一种纳米绝热材料及纳米绝热板的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金、建材、化工、火电等工业行业的中高温领域，具体是一种耐高温绝热保温材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]高性能的绝热保温材料对于工业领域的节能降耗具有重要的意义，特别是冶金、建材、化工、火电等中高温(500?1000°C)高耗能领域。在中高温领域使用高性能的绝热保温材料，将有效地提高能源利用率，但这种保温材料除了必须具备超低的导热系数外，还应该具备一定的机械强度和高温下长期使用的稳定性，以及较低的成本。目前所使用的保温材料不是性能较差，就是成本较高，无法满足大量的中高温领域的工业需求。
[0003]微硅粉是在冶炼硅铁合金或工业硅时产生的S12和Si气体与空气中的氧气氧化并冷凝而形成的一种超细硅质粉体材料。微硅粉平均粒径为0.15 — 0.20μπι，比表面积为15000 — 20000m2/kg。其主要成分为二氧化硅，含量一般80-92%，杂质成分有氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化铝和活性炭等。由于微硅粉中二氧化硅属无定型物质，活性高，颗粒细小，比表面积大，具有优良的理化性能，过去被认为是一种工业废弃物，现在可以广泛应用在特殊工程中使用的混凝土、耐火材料、水泥等重要领域，但由于市场原因，应用量有限，而在绝热保温领域，还有很大的利用空间，且综合成本较低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服上述【背景技术】的不足，提供一种纳米绝热材料及其制备方法，该材料应具有耐高温、中高温状态下热稳定性好、热导率低以及成本低的特点；所提供的制备方法应当取材便利、工艺简单、制备方便。
[0005]本发明提供的技术方案是:一种纳米绝热材料，所包括的原料以及重量份为:普通微硅粉75?85、白炭黑O?20、耐火纤维10?20、有机胶0.5?0.8、水1.5?2.5。
[0006]所述的耐火纤维优选为硅酸铝纤维、多晶氧化铝纤维或多晶莫来石纤维中的一种或几种。
[0007]所述的有机胶优选为醋酸乙烯共聚物胶黏剂DA102H。
[0008]所述的白炭黑优选为气相二氧化娃。
[0009]—种纳米绝热板的制备方法，依次包括以下步骤:
[0010](I)准备以下重量份的原料:普通微硅粉75?85、白炭黑O?20、耐火纤维10?20、有机胶0.5?0.8、水1.5?2.5;
[0011 ] (2)将耐火纤维进行破碎处理后备用；
[0012](3)将有机胶与水混合搅拌制成有机胶液备用；
[0013](4)将破碎后的耐火纤维、普通微硅粉、白炭黑混合后搅拌20?30分钟，得混合料；
[0014](5)将制得的混合料放入模具中压块，制成不同规格的纳米绝热板；
[0015](6)将有机胶液喷到纳米绝热板外表面；
[0016](7)在70?90°C温度下进行烘干；
[0017](8)冷却包装。
[0018]所述的耐火纤维优选为硅酸铝纤维、多晶氧化铝纤维或多晶莫来石纤维中的一种或几种。
[0019]所述的有机胶优选为醋酸乙烯共聚物胶黏剂DA102H。
[0020]所述的白炭黑优选为气相二氧化硅。
[0021]所述纳米绝热板的密度为350?6501^/1113，耐火度为1540°(3，常温耐压强度为1.2?1.4MPa,线收缩率 I.1%(1000°C)，导热系数为 0.02?0.029W/m.K(600°C)、0.021?
