤维层（3）叠加组合而成。
2.根据权利要求1所述的耐高温气凝胶复合保温材料，其特征在于：内无机纤维层（1）和外无机纤维层（3）为硅酸铝类纤维材料、硅酸镁类纤维材料、玻璃纤维材料、陶瓷纤维材料、石棉纤维材料中的一种或者任意几种的组合。
3.根据权利要求1所述的耐高温气凝胶复合保温材料，其特征在于：所述内无机纤维层（1）与纳米芯层（2）的一侧、外无机纤维层（3）与纳米芯层（2）的另一侧之间的连接方式采用耐高温粘结剂或缝合或两者组合的方式。
4.根据权利要求1所述的耐高温气凝胶复合保温材料，其特征在于：所述纳米芯层（2）由位于两侧的保护层（4）和位于所述保护层（4）中间的一至三层纳米材料层（5）叠加组合而成。
5.根据权利要求4所述的耐高温气凝胶复合保温材料，其特征在于：所述保护层（4）采用铝箔、铝片或无机纤维布中的任一种。
6.根据权利要求4所述的耐高温气凝胶复合保温材料，其特征在于：所述纳米材料层（5）为无机纤维布，且其单面或双面喷涂有气凝胶粉体层或颗粒层。
7.根据权利要求4所述的耐高温气凝胶复合保温材料，其特征在于：所述保护层（4）及纳米材料层（5）之间的连接方式采用耐高温粘结剂粘结、缝合方式中的任一种或两者组合。
8.根据权利要求6所述的耐高温气凝胶复合保温材料，其特征在于：所述气凝胶粉体层或颗粒层为二氧化硅气凝胶、粒径为0.1-0.5mm、堆积密度为40-200kg/m3。
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