[發明專利]一種二氧化硅絕熱體及其制備方法

有效

• 申請號: 200810042735.5
• 申請日: 2008-09-10
• 公開（公告）號: CN101671158A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 石明偉;胡津津
• 申請（專利權）人: 上海船舶工藝研究所
• 主分類號: C04B32/00
• 分類號: C04B32/00
• 代理公司: 上海世貿專利代理有限責任公司
• 代理人: 李浩東

技術領域：

本發明屬于無機絕熱材料的技術領域，特別是涉及一種具有低導 熱系數的納米二氧化硅絕熱體及其制備方法。

背景技術：

高性能絕熱體的要求是導熱系數小于或者接近于空氣的絕熱體， 目前，國內外對高性能絕熱體的制備方法通常是采用抽真空技術或使 用超臨界技術的氣凝膠材料。但是采用這些方法制作工藝復雜，生產 成本很高，因此無法得到廣泛的應用。另有一些方法是以納米級的二 氧化硅為基本原材料，通過加入粘結劑或通過燒結的方法來進行成 型。但是粘結劑的加入會使制品的絕熱性能下降，燒結的方法則增加 了制品的制造難度。

在專利us4895163，us5302444，us5556689中所述以二氧化 硅為主體材料，并加入纖維以及粘結劑在200-900℃的條件下進行反 應，采用粉體狀粘結劑進行燒結的方法來進行制備，可制成絕熱體。 但是在采用這種方法的制作中，如果粘結劑含量很低時，則不能達到 一定的機械強度。而如果粘結劑含量過高時，用粘結劑填充大量的孔 隙而大幅度降低材料的孔隙率，會大大增加材料的容重及導熱系數， 從而影響材料的使用效果。而且對于大尺寸的制品，采用這種方法制 作起來比較困難。在專利Cn1594197中公開了一種納米生物二氧化硅 絕熱材料的制備方法，在該方法中采用了液體的粘結劑，將納米生物 二氧化硅灰狀物體、無機纖維等材料混合，再進行成型和干燥。但是 在具有納米孔結構的絕熱材料中，由于這種液體材料的直接加入而不 對納米生物二氧化硅灰狀物體進行表面處理的話，將會對制品的毛細 管狀微觀結構造成一些破壞，從而不能達到最佳的絕熱效果。

發明內容

本發明的目的是：提供一種導熱系數低、易于成形、制作方便的 絕熱體及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明是通過以下方法來實現的：一種二氧 化硅絕熱體，其特征在于：所述的絕熱體由氣相納米二氧化硅、無機 纖維、遮光劑、穩定劑和助劑組成，它們組份的重量百分比為：氣相 納米二氧化硅40-90％、無機纖維1-25％、遮光劑1-40％、穩定劑 0-5％、助劑0-5％，它們的組份重量百分比之和為100％。

一種二氧化硅絕熱體的制備方法，其特征在于：所述的二氧化硅 絕熱體的制備方法包括以下步驟，a、將重量百分比為40-90％的氣 相納米二氧化硅、1-25％的無機纖維、1-40％的遮光劑、0-5％的穩 定劑、0-5％的助劑在高速混合機內進行充分混合；b、然后將上述混 合體放入模具內進行壓制成形，壓力控制在0.1-1.0MPa；c、將壓制 成形的半成品放入蒸壓釜內，在具有堿性氣氛條件下進行養護，蒸壓 釜內的堿性氣氛蒸汽是由PH值為10--13的堿性水溶液所產生；d、 在蒸壓釜內的蒸壓養護時間為1.5-6小時，蒸汽壓控制在 0.10-0.40MPa。使氣相二氧化硅微粉之間的表面進行相互反應，從而 形成具有納米孔隙的絕熱體制品。

本發明在由反應劑所產生具有堿性氣氛的蒸汽條件下進行反應 處理而制成。本發明制作的絕熱體所形成的納米級孔隙率高，絕熱效 果好，并具有較好的機械強度。納米級孔隙率占全部孔隙的90％以上， 容重為180-280kg/m³，抗壓強度不小于0.2MPa，常溫下導熱系數不 大于0.025W/m.k，在平均溫度500℃時的導熱系數不大于 0.045W/m.k，最高使用溫度為950℃。

本發明的高性能絕熱體采用一種方法，即用反應劑使蒸壓釜內產 生堿性氣氛，采用在堿性氣氛作用下的蒸壓養護方法對納米二氧化硅 微粒表面之間進行反應處理，使二氧化硅微粒表面產生一種熔融狀的 表面層，并且能夠使二氧化硅微粒表面相互反應連接而形成一種帶有 孔隙的整體網絡結構。

本發明避免了高溫燒結所帶來的制作困難，同時由于是納米二氧 化硅微粒表面之間的相互反應，因此并不會破壞制品的整體微觀網絡 結構。本發明制作工藝簡單、成品率高、絕熱性能好、應用范圍廣。

采用本發明制備出的高性能絕熱體中孔隙為85％以上，其中孔隙 尺度小于100nm的納米級孔隙占全部孔隙的90％以上。容重可以控制 在180-280kg/m³。經檢測，本發明制備出的超級絕熱材料在常溫下的 導熱系數小于0.025W/m.k，在平均溫度500℃時的導熱系數小于 0.045W/m.k，最高使用溫度為950℃(非長期使用)。