0.04W/m.K(800°C)、0.023?0.048W/m.K(1000°C)。
[0022]本发明的有益效果是:纳米绝热材料的保温原理属于纳米孔隙机理，具有超出常用传统材料2-6倍的超强保温断热能力。在500°C以上时，温度越高，纳米绝热材料比常规的隔热保温效果要高出3?5倍。其纳米级孔隙网络结构和热障成分不仅杜绝了对流传热，而且极大地降低了材料的固态热传导率和高温热辐射，可大幅减少绝热层厚度，可长期使用温度为600?1000°C。使用该1MM厚材料相当于常规绝热产品30?60_，即可提高设备或管道的有效工作容量又可减少大量热损失。由于本发明的纳米绝热材料的主要材料为冶炼副产品微硅粉，其所制成的纳米绝热板成本低、热导率低、热稳定性好，尤其的中高温领域，有非常大的优势。因此在提高热能效率、实现节能降耗、节能产品的开发利用等领域具有极大的应用价值。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施方式对本发明作详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
[0024]实施例1
[0025]将16.7重量份的硅酸铝纤维破碎处理后，与83.3重量份的普通微硅粉混合后搅拌，搅拌20?30分钟后注入模具中压块成形，制成纳米绝热板，长宽厚尺寸为180 X 200 X60mm;将0.5重量份的醋酸乙烯共聚物胶黏剂DA102H与1.5重量份的水调合成胶液;将胶液喷涂到纳米绝热板外表面，并在70°C温度下进行烘干冷却后包装，制成纳米绝热板A。
[0026]纳米绝热板A的密度为600kg/m3，常温耐压强度为1.4MPa，线收缩率1.1 % (1000°C)，导热系数为0.029W/m.K(600°C)、0.04W/m.K(800°C)、0.048W/m.K(1000C)。
[0027]在水泥厂高温三次风管道上应用本实施例提供的纳米绝热板，保温设计采用10mm浇注料+60mm纳米绝热板+1mm钢板，管道内热风温度900?1100°C范围内，管道外表面温度均低于50°C，运行效果良好，可保证长期稳定运行。
[0028]实施例2
[0029I将11.5重量份的娃酸招纤维、5重量份多晶莫来石纤维破碎处理，与68.5重量份的普通微硅粉、15重量份的气相二氧化硅混合后进行搅拌，搅拌20?30分钟后注入模具中压块成形，制成纳米绝热板，长宽厚尺寸为180 X 200 X40mm;将0.5重量份的醋酸乙烯共聚物胶黏剂DA102H与1.5重量份水调合成胶液;将胶液喷涂到纳米绝热板外表面，并在90°C温度下进行烘干冷却后包装，制成纳米绝热板B。
[0030]纳米绝热板B的密度为400kg/m3，常温耐压强度为1.2MPa，线收缩率1.1 % (1000°C)，导热系数为0.022W/m.K(600°C)、0.25W/m.K(800°C)、0.028W/m.K(1000°C)。
[0031]在水泥厂AQC余热锅炉的高温废气管道上应用本实施例提供的纳米绝热板，由原保温设计10mm饶注料+50mm普通娃酸|丐板+1mm钢板+200mm岩棉，改为10mm饶注料+40mm纳米绝热板+1mm钢板，废气管道内的温度在400?600°C范围内，废气管道外表面温度均低于50°C，保温效果良好，增加了有效容积，综合成本较低。
【主权项】
1.一种纳米绝热材料，所包括的原料以及重量份为:普通微硅粉75?85、白炭黑O?20、耐火纤维1?20、有机胶0.5?0.8、水1.5?2.5。2.根据权利要求1所述的纳米绝热材料，其特征在于:所述的耐火纤维为硅酸铝纤维、多晶氧化铝纤维或多晶莫来石纤维中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的纳米绝热材料，其特征在于:所述的有机胶为醋酸乙烯共聚物胶黏剂DA102H。4.根据权利要求1所述的纳米绝热材料，其特征在于:所述的白炭黑为气相二氧化娃。5.一种纳米绝热板的制备方法，依次包括以下步骤: (1)准备以下重量份的原料:普通微硅粉75?85、白炭黑O?20、耐火纤维10?20、有机胶0.5?0.8、水1.5?2.5; (2)将耐火纤维进行破碎处理后备用； (3)将有机胶与水混合搅拌制成有机胶液备用； (4)将破碎后的耐火纤维、普通微硅粉、白炭黑混合后搅拌20?30分钟，得混合料； (5)将制得的混合料放入模具中压块，制成不同规格的纳米绝热板； (6)将有机胶液喷到纳米绝热板外表面； (7)在70?90°C温度下进行烘干； (8)冷却包装。6.根据权利要求5所述的纳米绝热材料的制备方法，其特征在于:所述的耐火纤维为硅酸铝纤维、多晶氧化铝纤维或多晶莫来石纤维中的一种或几种。7.根据权利要求5所述的纳米绝热材料的制备方法，其特征在于:所述的有机胶为醋酸乙烯共聚物胶黏剂DA102H。8.根据权利要求5所述的纳米绝热材料的制备方法，其特征在于:所述的白炭黑为气相二氧化硅。
【专利摘要】本发明涉及一种纳米绝热材料及纳米绝热板的制备方法。目的是提供的材料应具有耐高温、中高温状态下热稳定性好、热导率低以及成本低的特点；所提供的制备方法应当取材便利、工艺简单、制备方便。技术方案是：一种纳米绝热材料，所包括的原料为：普通微硅粉、白炭黑、耐火纤维、有机胶、水。一种纳米绝热板的制备方法，依次包括以下步骤:准备以下原料：普通微硅粉、白炭黑、耐火纤维、有机胶、水；1、将耐火纤维进行破碎处理后备用；2、制成有机胶液备用；3、将破碎后的耐火纤维、普通微硅粉、白炭黑混合后搅拌分钟，得混合料；4、制成不同规格的纳米绝热板；5、将有机胶液喷到纳米绝热板外表面；6、进行烘干；7、冷却包装。
【IPC分类】C04B35/66, C04B35/622, C04B35/14
【公开号】CN105541313
【申请号】CN201511010101
【发明人】于海, 唐金泉
【申请人】于海, 唐金泉
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月28日