本发明属于绝热材料
技术领域：
，具体涉及一种高强度绝热管道及其制备方法。
背景技术：
轻质砖、耐火纤维、陶瓷纤维毯等传统绝热材料导热系数相对较高，在给定厚度下无法满足工业设备外壁温度低于70℃的节能要求，因此低导热率的绝热材料越来越受到人们的青睐。目前，绝热材料主要有两种：一种是真空绝热材料，另一种是纳米孔绝热材料。纳米硅质绝热材料的结构中具有大量的纳米孔隙，且85％以上的孔隙直径小于50nm。空气中的氧气分子和氮气分子的平均自由程约为70nm，当孔隙直径小于气体的平均自由程时，空气分子可以被视为“静止”，气体的对流传热被有效遏制，同时超高气孔率又使得纳米二氧化硅质绝热材料的固相传热受到限制，所以其被认为是目前绝热性能最佳的固体材料，在隔热材料领域具有广阔的应用前景。但是研究发现，随着温度的升高，纳米硅质绝热材料内部的红外辐射传热作用越来越明显，而二氧化硅对于辐射红外线几乎“透明”，红外遮蔽效果差，导致高温下材料的导热系数急剧增大，绝热效果受到严重制约。针对上述问题，现有技术最常用的方法是引入红外遮光剂，将所有的原料混合均匀，然后压制成所需的形状。该方法在一定程度上可以降低材料在高温下的导热系数。公开号为cn103807568a，公开了一种纳米微孔绝热保温板，其结构从冷面到热面依次为保温层、反辐射层和增强层。其反辐射层中只含有红外遮光剂，不含有任何增强材料，干法压制无法保证其强度，影响使用效果。而且，虽然反辐射层的加入可以有效抑制辐射传热，但是组成增强层和反辐射层的成分自身的导热系数都很大，另外反辐射层的厚度比较薄，随着热面温度的升高，特别是高于600℃以后，热量会很快传至保温层，反辐射层和保温层的界面温度也会不断升高，根据玻尔兹曼定律可知，在保温层部分的辐射传热作用增强，表现为导热系数增大，绝热性能不佳。公开号为cn104476857a，公开了一种纳米硅质绝热材料及其制备方法，包括高温层和复合于所述高温层上的低温层；所述低温层由60-80重量份纳米二氧化硅、5-15重量份无机纤维和15-35份炭黑组成；所述高温层由60-80重量份纳米二氧化硅、5-15重量份无机纤维和15-35份红外遮光剂组成；所述红外遮光剂为二氧化钛、氧化锆、碳化硅和六钛酸钾晶须中的一种或多种。该现有技术同样具有绝热性能不佳，并且原材料成本较高，制备方法复杂。综上所述，因此需要一种更好的绝热材料，来改善现有技术的不足。技术实现要素：本发明的目的是提供一种高强度绝热管道及其制备方法，本发明制备的绝热管道具有良好的隔热性能，密度高、韧性好、强度高、环保无毒，原材料易得、制备方法简单，适合工业化大规模生产。本发明提供了如下的技术方案：一种高强度绝热管道，包括以下重量份的原料：丁苯橡胶12-17份、三元乙丙橡胶11-15份、空心玻璃微珠14-18份、邻苯二甲酸二辛酯7-12份、环氧大豆油10-14份、二氧化钛6-11份、热塑性树脂12-16份、凹凸棒土复合物8-13份、改性蒙脱土9-15份、填充粉料7-12份、无机纤维8-14份、无卤阻燃剂3-6份和防老剂4-7份。优选的，所述绝热管道包括以下重量份的原料：丁苯橡胶14-17份、三元乙丙橡胶11-13份、空心玻璃微珠16-18份、邻苯二甲酸二辛酯7-11份、环氧大豆油12-14份、二氧化钛7-11份、热塑性树脂12-15份、凹凸棒土复合物9-13份、改性蒙脱土9-14份、填充粉料8-12份、无机纤维8-13份、无卤阻燃剂3-5份和防老剂5-7份。优选的，所述绝热管道包括以下重量份的原料：丁苯橡胶16份、三元乙丙橡胶12份、空心玻璃微珠17份、邻苯二甲酸二辛酯9份、环氧大豆油13份、二氧化钛10份、热塑性树脂14份、凹凸棒土复合物11份、改性蒙脱土13份、填充粉料9份、无机纤维12份、无卤阻燃剂4份和防老剂6份。