专利名称：超低导热率纳米气凝胶绝热材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种超低导热率纳米气凝胶绝热材料及其制备方法,属于纳米绝热材料技术领域。
背景技术：
工业耗能为我国三大耗能之首，在石化、冶金、电力等工业炉和高温设备上采用绝热耐火材料，是实现节能降耗的重要途径。冶金行业的CSP线、石化行业的乙烯裂解炉等高温炉项目，对保温衬里的要求是保温厚度在330_左右，外壁温度要求低于70°C。在保温厚度一定的条件下，使用陶瓷纤维毯、陶瓷纤维模块产品达不到外壁温度<70°C的设计要求，需要采用导热系数更小、保温效果更好的纳米微孔隔热板等新型材料。随着纳米技术的发展，超低导热率的纳米SiO2微孔隔热材料问世，而且在国外已被广泛应用。纳米SiO2微孔隔热材料，与目前常用的绝热保温材料相比，绝热效果可提高2 10倍，可减少绝热层厚度30°/Γ50%，既可提高有效工作容量又可减少大量热损失。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种超低导热率纳米气凝胶绝热材料，绝热材料导热系数更小、保温效果更好，还可减少绝热层厚度，减少热损失；其制备方法简单方便，便于工业化生产。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种超低导热率纳米气凝胶绝热材料，其特征在于该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为
纳米级的SiO2粉体60~100%
红外遮光剂O 30%
增强纤维0~10%
粘结剂O 5%。所述该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为
纳米级的SiO2粉体70 90%
红外遮光剂5 25%
增强纤维2 8%
粘结剂2 5%。所述的纳米级的SiO2粉体为火焰硅灰、白炭黑、气相二氧化硅或二氧化硅气凝胶。所述的增强纤维为超细玻璃纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维和玄武岩纤维中的一种或任意组合。所述的红外遮光剂为二氧化钛、三氧化二铁、氧化锆、碳化硅和三氧化二铬中的一种或任意组合。所述的粘结剂为聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯和聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或任意组
入
口 O所述的超低导热率纳米气凝胶绝热材料的制备方法，其特征在于以下步骤(I)、将重量百分比为7(Γ90%的二氧化硅与重量百分比为(Γ10%的增强纤维进行 混合，在封闭搅拌机中以2000-5000r/min的搅拌速度下进行搅拌，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(Γ30%的遮光剂加入步骤(I)的混合材料中，并加入(Γ5%的粘结剂，搅拌混合，获得混合材料；(3)、将上述混合材料倒入一定形状的模具中，干压成型，然后2 6°C /min的升温速度升温至30(T500°C，保温f 4h，即得到超低导热率纳米微孔隔热材料。本发明的有益效果是本发明制备的超低导热率纳米微孔隔热材料，导热系数(热面800°C ) ( O. 040w/m. k，耐压强度彡O. 7MPa，容重为25(T400kg/m3 ;本发明制备的超低导热率纳米微孔隔热材料，具有导热系数小，耐压强度高，适用于石化、冶金、电力等工业炉和高温设备上；绝热材料导热系数更小、保温效果更好，还可减少绝热层厚度，减少热损失；其制备方法简单方便，便于工业化生产。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步描述实施例I一种超低导热率纳米微孔隔热材料的制备方法，其组成质量比例为纳米二氧化硅粉体81% ;增强纤维4% ;红外遮光剂碳化硅12% ;粘结剂3%。