[發明專利]一種納米孔硅質復合隔熱材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200810047741.X
• 申請日: 2008-05-19
• 公開（公告）號: CN101302091A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 章橋新;付強
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B14/04;C04B14/38;C04B26/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及材料領域，特別是涉及低熱導率的硅質復合高溫隔熱材料及其制備方法。

背景技術

隨著社會經濟的高速發展，全球能源消耗急劇上升，能源緊缺已成為世界范圍的問題。隔熱材料作為能源節約最有效的措施之一，已得到充分關注和廣泛研究。在工業中采用良好的隔熱材料有利于減少產品能耗，降低生產成本，增長設備使用壽命等，具有可觀的社會經濟效益。在軍工及航空航天領域，其器件使用環境苛刻，要求其熱防護系統不僅具有高效的隔熱性能，還必須具備耐更高溫、高可靠性及輕質高效等特征。因此，開展耐高溫、高效隔熱的復合隔熱材料的研究，無論對于民用還是軍用裝備都具有重要的現實意義。

目前，在高溫(600℃以上)隔熱領域主要采用耐火纖維制品，包括氧化鋯纖維、硅酸鋁纖維、氧化鋁纖維等。根據使用環境一般制備成纖維棉、纖維氈、纖維毯等。這類材料的特點是具有穩定的隔熱性能和耐化學侵蝕性。然而，這類制品的熱導率相對較高(600℃時在0.1W/m·k以上)，不能滿足對高溫隔熱性能要求較高的場合。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種低熱導率的納米孔硅質復合隔熱材料，以適于在高溫隔熱性能要求較高的場合下使用。同時提供該材料的容易制備的方法。

本發明解決其技術問題采用以下的技術方案：

本發明提供的納米孔硅質復合隔熱材料，按重量份計，由以下原料制成：納米孔硅質粉末30～60份，硅酸鋁纖維40～20份，六鈦酸鉀晶須5～20份，黏結劑5～20份。

本發明提供的制備上述納米孔硅質復合隔熱材料的方法，具體是：以具有納米尺寸孔洞特性的納米孔硅質粉末為基材，以硅酸鋁纖維增強骨架，以具有低熱導率且具有負溫度系數和高紅外反射特性的六鈦酸鉀晶須為添加劑，加入黏結劑，經過纖維預處理、疏解、成型、干燥、熱處理工序，制成納米孔硅質復合隔熱材料。

本發明與現有技術相比具有以下的主要優點：

其一.性能優異：納米孔硅質復合隔熱材料具有耐高溫、低熱導率、無有機物揮發等特點，常溫熱導率僅為0.0180W/m·k，200℃-550℃之間的導熱系數在0.0194-0.0508W/m·k之間。納米孔硅質復合的高溫低熱導率特性是通過添加六鈦酸鉀晶須和納米孔硅質材料而實現的，其中納米孔硅質材料具有特殊的納米尺寸孔洞的特性，六鈦酸鉀具有低熱導率而且具有負溫度系數和高紅外反射的特性。

其二.納米孔硅質復合隔熱材料可以在1000℃以下使用，能滿足對高溫隔熱性能要求較高的場合。

其三.納米孔硅質復合隔熱材料的制備方法簡單，利于工業化生產。

附圖說明

圖1是隔熱塊體整體微觀形貌的場發射掃描電鏡圖。

圖2是材料中的納米孔隙的場發射掃描電鏡圖(1)。

圖3是材料中的納米孔隙的場發射掃描電鏡圖(2)。

具體實施方式

本發明提供的納米孔硅質復合隔熱材料，按重量份計，由以下原料制成：納米孔硅質粉末30～60份，硅酸鋁纖維40～20份，六鈦酸鉀晶須5～20份，黏結劑5～20份。

本發明提供的制備上述納米孔硅質復合隔熱材料的方法，具體是：以具有納米尺寸孔洞特性的納米孔硅質粉末為基材，以硅酸鋁纖維增強骨架，以具有低熱導率且具有負溫度系數和高紅外反射特性的六鈦酸鉀晶須為添加劑，加入黏結劑，經過纖維預處理、疏解、成型、干燥、熱處理工序，使納米孔硅質粉末和六鈦酸鉀晶須與硅酸鋁纖維和黏結劑復合形成高溫低熱導率的納米孔硅質復合隔熱材料。隔熱材料的微觀形貌可由圖1、圖2、圖3反映。其中圖1為隔熱塊體整體微觀形貌，圖2、圖3為材料的局部放大，很清楚的反映了材料所具備的納米級空洞特征。

上述納米孔硅質復合隔熱材料的制備方法，可采用以下步驟的方法：

(1)將硅酸鋁纖維搗碎切短，加入水，攪拌，利用離心力除去纖維中的渣球；

(2)加入六鈦酸鉀晶須、黏結劑、納米孔硅質粉末，攪拌成漿料，并充分疏解；

(3)將攪拌充分的漿料干燥到泥漿狀，入模具成型，烘干。

(4)在550～650℃下空氣氣氛中熱處理1小時，即制得納米孔硅質復合隔熱材料。

上述成型根據需要可選擇板型、塊型，從而制得納米孔硅質復合隔熱材料板或納米孔硅質復合隔熱材料塊體。

所述的硅酸鋁纖維為直徑1～6μm的纖維棉，成分重量百分比為：Al₂O₃?45～55％，SiO₂?44～54％，其余為雜質。