超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米绝热材料技术领域，尤其涉及超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]绝热材料(thermal insulat1n material),能阻滞热流传递的材料,又称热绝缘材料。传统绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等，新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。纳米级微孔绝热材料采用特殊的纳米级无机耐火粉料，纳米颗粒之间的接触为极小的点接触，点接触的热阻非常大，使得材料的传热效果应变非常小，导致纳米级微孔绝热材料的传导传热系数非常小。纳米微孔绝热材料广泛应用于冶金、机械、汽车、石化、电力、建材等多个领域。
[0003]工业炉和高温设备是我国工业能耗的重要用户，采用高效耐火绝热材料，是实现节能降耗的主要途径。冶金行业的CSP线、石化行业的乙烯裂解炉等高温炉外壁温度要求低于70°C。在保温厚度一定的条件下，常规的陶瓷纤维类产品达不到设计要求，需要采用导热系数更小的新型材料。由于纳米级微孔绝热材料与目前的绝热保温材料相比，隔热效果可提高2~10倍，因此目前多采用纳米级微孔绝热材料，但是目前市售的纳米级微孔绝热材料高温的收缩率比较大，在高温条件下应用时，给设备的正常运行带来了极大的风险，安全系数低，严重制约了此种材料在高温设备上的应用；而且鉴于外壁温度低的要求，使导热系数进一步降低，是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供提供一种超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料及其制备方法，绝热材料导热系数更小、保温效果更好，减少热损失；同时提高绝热材料的高温抗收缩性，减小高温收缩，减少应用设备的高温事故风险；其制备方法简单方便，便于工业化生产。
[0005]为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为:超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，其特征在于该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为:
纳米级二氧化硅粉体 60%-90%
红外遮光剂0%-30%
增强纤维3%-10%
高温抗收缩剂5%-10%。
[0006]所述的超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料由以下重量百分数的原料制成为:
纳米级二氧化硅粉体 60%-70%
红外遮光剂20%-30%
增强纤维3%-5% 高温抗收缩剂5%-10%。
[0007]所述的纳米级二氧化硅粉体为白炭黑、气相二氧化硅或二氧化硅气凝胶。
[0008]所述的红外遮光剂为碳化硅、二氧化钛中的一种或任意组合。
[0009]所述的增强纤维为高硅氧纤维或高铝纤维中的一种或任意组合。
[0010]所述的高温抗收缩剂为α -氧化铝粉或Y -氧化铝粉中的一种或任意组合。
[0011]所述的超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)将重量百分比为60%~70%的纳米级二氧化硅与重量百分比为3%_10%的增强纤维进行混合，在封闭搅拌机中以1000-1500r/min的搅拌速度进行搅拌，搅拌5_30min，使增强纤维在纳米粉体中混合均匀；
(2)将重量百分比为20%-30%的遮光剂和5%~10%的高温抗收缩剂加入步骤(I)的混合材料中，搅拌混合，获得混合材料；
(3)将步骤(2)所得的混合材料导入一定形状的模具中，干压成型，即得到高温超低导热率纳米级微孔绝热材料。
[0012]本发明的有益效果为:通过在配方中加入高温抗收缩剂，能够有效改善纳米级微孔绝热材料的线收缩率，在高温条件下应用时，降低了使用风险，安全系数高，同时降低了热导率；本发明制备的耐高温超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，导热系数(热面800°C)^ 0.040w/m.k，耐压强度彡 0.4MPa，线收缩率(800°C)彡 1%，密度为 28(T320kg/m3，最高使用温度1050°C ;本发明制备的耐高温超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，具有导热系数小，高温线收缩小，耐压强度高，使用温度高，适用于石化、冶金、电力等工业炉和高温设备上；其制备方法简单方便，便于工业化生产。
【具体实施方式】
[0013]为进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举一下实施例详细说明如下: 实施例1:
超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，由以下重量百分数的原料制成为:
气相二氧化硅:60% ;碳化硅:15% ;硅酸锆15% ;高硅氧纤维:3% ； α -氧化铝粉:2% ；Y _氧化招粉:5%。
[0014]将重量百分比为60%的气相二氧化硅与重量百分比为3%的高硅氧纤维进行混合，在封闭搅拌机中以1000-1500r/min的搅拌速度进行搅拌,搅拌5_30min,使增强纤维在纳米粉体中混合均匀；
(2)将重量百分比为15%碳化娃、15%二氧化钛、2% α -氧化招粉和5% Y -氧化招粉加入步骤(I)的混合材料中，搅拌混合，获得混合材料；
(3)将步骤(2)所得的混合材料导入一定形状的模具中，干压成型，即得到高温超低导热率纳米级微孔绝热材料。