纳米级的SiO2粉体为火焰硅灰；增强纤维为超细玻璃纤维；粘结剂为1%的聚乙烯醇和2%的聚醋酸乙烯酯，采用两步法混合。首先将纳米二氧化硅粉体和增强玻璃纤维加入到封闭式搅拌器中，转速3000r/min，搅拌20分钟后，向混料中加入红外遮光剂和粘结齐U，搅拌混合，将混料倒入一定形状的模具中，干压成型，然后3°C /min的升温速度升温至350°C，保温2h，即得到超低导热率纳米微孔隔热材料。本发明产品导热系数为O. 033w/m. k (热面800°C )，耐压强度(厚度方向压缩10%)为 O. 88MPa，容重为 360kg/m3。实施例2一种超低导热率纳米微孔隔热材料的制备方法，其组成比例为纳米二氧化硅粉体80% ;增强纤维6% ;三氧化二铬10% ;粘结剂4%。纳米级的SiO2粉体为白炭黑；增强纤维为2%的高硅氧纤维和4%的硅酸铝纤维；粘结剂为聚乙烯基吡咯烷酮，采用两步法混合。首先将纳米二氧化硅粉体和增强纤维加入到封闭式搅拌器中，转速3200r/min，搅拌15分钟后，向混料中加入红外遮光剂和粘结齐U，搅拌混合，将混料倒入一定形状的模具中，干压成型，然后4°C /min的升温速度升温至400°C，保温3h，即得到超低导热率纳米微孔隔热材料。本发明产品导热系数为O. 037w/m. k (热面800°C )，耐压强度(厚度方向压缩10%)为 O. 9MPa,容重为 320kg/m3。
实施例3一种超低导热率纳米微孔隔热材料的制备方法，其组成比例为纳米二氧化硅粉体85% ;增强纤维3% ;红外遮光剂7% ;粘结剂5%。纳米级的SiO2粉体为气相二氧化硅；增强纤维为1%的氧化铝纤维、1%氧化锆纤维和1%的玄武岩纤维；粘结剂为1%的聚乙烯醇、1%的聚醋酸乙烯酯和3%的聚乙烯基吡咯烷酮；红外遮光剂为2%的二氧化钛、2%的三氧化二铁和3%的氧化锆，采用两步法混合。首先将纳米二氧化硅粉体和增强纤维加入到封闭式搅拌器中，转速4000r/min，搅拌10分钟后，向混料中加入红外遮光剂和粘结剂，搅拌混合，将混料倒入一定形状的模具中，干压成型，然后5°C /min的升温速度升温至500°C，保温4h，即得到超低导热率纳米微孔隔热材料。本发明产品导热系数为O. 038w/m. k (热面800°C )，耐压强度(厚度方向压缩10%) 为 O. 8MPa,容重为 300kg/m3。实施例4一种超低导热率纳米微孔隔热材料的制备方法，其组成比例为纳米二氧化硅粉体90% ;增强纤维3% ;红外遮光剂5% ;粘结剂2%。纳米级的SiO2粉体为气相二氧化硅；增强纤维为1%的氧化铝纤维、1%氧化锆纤维和1%的玄武岩纤维；红外遮光剂为2%的二氧化钛、2%的三氧化二铁和3%的氧化锆；粘结剂为1%的聚乙烯醇和1%的聚乙烯基吡咯烷酮，采用两步法混合。首先将纳米二氧化硅粉体和增强纤维加入到封闭式搅拌器中，转速4000r/min，搅拌10分钟后，向混料中加入红外遮光剂和粘结剂，搅拌混合，将混料倒入一定形状的模具中，干压成型，然后5°C /min的升温速度升温至500°C，保温4h，即得到超低导热率纳米微孔隔热材料。本发明产品导热系数为O. 039w/m. k (热面800°C )，耐压强度(厚度方向压缩10%)为 O. 7MPa，容重为 298kg/m3。实施例5一种超低导热率纳米微孔隔热材料的制备方法，其组成比例为纳米二氧化硅粉体80% ;增强纤维8% ;红外遮光剂7% ;粘结剂5%。纳米级的SiO2粉体为气相二氧化硅；增强纤维为2%的超细玻璃纤维、2%的氧化铝纤维和4%的高硅氧纤维；红外遮光剂为2%的二氧化钛、2%的三氧化二铁和3%的氧化锆；粘结剂为2%的聚乙烯醇和3%的聚醋酸乙烯酯，采用两步法混合。首先将纳米二氧化硅粉体和增强纤维加入到封闭式搅拌器中，转速4000r/min，搅拌10分钟后，向混料中加入红外遮光剂和粘结剂，搅拌混合，将混料倒入一定形状的模具中，干压成型，然后5°C /min的升温速度升温至500°C，保温4h，即得到超低导热率纳米微孔隔热材料。本发明产品导热系数为O. 034w/m. k (热面800°C )，耐压强度(厚度方向压缩10%)为 I. IMPa，容重为 296kg/m3。