一种高强度绝热管道的制备方法，包括以下制备步骤：a、将丁苯橡胶、三元乙丙橡胶导入密炼机中，在135-145℃下密炼1.2-1.5h，再降温至80-84℃，加入热塑性树脂，搅拌反应0.5-0.6h，保温得到材料一；b、将空心玻璃微珠、二氧化钛、凹凸棒土复合物和改性蒙脱土混合导入粉碎机中，粉碎至过500-600目筛，再倒入环氧大豆油中搅拌均匀，得到材料二；c、将材料二导入材料一中，在超声下分散处理8-12min，得到材料三；d、将材料三、邻苯二甲酸二辛酯、填充粉料、无机纤维、无卤阻燃剂和防老剂混合导入双螺旋杆挤出机中，在170-180℃下，熔融搅拌2.5-2.8h，挤出后，塑造成型，即可得到成品。优选的，所述步骤a的热塑性树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和热塑性聚氨脂按质量比1:1:2混合而成。优选的，所述步骤b的凹凸棒土复合物的制备方法为：将艾叶、马齿苋加入乙酸水溶液中，在70-75℃下搅拌20-24min，再加入凹凸棒土，浸泡4-5h，再以800-1000r/min的转速搅拌分散15-20min，经过滤后烘干，即可得到凹凸棒土复合物。优选的，所述步骤b的改性蒙脱土的制备方法为：将钠基蒙脱土加入水中，以120-140r/min的速度搅拌1.2-1.5h，升温至70-72℃，滴加质量分数为7-8wt％的3-磺丙基十六烷基二甲基铵水溶液，搅拌反应0.5-0.8h，过滤取滤饼，水洗、烘干，粉碎至300-400目，再与双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、气相二氧化硅混合，在90-95℃下、以180-200r/min的速度搅拌3-5h，即可得到改性蒙脱土。优选的，所述步骤b的改性蒙脱土的制备方法为：将钠基蒙脱土加入水中，以140r/min的速度搅拌1.4h，升温至70℃，滴加质量分数为8wt％的3-磺丙基十六烷基二甲基铵水溶液，搅拌反应0.6h，过滤取滤饼，水洗、烘干，粉碎至400目，再与双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、气相二氧化硅混合，在90℃下、以200r/min的速度搅拌3h，即可得到改性蒙脱土。优选的，所述步骤d的填充粉料为碳酸钙、硫酸钡、滑石粉和铁粉按质量比5:4:5:1混合而成。优选的，所述步骤d的无机纤维为无碱玻璃纤维、石英纤维、多晶莫来石纤维和氧化铝纤维按质量比1:2:2:1混合而成。本发明的有益效果是：本发明制备的绝热管道具有良好的隔热性能，密度高、韧性好、强度高、环保无毒，原材料易得、制备方法简单，适合工业化大规模生产。本发明中的空心玻璃微珠成分可增加声波在通过材料时的折射作用，对声音传播起到很好的散射、绕射等阻碍和损耗作用，提高材料的隔声性能，并且空心玻璃微珠的加入，有利于形成均匀的交替多层叠加复合结构和大量层间界面，使材料更好地发挥交替层状结构的界面效应的性能优势，同时形成有机的统一整体，从而使材料得隔音、绝热效果，并且提高材料的整体强度，使其质地轻但强韧性好。本发明中的热塑性树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和热塑性聚氨脂的配比，在该比例下，以上树脂成分可与橡胶材料形成相容性好的分散体系，有利于固体颗粒成分的分散。本发明中的凹凸棒土复合物，添加的艾叶、马齿苋具有一定的抗菌性能，可减少制成的管道上的微生物、细菌的产生，从而减少其对管道的侵蚀，延长使用寿命。本发明中的改性蒙脱土制备，蒙脱土和气相二氧化硅均具有良好的耐热性和隔热性，蒙脱土具有层状结构，用3-磺丙基十六烷基二甲基铵对蒙脱土进行插层，扩大了蒙脱土的层间距并且增加了蒙脱土的非极性，一方面，蒙脱土的层间距扩大，使得气相二氧化硅更容易进入蒙脱土层间，气相二氧化硅上的羟基与层间的羟基发生化学键合，形成蒙脱土和气相二氧化硅夹层，从而大大增加本发明的耐热性和隔热性，另一方面，蒙脱土的非极性增大，使得蒙脱土在橡胶中均匀分散，橡胶可以进入蒙脱土的插层中，从而大大增加本发明的拉伸强度、耐热性和隔热性。