[發(fā)明專利]高強度低導熱系數(shù)陶瓷纖維隔熱材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN104944985B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 劉浩;劉江波;王周福;王璽堂;馬妍
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/622;C04B35/16
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 張火春

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于陶瓷纖維隔熱材料技術(shù)領域。具體涉及一種高強度低導熱系數(shù)陶瓷纖維隔熱材料及其制備方法。

背景技術(shù)

保溫絕熱，是實現(xiàn)節(jié)約能源、保障經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。高溫工業(yè)的發(fā)展，對保溫隔熱材料提出了更高要求，如高效、節(jié)能、高強、低導、防水等。為此，人們一直在尋求與研究具有低導熱系數(shù)、高紅外反射率和微孔化的高溫工業(yè)用新型保溫隔熱材料。

陶瓷纖維是一種纖維狀輕質(zhì)耐火材料，由其制成的保溫隔熱材料具有耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導熱率低、耐機械震動等優(yōu)點，因而在機械、冶金、石化、建材、電子等行業(yè)都得到了廣泛的應用。

現(xiàn)有技術(shù)中，“一種低熱導率隔熱材料及其制備方法”(ZL200810138024.8)專利技術(shù)，該技術(shù)先將玄武巖纖維加入水中攪成漿料，再加入六鈦酸鉀晶須、結(jié)合劑和助劑，然后將絮狀物抄出，成型，烘干，得到低導熱率的復合隔熱材料。“一種納米孔硅質(zhì)復合隔熱材料及其制備方法”(ZL200810047741.X)專利技術(shù)，該技術(shù)以納米孔硅質(zhì)粉末、硅酸鋁纖維、六鈦酸鉀晶須、黏合劑等為原料，經(jīng)過纖維預處理、疏解、成型、干燥和熱處理工序制成納米孔硅質(zhì)復合隔熱材料。“一種鈦陶瓷絕熱材料及其制備方法和應用”(ZL201110063781.5)專利技術(shù)，該技術(shù)以六鈦酸鉀晶須、玻化微珠、蛇紋石、短切玻璃纖維、硅酸鋁纖維、膨潤土和膠黏劑等為原料制備得到鈦陶瓷絕熱材料。

上述技術(shù)雖各有明顯的優(yōu)點，但仍存在以下缺點：⑴引入的有機添加劑、黏合劑或結(jié)合劑，高溫下炭化、分解，易產(chǎn)生濃煙和刺激性氣體，污染環(huán)境；⑵引入的部分原料或添加劑熔點較低，產(chǎn)生的低熔點液相加劇了陶瓷纖維的收縮，降低了產(chǎn)品的使用壽命；⑶強度較小，受外部應力、機械振動或氣流沖刷等作用后，易發(fā)生壓縮、變形，影響保溫襯體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、弱化保溫效果；⑷鈦酸鉀晶須、微珠等以直接添加的形式引入，在材料中無法控制其分布形態(tài)，只能以“散落”的形式分布于陶瓷纖維之間，使得材料的保溫絕熱效果大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的是提供一種生產(chǎn)成本低的高強度低導熱系數(shù)陶瓷纖維隔熱材料的制備方法，用該方法制備的高強度低導熱系數(shù)陶瓷纖維隔熱材料體積密度低、抗折強度高和高溫導熱系數(shù)低，能長期用于1200℃以內(nèi)的保溫隔熱領域。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是：

第一步、將70~85wt%的含鈦原料、5~25wt%的含鎂原料和5~10wt%的結(jié)合劑混合均勻，在50~100MPa條件下壓制成型，在中性氣氛和500~1000℃條件下熱處理0.5~2小時，得到熱處理料Ⅰ；然后將所述熱處理料Ⅰ破碎，研磨，篩分，得到粒度為0.088~1mm的A物料和粒度小于0.088mm的B物料。

第二步、將20~40wt%的含鉀原料、50~70wt%的所述含鈦原料和5~10wt%的所述結(jié)合劑混合均勻，在50~100MPa條件下壓制成型，在中性氣氛和800~1200℃條件下熱處理0.5~2小時，自然冷卻，得到熱處理料Ⅱ；然后將所述熱處理料Ⅱ破碎，研磨，篩分，得到粒度小于0.088mm的C物料。

第三步、將30~50wt%的所述A物料、10~30wt%的所述B物料、10~30wt%的所述C物料和5~10wt%的所述含鉀原料混合均勻，在中性氣氛和800~1200℃條件下熱處理0.5~2小時，自然冷卻，得到熱處理料Ⅲ；然后將所述熱處理料Ⅲ破碎，研磨，篩分，得到粒度為0.088~1mm的D物料。

第四步、將陶瓷纖維置于濃度為5~30wt%的含鈦化合物溶液中，在50~90℃條件下攪拌0.5~3小時，過濾；然后在70~110℃條件下干燥12~24小時，在400~800℃條件下熱處理2~5小時，得到預處理陶瓷纖維。

????第五步、將30~50wt%的預處理陶瓷纖維、5~15wt%的所述B物料、5~15wt%的所述C物料、5~15wt%的所述D物料、5~15wt%的所述結(jié)合劑和5~15wt%的添加劑混合均勻，加水攪拌成漿料；再將所述漿料注入模具，真空脫水，在70~110℃條件下烘干12~24小時，然后在800~1100℃條件下熱處理0.5~5小時，自然冷卻，制得高強度低導熱系數(shù)陶瓷纖維隔熱材料。

所述含鈦原料為鈦白粉或為偏鈦酸，所述含鈦原料的粒度小于0.088mm。

所述含鎂原料為氫氧化鎂、碳酸鎂、硫酸鎂和鎂砂中的一種，所述含鎂原料的粒度小于0.088mm。

所述結(jié)合劑為工業(yè)糊精粉或為葡萄糖粉。