[發(fā)明專利]一種低維SiO2高強(qiáng)度輕質(zhì)保溫材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810081824.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108298995B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張安國(guó);陳光亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 偃師市三合絕熱科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/66
• 分類號(hào): C04B35/66;C04B35/14;C04B35/622;C04B35/80;C04B38/06;C04B35/64
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 許艷敏

本發(fā)明提供一種低維SiO₂高強(qiáng)度輕質(zhì)保溫材料及其制備方法。以粒度為300～500nm的二氧化硅微粉和粒度為100～200nm的二氧化硅微粉為主要原料，CaO?MgO?SiO₂質(zhì)耐火纖維為增強(qiáng)材料得到低維SiO₂高強(qiáng)度輕質(zhì)保溫材料，在該材料表面設(shè)超細(xì)無(wú)機(jī)纖維噴涂膠，再通過(guò)低溫?zé)傻玫捷p量化保溫材料。以副產(chǎn)品二氧化硅微粉為主要原料，以對(duì)人體無(wú)害的生物質(zhì)可溶性纖維為增強(qiáng)材料，在磚坯表面設(shè)置噴涂膠提高了磚坯的強(qiáng)度，降低了成型壓力增加了磚坯內(nèi)部空隙率，降低了保溫材料的導(dǎo)熱率；低溫?zé)桑岣吡酥破窂?qiáng)度，且不改變保溫材料的微孔結(jié)構(gòu)，不增加高溫工作時(shí)導(dǎo)熱率，防止了保溫磚吸潮水化的發(fā)生，進(jìn)一步增加了保溫性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種低維SiO₂高強(qiáng)度輕質(zhì)保溫材料及其制備方法。

技術(shù)背景

隨著資源的不斷消耗，能源問(wèn)題越來(lái)越顯著，人類對(duì)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的要求越來(lái)越高。耐火材料作為高溫窯爐工業(yè)中的關(guān)鍵材料，其導(dǎo)熱性能對(duì)高溫工業(yè)行業(yè)的節(jié)能減排起著決定性的作用，其中輕質(zhì)保溫耐火材料充當(dāng)窯爐保溫層更是具有重要的意義。

目前輕質(zhì)保溫耐火材料主要有耐火纖維和硅酸鈣板等，低溫時(shí)耐火纖維、硅酸鈣制品的導(dǎo)熱系數(shù)較低(常溫下、耐火纖維的導(dǎo)熱系數(shù)為0.03W/m·k，硅酸鈣制品的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.06W/m·k)，隨著溫度的升高兩者的導(dǎo)熱系數(shù)不斷增加，高溫時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)較高(如在600℃時(shí)，耐火纖維的導(dǎo)熱系數(shù)為0.2W/m·k，硅酸鈣制品的導(dǎo)熱系數(shù)為0.7W/m·k)。因此，該類輕質(zhì)保溫材料隨著溫度的升高其導(dǎo)熱系數(shù)增加很明顯，在溫度稍高的環(huán)境中應(yīng)用時(shí)無(wú)法達(dá)到要求的保溫效果。

眾所周知，在材料內(nèi)部引入微孔/納米孔時(shí)，利用該微孔結(jié)構(gòu)可有效降低氣體分子的導(dǎo)熱系數(shù)并減少材料內(nèi)部的對(duì)流傳導(dǎo)傳熱，高溫下該作用體現(xiàn)的更加明顯，因此在較高溫度環(huán)境下該種材料的導(dǎo)熱系數(shù)不會(huì)出現(xiàn)大幅度的提高，能夠較好的防止高溫下熱量的散失。基于該原理，現(xiàn)有保溫隔熱材料集中向微孔材料發(fā)展，例如采用二氧化硅氣凝膠與增強(qiáng)纖維制備的隔熱氈保溫材料，其利用二氧化硅氣凝膠中的納米孔結(jié)構(gòu)有效降低材料的導(dǎo)熱系數(shù)，并增強(qiáng)其隔音效果，在建筑材料領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但是其采用的二氧化硅氣凝膠屬于合成原料，制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，耐火材料領(lǐng)域鮮有應(yīng)用；例如采用納米孔硅質(zhì)粉末與增強(qiáng)纖維及其他外加劑制備的復(fù)合隔熱材料，其利用硅質(zhì)粉末的納米孔結(jié)構(gòu)提高材料的保溫性能，但是這種材料使用溫度較低，如通常使用在600℃左右，且該溫度下導(dǎo)熱系數(shù)在0.05W/m·k左右，仍然不能滿足在較高環(huán)境下的使用，同時(shí)所用的納米孔硅質(zhì)粉末實(shí)際為溶膠凝膠等化學(xué)方法合成塊體多孔二氧化硅制得。因此，目前在耐火材料領(lǐng)域采用二氧化硅氣凝膠、納米孔硅質(zhì)材料及纖維制備的保溫材料存在制備工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本較高的問(wèn)題，同時(shí)在諸多溫度較高的場(chǎng)合如水泥窯熱風(fēng)管道等使用時(shí)其導(dǎo)熱系數(shù)仍然較高，不能完全滿足節(jié)能減排的需要。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種低維SiO₂高強(qiáng)度輕質(zhì)保溫材料，該材料以冶煉硅鐵合金或金屬硅的副產(chǎn)品零維二氧化硅微粉為主要原料，生物可溶性纖維為增強(qiáng)材料，并采用超細(xì)無(wú)機(jī)纖維噴涂膠為表面結(jié)構(gòu)增強(qiáng)劑，制備得到的保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)低、高溫使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)熱系數(shù)增大的情況；且保溫材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、能夠有效防止磚坯的破損；

本發(fā)明還提供了一種低維SiO₂高強(qiáng)度輕質(zhì)保溫材料及其制備方法，該方法在低壓成型壓力的條件下采用低溫?zé)桑沟弥苽涞谋夭牧细虞p量化、明顯提升其保溫性能，并且強(qiáng)度更大。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的

一種低維SiO₂高強(qiáng)度輕質(zhì)保溫材料，所述的低維SiO₂高強(qiáng)度輕質(zhì)保溫材料由以下重量百分含量的原料制備而成：

粒度為300～500nm的二氧化硅微粉：40～55％；