用于低温深冷绝热的氧化钛纤维纸及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种氧化钛纤维纸、制备方法以及作为高真空多层间隔绝热复合材料 的应用，属于深冷容器、管道等储运设备隔热材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前超低温绝热材料最具代表性的是玻璃纤维纸和硬质聚氨酯泡沫材料。聚氨酯 泡沫塑料最大的缺点是阻燃性差，低温下尺寸稳定性差，容易变形开裂，对于LNG储运设备 上的应用有一定的危险性。玻璃纤维超低温隔热材料在使用时需要和定量较低的铝箱或无 纺布经多层复合后，做成像棉被一样的保温层，包裹在液态气体或冷冻样品的储存设备上。
[0003] CN103836306A提供了一种玻璃纤维超低温隔热材料生产工艺，以玻璃纤维棉为原 料，加入软化增强剂，经过工艺处理以后，得到一种定量很低、保温及透气性好的新型玻璃 纤维超低温隔热材料。能在-273~500°C的环境下使用，尤其是用于深冷状态下的液氮、液 氢、液氦和石油液化气等气体的贮存、运输设备的保温;在使用过程中，抽真空速度快，节省 工作时间。CN103836306A提供的玻璃纤维超低温隔热材料生产工艺，是以玻璃纤维棉为原 料生产的玻璃纤维纸。申请号201310022591.8提及的一种超强透气型深冷绝热材料及其制 备方法，也是包括无碱玻璃纤维和水拉丝玻璃纤维制备的玻璃纤维纸，但是，玻璃纤维不耐 高温燃烧时收缩厉害，热导率系数不是最低的，低温下易脆化抗拉伸强度降低，生产过程中 添加的化学物质会影响到换气率从而影响真空度使产品性能降低等缺点。
[0004] 目前超低温绝热结构和材料存在突出的缺点是抗辐射较差导致绝热效果差，主要 是材料本身反射率较低，高真空下抗辐射能力差，影响使用效果。
[0005] 氧化钛是一种光催化材料，它具有金红石和锐钛矿二个晶型。氧化钛纤维的制作 已有报道，例如CN101421454A提供二氧化钛纤维和二氧化钛纤维的制造方法。但氧化钛纤 维纸的工业生产未见报道。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供一种氧化钛纤维纸及其制备方法与应用。本发 明的氧化钛纤维纸可作为超低温保温材料应用于高真空多层低温绝热结构间隔材料领域。
[0007] 术语说明：
[0008] 低温：指从环境温度~120K(-153°C);超低温：指120K~0K(-273.15°C)，深冷区。
[0009] 低温、深冷保温材料:是指具有较低导热系数、能在(TC~-273.15°C的环境下长期 使用的材料。
[0010]白水:为行业术语，指造纸过滤回用的废水。
[0011] 本发明的技术方案如下：
[0012] 一种氧化钛纤维纸，该氧化钛纤维纸的TiO2质量含量2 90%，氧化钛纤维直径 0.3-2.5um〇
[0013] 根据本发明，优选的，所述的氧化钛纤维纸的定量为10-30g/m2,厚度为0.06- O.lmm〇
[0014] 根据本发明，优选的，所述的氧化钛纤维纸还复合一层铝箱层;进一步优选的，所 述的铝箱层的厚度为0.004-0.007mm。氧化钛纤维纸与铝箱复合后得到复合片材，便于包 裹。
[0015] 根据本发明，上述氧化钛纤维纸的制备方法，包括步骤如下：
[0016] (1)将氧化钛纤维切割成短纤维，分散于纯水或/和白水中，加入粘结剂，搅拌分散 均匀，得浆液；
[0017] (2)将衆液除渣后上网抄取，经抽滤脱水、压榨、烘干，即得。
[0018] 根据本发明制备方法，优选的，步骤(1)中短纤维的长度为所述氧化钛纤维 的直径为0.3 - 2.5μπι，进一步优选0.3 - Ιμπι;
