[發明專利]復合納米孔絕熱材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210467293.5
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102942332A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 周致中;尤仁興
• 申請（專利權）人: 無錫市明江保溫材料有限公司
• 主分類號: C04B26/14
• 分類號: C04B26/14;C04B26/04;C04B26/06
• 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

本發明涉及一種復合納米孔絕熱材料及其制備方法，可廣泛用于1000℃以下各種設備的防火、隔熱，屬于無機絕熱材料技術領域。

背景技術

常用的絕熱材料如石棉、玻璃棉、巖棉、硅酸鋁纖維、微孔硅酸鈣、泡沫玻璃、膨脹珍珠巖等材料，在常溫下有較低的導熱系數，但隨著溫度的升高，它的熱導率也會快速遞升，特別在高溫區熱導率遞升更快。

隨著科學技術的進步，納米孔絕熱材料也逐步被應用，它與普通絕熱材料的明顯區別，在于比靜止空氣更低的熱導率，并且隨著溫度的升高，特別在高溫區熱導率的遞升遠遠低于常用絕熱材料。通常納米孔絕熱材料由溶膠-凝膠法來制得硅氣凝膠，但這種氣凝膠的制備需要在高溫高壓下通過超臨界干燥。雖經溶劑置換、溶劑清洗等改進工藝，仍需要在高壓下干燥。因此納米孔絕熱材料雖然具有優異的絕熱性能，但制備工藝復雜、能耗大、產量小、成本高，價格是普通絕熱材料的幾十倍，甚至上百倍，制約了納米孔絕熱材料的廣泛應用。

本發明提供了一種低熱導率、低成本、操作簡便，并易于成形、施工性好的復合納米孔絕熱材料的制備方法。

發明內容

本發明的目的是克服現有納米孔絕熱材料制備工藝復雜、能耗大、產量小、成本高的不足之處，提供一種新的復合納米孔絕熱材料及其制備方法。

按照本發明提供的技術方案，一種復合納米孔絕熱材料，配方比例按重量份計如下：二氧化硅20~40份、三氧化二鋁0~20份、遮光劑1~10份、粘結劑1~5份、無機連續纖維40~80份，以及循環使用的作為載體的溶劑80~100份；

將無機連續纖維短切成無機連續纖維氈；用二氧化硅、遮光劑、粘結劑依次加入溶劑中高速分散得到納米乳液；將納米乳液與無機連續纖維氈復合并進行壓濾，最后烘干即得產品復合納米孔絕熱材料。

所述二氧化硅為納米級二氧化硅，選自火焰硅灰或氣相法白炭黑，其比表面積為200~300m²/g。

所述三氧化二鋁為納米級三氧化二鋁，其平均粒徑≤30nm。

所述遮光劑為氧化鈦、氧化鐵、氧化鋯或碳化硅的微粉，其粒徑≤3.5μm。

所述粘結劑為環氧樹脂乳液、苯-丙乳液或乙烯-醋酸乙烯酯乳液中的一種，其乳液粒徑≤100nm。

所述無機連續纖維為無堿玻璃纖維、高硅氧纖維或玄武巖纖維中的一種，其纖維直徑在7-13μm。

所述溶劑為水或乙醇中的一種。

所述復合納米孔絕熱材料的制備方法，按重量份計步驟如下：

（1）無機連續纖維氈的制備：取40~80份無機連續纖維，短切成長度為50~100mm的定長短切纖維；依次通過開松、梳理、鋪網、針刺，制得無機連續纖維氈；

（2）納米乳液的配制：將20~40份二氧化硅、1~10份遮光劑、1~5份粘結劑依次加入80~100份溶劑中，并用高速分散機在1200~1600r/min速度下攪拌8~12min，配置成質量濃度為20%~25%的納米乳液，待用；

（3）復合：將步驟（1）制得的無機連續纖維氈放入板框壓濾機中，加入步驟（2）制得的納米乳液，進行壓濾，壓力為0.1~0.5MPa，時間5~30min；至納米乳液充滿無機連續纖維氈的空隙；

（4）烘干：將步驟（3）所得充滿納米乳液的無機連續纖維氈放入真空干燥箱烘干，在溫度60~80℃、壓力0.06Mpa下烘干1~3小時，即得到產品復合納米孔絕熱材料。

步驟（1）中制得的無機連續纖維氈厚度為12~18mm，容重為80~160kg/m3。

本發明具有如下優點：本發明擯棄了通常納米孔絕熱材料制備采用超臨界狀態干燥的復雜工藝，工序簡單、成本低；無機連續纖維采用針刺成型，具有三維空間網絡結構，其作為復合納米孔絕熱材料的骨架制得的成品具有無毒、環保、熱導率低、強度高易施工的優點。

本發明制備的復合納米孔絕熱材料，密度為120~25kg/m3，常溫導熱系數≤0.024?W/m·k，抗拉強度≥100KPa，憎水率≥98%，最高使用溫度≤1000℃，可廣泛用于1000℃以下各種設備的防火、隔熱。

具體實施方式

實施例1

復合納米孔絕熱材料，配方比例按重量份計，所述重量為固體部分的重量：無堿玻璃連續纖維65份、疏水型氣相法白炭黑30份、碳化硅4份、苯-丙乳液1份。

所述復合納米孔絕熱材料，按重量份計步驟如下：