实施例6一种超低导热率纳米微孔隔热材料的制备方法，其组成比例为纳米二氧化硅粉体80% ;增强纤维8% ;红外遮光剂10% ;粘结剂2%。纳米级的SiO2粉体为气相二氧化硅；增强纤维为2%硅酸铝纤维、3%氧化铝纤维、3%氧化锆纤维；红外遮光剂为3%的二氧化钛、3%的三氧化二铁和4%的氧化锆；粘结剂为2%的聚乙烯基吡咯烷酮，采用两步法混合。首先将纳米二氧化硅粉体和增强纤维加入到封闭式搅拌器中，转速4000r/min，搅拌10分钟后，向混料中加入红外遮光剂和粘结剂，搅拌混合，将混料倒入一定形状的模具中，干压成型，然后5°C /min的升温速度升温至500°C，保温4h，即得到超低导热率纳米微孔隔热材料。 本发明产品导热系数为O. 035w/m. k (热面800°C )，耐压强度(厚度方向压缩10%)为 O. 96MPa，容重为 292kg/m3。
权利要求
1.一种超低导热率纳米气凝胶绝热材料，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的SiO2粉体60 100%红外遮光剂0 30%增强纤维0 10%粘结剂0 5%。
2.按照权利要求I所述的超低导热率纳米气凝胶绝热材料，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的SiO2粉体70 90%红外遮光剂5 25%增强纤维2 8%粘结剂2~5%。
3.按照权利要求I或2所述的超低导热率纳米气凝胶绝热材料，其特征在于所述的纳米级的SiO2粉体为火焰硅灰、白炭黑、气相二氧化硅或二氧化硅气凝胶。
4.按照权利要求I或2所述的超低导热率纳米气凝胶绝热材料，其特征在于所述的增强纤维为超细玻璃纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维和玄武岩纤维中的一种或任意组合。
5.按照权利要求I或2所述的超低导热率纳米气凝胶绝热材料，其特征在于所述的红外遮光剂为二氧化钛、三氧化二铁、氧化锆、碳化硅和三氧化二铬中的一种或任意组合。
6.按照权利要求I或2所述的超低导热率纳米气凝胶绝热材料，其特征在于所述的粘结剂为聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯和聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或任意组合。
7.按照权利要求I或2所述的超低导热率纳米气凝胶绝热材料的制备方法，其特征在于以下步骤 (1)、将重量百分比为70、0%的二氧化硅与重量百分比为(TlO%的增强纤维进行混合，在封闭搅拌机中以2000-5000r/min的搅拌速度下进行搅拌，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(T30%的遮光剂加入步骤(I)的混合材料中，并加入(T5%的粘结齐U，搅拌混合，获得混合材料； (3)、将上述混合材料倒入一定形状的模具中，干压成型，然后2飞。C/min的升温速度升温至30(T500°C，保温f 4h，即得到超低导热率纳米微孔隔热材料。
全文摘要
本发明涉及一种超低导热率纳米气凝胶绝热材料及其制备方法，属于纳米绝热材料技术领域，该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为纳米级的SiO2粉体60~100%；红外遮光剂0~30%；增强纤维0~10%；粘结剂0~5%。本发明制备的超低导热率纳米微孔隔热材料，导热系数(热面800℃)≤0.040w/m.k，耐压强度≥0.7MPa，容重为250~400kg/m3；本发明制备的超低导热率纳米微孔隔热材料，具有导热系数小，耐压强度高，适用于石化、冶金、电力等工业炉和高温设备上。
文档编号C04B22/06GK102964088SQ20121048445
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者鹿成洪, 王翠玲, 刘超, 李呈顺, 史新友, 张成贺 申请人:山东鲁阳股份有限公司