[0019] 根据本发明，所述的粘结剂为耐低温纤维粘结材料;优选为水玻璃或硅酸铝等。
[0020] 根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的浆液的质量浓度为0.03-0.1 %。
[0021] 根据本发明，优选的，步骤(2)中上网抄取为:将除渣后的浆液栗到流浆箱，并经稳 流进入网前箱后均匀的分布到聚酯成型网上，并在网上形成湿纸页。
[0022] 根据本发明，优选的，步骤(2)中抽滤的压强在0.2-0.5MPa;
[0023] 优选的，压榨后控制湿纸页湿度< 85% ;
[0024] 优选的，压榨后将湿纸页复合到铝箱层上，进一步优选的，铝箱层的厚度为0.004-0.007mm；
[0025] 优选的，烘干的方式为燃气烘道烘干或微波加热烘干，进一步优选红外灯烘烤干； 烘干时间为3 - 5分钟。
[0026] 根据本发明，优选的，上述氧化钛纤维纸在低温、深冷保温材料中的应用；进一步 优选的，在〇°C至-153°C或-153°C至-273.15°C的绝热保温材料中的应用；更优选的，在10 _2 ~HT5Pa高真空条件下的绝热保温间隔材料中的应用。
[0027] 根据本发明，优选的，将氧化钛纤维纸与氧化锆纤维纸复合使用。
[0028] 本发明的氧化钛纤维纸可用于深冷液体储存或运送容器、深冷液体输送管的真空 绝热保温，生物学样品低温储运容器、低温真空管道，低温液体栗及栗池、低温超导、航空航 天的低温绝热设备。
[0029] -种深冷液体储存或运送容器，是将上述氧化钛纤维纸作为绝热保温复合材料。
[0030] -种深冷液体输送管，是将上述氧化钛纤维纸作为绝热保温复合材料。
[0031] 本发明的氧化钛纤维可按现有技术制备得到。
[0032] 目前作为深冷容器及其输运管道的高真空多层绝热材料的玻璃纤维纸、铝箱复合 结构，其玻璃纤维主要是二氧化硅，其折射率低（1.4左右），抗辐射能力差，考虑到绝热的综 合因素主要由热传导、热辐射、热对流。而在高真空条件下的应用主要考虑热辐射的影响。 二氧化钛因其高折射率高反射率而导致抗热辐射效果比玻璃纤维好。
[0033]本发明的有益效果在于：
[0034] 1.抗辐射绝热性能和绝热性能好。本发明采用的是无机超细电纺氧化钛纤维，氧 化钛纤维纸折射率高、反射率高、绝热性能较好，可以耐低温到-273Γ而不影响其本身性 能。氧化钛纤维纸在液氮和液化天然气低温下性质稳定，可以满足液化天然气、液氢、液氧 等易燃、助燃介质的储运安全要求。
[0035] 2.真空下放气率小。本发明所用氧化钛纤维不含有任何有机化学材料，从而保证 了氧化钛纤维纸在高真空下放气率很小，并能保持高真空度(HT 5Pa以上)很长时间。
[0036] 3.用途广泛。本发明除用于深冷液体储运容器及其配套管路的真空多层绝热结构 中，具体可以应用在如低温液体储罐，低温液体汽车罐车，低温液体罐式集装箱，车用LNG气 瓶，焊接绝热气瓶，快易冷用，生物杜瓦用，移动式橇装加气站，LNG船用气罐，低温真空管 道，低温液体栗及栗池用等外，还可用于低温超导、航空航天等领域的低温绝热。
[0037] 4.用制备的不同直径的氧化钛纤维纸跟玻璃纤维纸铝箱复合材料做了液氮下的 低温保温实验，将上述材料分别缠绕在装有液氮的不锈钢筒的外壁，测量离不锈钢外壁不 同厚度处的温度。在大气环境或高真空环境下，实验证实氧化钛纤维纸和玻璃纤维纸相比 都具有明显的抗热辐射效果，每添加一层氧化钛纸其抗辐射温度提高〇. 1摄氏度，低温深冷 绝热具有保温优势，氧化钛纤维纸的抗辐射和隔热均优于玻璃纤维纸。
【附图说明】
[0038] 图1是本发明实施例1制得的氧化钛纤维纸照片。
【具体实施方式】
[0039]下面结合实施例并结合附图对本发明作