本发明中的无机纤维为无碱玻璃纤维、石英纤维、多晶莫来石纤维和氧化铝纤维的配比，在多种纤维的配比下，其对于成品具有很好的增强多用，可增强其拉伸强度、硬度等。具体实施方式实施例1一种高强度绝热管道，包括以下重量份的原料：丁苯橡胶17份、三元乙丙橡胶11份、空心玻璃微珠14份、邻苯二甲酸二辛酯12份、环氧大豆油10份、二氧化钛11份、热塑性树脂16份、凹凸棒土复合物8份、改性蒙脱土15份、填充粉料7份、无机纤维8份、无卤阻燃剂6份和防老剂4份。一种高强度绝热管道的制备方法，包括以下制备步骤：a、将丁苯橡胶、三元乙丙橡胶导入密炼机中，在145℃下密炼1.5h，再降温至84℃，加入热塑性树脂，搅拌反应0.6h，保温得到材料一；b、将空心玻璃微珠、二氧化钛、凹凸棒土复合物和改性蒙脱土混合导入粉碎机中，粉碎至过600目筛，再倒入环氧大豆油中搅拌均匀，得到材料二；c、将材料二导入材料一中，在超声下分散处理8min，得到材料三；d、将材料三、邻苯二甲酸二辛酯、填充粉料、无机纤维、无卤阻燃剂和防老剂混合导入双螺旋杆挤出机中，在180℃下，熔融搅拌2.8h，挤出后，塑造成型，即可得到成品。步骤a的热塑性树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和热塑性聚氨脂按质量比1:1:2混合而成。步骤b的凹凸棒土复合物的制备方法为：将艾叶、马齿苋加入乙酸水溶液中，在70℃下搅拌24min，再加入凹凸棒土，浸泡4h，再以800r/min的转速搅拌分散20min，经过滤后烘干，即可得到凹凸棒土复合物。步骤b的改性蒙脱土的制备方法为：将钠基蒙脱土加入水中，以120r/min的速度搅拌1.5h，升温至72℃，滴加质量分数为8wt％的3-磺丙基十六烷基二甲基铵水溶液，搅拌反应0.5h，过滤取滤饼，水洗、烘干，粉碎至3400目，再与双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、气相二氧化硅混合，在90℃下、以200r/min的速度搅拌5h，即可得到改性蒙脱土。步骤d的填充粉料为碳酸钙、硫酸钡、滑石粉和铁粉按质量比5:4:5:1混合而成。步骤d的无机纤维为无碱玻璃纤维、石英纤维、多晶莫来石纤维和氧化铝纤维按质量比1:2:2:1混合而成。实施例2一种高强度绝热管道，包括以下重量份的原料：丁苯橡胶14份、三元乙丙橡胶13份、空心玻璃微珠18份、邻苯二甲酸二辛酯7份、环氧大豆油12份、二氧化钛7份、热塑性树脂12份、凹凸棒土复合物9份、改性蒙脱土14份、填充粉料12份、无机纤维13份、无卤阻燃剂5份和防老剂5份。一种高强度绝热管道的制备方法，包括以下制备步骤：a、将丁苯橡胶、三元乙丙橡胶导入密炼机中，在145℃下密炼1.2h，再降温至84℃，加入热塑性树脂，搅拌反应0.6h，保温得到材料一；b、将空心玻璃微珠、二氧化钛、凹凸棒土复合物和改性蒙脱土混合导入粉碎机中，粉碎至过500目筛，再倒入环氧大豆油中搅拌均匀，得到材料二；c、将材料二导入材料一中，在超声下分散处理8min，得到材料三；d、将材料三、邻苯二甲酸二辛酯、填充粉料、无机纤维、无卤阻燃剂和防老剂混合导入双螺旋杆挤出机中，在180℃下，熔融搅拌2.8h，挤出后，塑造成型，即可得到成品。步骤a的热塑性树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和热塑性聚氨脂按质量比1:1:2混合而成。