[0015]经检测产品的导热系数(热面800°C) =0.038w/m.k,耐压强度=0.4MPa,线收缩率(8000C ) =0.8%，密度为 300kg/m3，最高使用温度 1050°C。
[0016]实施例2:
超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，由以下重量百分数的原料制成为: 白炭黑:65% ;碳化硅:25% ;高硅氧纤维:5% ； a -氧化铝粉:5%。
[0017]将重量百分比为65%的白炭黑与重量百分比为5%的高硅氧纤维进行混合，在封闭搅拌机中以1000-1500r/min的搅拌速度进行搅拌,搅拌5_30min,使增强纤维在纳米粉体中混合均匀；
(2)将重量百分比为25%碳化硅、5%α-氧化铝粉加入步骤(I)的混合材料中，搅拌混合，获得混合材料；
(3)将步骤(2)所得的混合材料导入一定形状的模具中，干压成型，即得到高温超低导热率纳米级微孔绝热材料。
[0018]经检测产品的导热系数(热面800°C) =0.035w/m.k，耐压强度=0.5MPa，线收缩率(8000C ) =0.9%，密度为 290kg/m3，最高使用温度 1050°C。
[0019]实施例3:
超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，由以下重量百分数的原料制成为:
二氧化硅气凝胶:90% ;高硅氧纤维:2% ;高铝纤维3% ； Y -氧化铝粉:5%。
[0020]将重量百分比为90%的二氧化硅气凝胶与重量百分比为2%高硅氧纤维;3%高铝纤维进行混合，在封闭搅拌机中以1000-1500r/min的搅拌速度进行搅拌,搅拌5_30min,使增强纤维在纳米粉体中混合均匀；
(2)将重量百分比为5%Y-氧化铝粉加入步骤(I)的混合材料中，搅拌混合，获得混合材料；
(3)将步骤(2)所得的混合材料导入一定形状的模具中，干压成型，即得到高温超低导热率纳米级微孔绝热材料。
[0021]经检测产品的导热系数(热面800°C) =0.040w/m.k,耐压强度=0.5MPa,线收缩率(8000C ) =0.6%，密度为 320kg/m3，最高使用温度 1050°C。
[0022]以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，其特征在于该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为: 纳米级二氧化硅粉体 60%-90% 红外遮光剂0%-30% 增强纤维3%-10% 高温抗收缩剂5%-10%。2.根据权利要求1所述的超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，其特征在于该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为: 纳米级二氧化硅粉体 60%-70% 红外遮光剂20%-30% 增强纤维3%-5% 高温抗收缩剂5%-10%。3.根据权利要求1或2所述的超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，其特征在于所述的纳米级二氧化硅粉体为白炭黑、气相二氧化硅或二氧化硅气凝胶。4.根据权利要求1或2所述的超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，其特征在于所述的红外遮光剂为碳化硅、硅酸锆中的一种或任意组合。5.根据权利要求1或2所述的超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，其特征在于所述的增强纤维为高硅氧纤维或高铝纤维中的一种或任意组合。6.根据权利要求1或2所述的超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，其特征在于所述的高温抗收缩剂为α-氧化铝粉或Y-氧化铝粉中的一种或任意组合。7.根据权利要求1或2所述的超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将重量百分比为60%~70%的纳米级二氧化硅与重量百分比为3%-10%的增强纤维进行混合，在封闭搅拌机中以1000-1500r/min的搅拌速度进行搅拌，搅拌5_30min，使增强纤维在纳米粉体中混合均匀； (2)将重量百分比为20%-30%的遮光剂和5%~10%的高温抗收缩剂加入步骤(I)的混合材料中，搅拌混合，获得混合材料； (3)将步骤(2)所得的混合材料导入一定形状的模具中，干压成型，即得到高温超低导热率纳米级微孔绝热材料。
【专利摘要】超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料及其制备方法，该绝热材料以下重量百分数的原料制成为：纳米级二氧化硅粉体60%-70%；红外遮光剂20%-30%；增强纤维3%-5%，高温抗收缩剂5%-10%；通过在配方中加入高温抗收缩剂，能够有效改善纳米级微孔绝热材料的线收缩率，在高温条件下应用时，降低了设备的使用风险，提高了安全系数；按照此配方和工艺生产的产品，最高使用温度1050℃，导热系数800℃≤0.04，800℃*8h，线收缩率≤1.0%，耐压强度≥0.4MPa；本发明制备的耐高温超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，具有导热系数小，耐压强度高，高温收缩率小，适合石化、冶金、电力等工业炉和高温设备上。
【IPC分类】C04B30/02
【公开号】CN105084859
【申请号】CN201410190008
【发明人】孙广颖, 赵瑞林, 王怀绪, 祁洪军, 钱广华, 彭乾冰
【申请人】天津固特节能环保科技有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月7日