[發明專利]一種高效防火絕熱材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010128718.0
• 申請日: 2010-03-22
• 公開（公告）號: CN101805165A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 周明剛
• 申請（專利權）人: 無錫市明江保溫材料有限公司
• 主分類號: C04B32/00
• 分類號: C04B32/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本發明屬于絕熱保溫技術領域，尤其是涉及一種具有納米孔結構的防火絕熱材料。

背景技術

隨著國防尖端技術的發展和人們節能意識的提高，能源節約已成為工業發展中的重點關注對象，絕熱材料是廣泛應用于建筑圍護或者熱工設備上的用于阻抗熱流傳遞的材料或者材料復合體，其既包括保溫材料，也包括保冷材料。絕熱材料由于對熱流有較強阻抗作用，可以用于房屋建筑的墻體、屋面或工業管道、窯爐等的保溫和隔熱。絕熱材料一方面滿足了建筑空間或熱工設備的熱環境，另一方面也節約了能源。

導熱系數是衡量絕熱材料性能優劣的主要指標。目前，超級絕熱材料主要有真空絕熱材料和納米孔材料兩種。近年來，納米孔絕熱材料作為一種新型的絕熱保溫材料，越來越受到人們的關注。納米孔絕熱保溫材料的原理如下：處于靜止狀態的空氣及大部分氣體的導熱系數都很低，但是由于它們的對流性能，以及對紅外輻射的透明性，決定了它們無法單獨用作絕熱材料。為此，需要采用一些固體材料來限制它們的對流性能及透紅外線性能。但是，幾乎所有的固體材料都具有比靜止空氣大得多的導熱系數。因而，為了最大限度降低固體材料的熱傳導，作為氣體屏障的固體薄壁應盡量地薄。同時，設想將固體間空隙的大小限定到納米數量級，則氣體的傳導及對流將基本得到控制，這類絕熱材料的導熱系數將低于靜止的空氣。

納米孔絕熱材料具有纖細的納米網絡結構，能偶有效地限制局域激發的傳播，其固態熱導率可比相應的玻璃態材料低2～3個數量級；又由于其孔洞尺寸通常在幾到幾十納米，比常壓下氣體分子的平均自由程小，微孔洞內的氣體分子對熱傳導的的貢獻受到抑制。以硅氣凝膠為例，硅氣凝膠的折射率接近于1，而且對紅外和可見光的湮滅系數之比達到100以上，能有效地透過太陽光并組織環境唯獨的紅外熱輻射，是一種理想的絕熱材料。

但是目前的納米孔超級絕熱材料一般存在以下幾個缺陷：(1)吸水性較大，如果有水進入則會直接導致納米孔結構塌陷。(2)強度較低，制品抗壓強度一般僅為1.0-1.3MPa。(3)制造成本過高，只能用于特殊設備及特殊要求的工程，其真正具有規模的市場還沒有形成。(4)強度低、韌性差，不能單獨作為塊體材料用于絕熱保溫工程。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種容重小、導熱系數低、熱穩定性強的高效防火絕熱材料及其制備方法。

按照本發明提供的技術方案：一種高效防火絕熱材料，其特征在于：該高效防火絕熱材料包括各組分及重量配比如下：納米級SiO₂：50～70份；液體溶膠：25～40份；結構穩定劑：5～10份；遮光劑：5～20份。

作為本發明的進一步改進，所述納米級SiO₂采用焚燒法獲得的硅灰或氣相SiO₂；納米級SiO2的粒徑為1～100nm。

作為本發明的進一步改進，所述液體溶膠包括正硅酸乙脂(TEOS)和鹽酸，正硅酸乙脂(TEOS)與鹽酸的重量配比為：1∶5～1∶10；正硅酸乙脂(TEOS)加入鹽酸中，溶解并稀釋，形成液體溶膠。

作為本發明的進一步改進，所述結構穩定劑采用Al₂O₃。

作為本發明的進一步改進，所述遮光劑TiO₂。

一種高效防火絕熱材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)按1∶5～1∶10的重量配比稱取正硅酸乙脂(TEOS)和鹽酸，將正硅酸乙脂(TEOS)加入鹽酸中，溶解并稀釋，形成液體溶膠；

(2)稱取納米級SiO₂50～70份，結構穩定劑5～10份；遮光劑5～20份，混合形成混合粉體，然后將混合粉體加入到步驟(1)中制備的液體溶膠中，加入堿性化合物調節PH值至5～7，同時強烈攪拌，然后進行靜置陳化10～30天，使網絡結構微區充分連接，得到強度較高的凝膠體；

(3)將步驟(2)中制備的凝膠體在水中反復浸泡洗滌20分鐘以上，除去各種可溶離子，然后在常溫下的乙醇中浸泡5～8天，在浸泡過程中水與乙醇互溶，凝膠體內絕大部分水分子都被乙醇所取代，得到SiO₂醇凝膠；