步骤b的凹凸棒土复合物的制备方法为：将艾叶、马齿苋加入乙酸水溶液中，在75℃下搅拌20min，再加入凹凸棒土，浸泡5h，再以800r/min的转速搅拌分散20min，经过滤后烘干，即可得到凹凸棒土复合物。步骤b的改性蒙脱土的制备方法为：将钠基蒙脱土加入水中，以120-140r/min的速度搅拌1.2h，升温至70℃，滴加质量分数为7wt％的3-磺丙基十六烷基二甲基铵水溶液，搅拌反应0.8h，过滤取滤饼，水洗、烘干，粉碎至400目，再与双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、气相二氧化硅混合，在95℃下、以200r/min的速度搅拌3h，即可得到改性蒙脱土。步骤d的填充粉料为碳酸钙、硫酸钡、滑石粉和铁粉按质量比5:4:5:1混合而成。步骤d的无机纤维为无碱玻璃纤维、石英纤维、多晶莫来石纤维和氧化铝纤维按质量比1:2:2:1混合而成。实施例3一种高强度绝热管道，包括以下重量份的原料：丁苯橡胶16份、三元乙丙橡胶12份、空心玻璃微珠17份、邻苯二甲酸二辛酯9份、环氧大豆油13份、二氧化钛10份、热塑性树脂14份、凹凸棒土复合物11份、改性蒙脱土13份、填充粉料9份、无机纤维12份、无卤阻燃剂4份和防老剂6份。一种高强度绝热管道的制备方法，包括以下制备步骤：a、将丁苯橡胶、三元乙丙橡胶导入密炼机中，在135℃下密炼1.5h，再降温至84℃，加入热塑性树脂，搅拌反应0.6h，保温得到材料一；b、将空心玻璃微珠、二氧化钛、凹凸棒土复合物和改性蒙脱土混合导入粉碎机中，粉碎至过500目筛，再倒入环氧大豆油中搅拌均匀，得到材料二；c、将材料二导入材料一中，在超声下分散处理12min，得到材料三；d、将材料三、邻苯二甲酸二辛酯、填充粉料、无机纤维、无卤阻燃剂和防老剂混合导入双螺旋杆挤出机中，在180℃下，熔融搅拌2.5h，挤出后，塑造成型，即可得到成品。步骤a的热塑性树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和热塑性聚氨脂按质量比1:1:2混合而成。步骤b的凹凸棒土复合物的制备方法为：将艾叶、马齿苋加入乙酸水溶液中，在75℃下搅拌20min，再加入凹凸棒土，浸泡4h，再以1000r/min的转速搅拌分散20min，经过滤后烘干，即可得到凹凸棒土复合物。步骤b的改性蒙脱土的制备方法为：将钠基蒙脱土加入水中，以140r/min的速度搅拌1.4h，升温至70℃，滴加质量分数为8wt％的3-磺丙基十六烷基二甲基铵水溶液，搅拌反应0.6h，过滤取滤饼，水洗、烘干，粉碎至400目，再与双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、气相二氧化硅混合，在90℃下、以200r/min的速度搅拌3h，即可得到改性蒙脱土。步骤d的填充粉料为碳酸钙、硫酸钡、滑石粉和铁粉按质量比5:4:5:1混合而成。步骤d的无机纤维为无碱玻璃纤维、石英纤维、多晶莫来石纤维和氧化铝纤维按质量比1:2:2:1混合而成。对比例1采用现有技术中的普通绝热管道进行检测对比。检测以上实施例和对比例制备的成品，得到以下检测数据：表一：检测项目实施例1实施例2实施例3对比例1密度（g/cm3）1.331.311.331.25硬度（shorea）95949588拉伸强度（mpa）4.14.24.23.5液氮浸48h的闭孔率（%）95929590常温下导热系数（w/m·k）0.0220.0240.0200.032液氮浸48h的吸水率（%）1.331.381.322.89由表一所得的实验数据，可以得出，本发明的制备方法制备的成品的各项性能显著优异于现有技术中的普通产品，并且在本发明的实施例3中优选的制备方案，其得到的成品性能最为优异。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12