CN104402516A - 一种耐高温、低导热、柔性微孔硅酸钙绝热材料制备方法 - Google Patents
一种耐高温、低导热、柔性微孔硅酸钙绝热材料制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种耐高温、低导热、柔性微孔硅酸钙绝热材料制备方法，属于耐高温陶瓷纤维生产领域。针对目前微孔硅酸钙材料不能被弯曲、无柔性且使用温度不能高于1000℃的问题，提供一种耐高温、低导热、柔性微孔硅酸钙绝热材料制备方法。该方法以微孔硅酸钙颗粒和硅酸铝纤维为主要原料，成浆后将其铺撒在抽滤形成的硅酸铝陶瓷纤维层上后再次抽滤成型，得到硅酸钙绝热材料。该制备方法过程简单，制备的材料导热系数小，具有相当程度的柔性，最高使用温度可达到1100℃。
Description
技术领域
本发明属于耐高温陶瓷纤维生产领域。
背景技术
当前用于隔热、保温技术领域的柔性绝热材料主要采用耐高温陶瓷纤维，如硅酸铝纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维或氧化锆纤维为原料。其中硅酸铝纤维纸的生产量最大，应用的范围也最广阔。所有上述陶瓷纤维纸都具有良好的耐高温性能口，但是作为绝热材料的关键性能，所有这些陶瓷纤维纸的导热系数尚不够小，尤其是高温下的导热系数还较大，不能满足许多要求高效绝热的应用场合。
微孔硅酸钙材料具有非常低的导热系数，被广泛地用于各种工业窑炉、高温装置的保温、隔热技术中。但是，由于微孔硅酸钙材料的主要成分是硬硅钙石，它在1100℃左右会发生分解，引起材料整体开裂，因此这种材料的最高使用温度不能高于1000℃。此外，通常微孔硅酸钙材料是一种刚性材料，不能被弯曲，更无柔性，而且很难制造出厚度小于20mm的薄片材料，微孔硅酸钙材料的以上特点也限制了该材料的应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以适应高效绝热应用场合要求的耐高温、低导热、柔性微孔硅酸钙绝热材料制备方法。
本发明通过以下技术方案予以实现：一种耐高温、低导热、柔性微孔硅酸钙绝热材料制备方法，首先采用动态水热合成法制得微孔硅酸钙颗粒，颗粒直径为10μm，然后将制备好的微孔硅酸钙颗粒与硅酸铝纤维在聚丙稀酰胺的水溶液中分散得到硅酸钙/硅酸铝料浆；通过纤维梳理、短切、分散，并添加粘结剂，在真空抽滤设备的抽滤网板上成型厚度为1～2 mm的硅酸铝陶瓷纤维层；最后，把制备好的硅酸钙/硅酸铝料浆均匀铺撒在硅酸铝陶瓷纤维层的上面，再次抽滤成型，得到了柔性微孔硅酸钙材料。
所述硅酸铝纤维直径≤2μm。
本发明具有如下有益效果：
本发明所述制备过程简单，可以制备出适应高效绝热应用场合要求的耐高温、低导热、柔性微孔硅酸钙绝热材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
具体实施例：采用动态水热合成法制得微孔硅酸钙颗粒，制得的颗粒直径为lOμm，将制备好的微孔硅酸钙颗粒与直径≤2μm硅酸铝纤维在聚丙稀酰胺的水溶液中分散得到硅酸钙/硅酸铝料浆；通过纤维梳理、短切、分散，并添加粘结剂，在真空抽滤设备的抽滤网板上成型厚度为1～2 mm的硅酸铝陶瓷纤维层；最后，把制备好的硅酸钙，硅酸铝料浆均匀铺撒在硅酸铝陶瓷纤维层的上面，再次抽滤成型。这样，经过二次成型就得到了柔性微孔硅酸钙材料。
硅酸铝纤维主要起到两方面的作用：首先，由硅酸铝纤维制成的陶瓷纤维纸为柔性微孔硅酸钙材科的制备提供基底材料；另外，最重要的是，经过打浆的短切硅酸铝纤维与微孔硅酸钙颗粒均匀分散在一起，通过二次成型得到柔性微孔硅酸钙材料的特殊结构
由成品的显微形貌可以看到，硅酸钙颗粒镶嵌在硅酸铝纤维网络的空隙问，大大减小了空隙的尺寸，这种显微结构使得整体材料的气孔量大而孔径小，大大降低材料中气孔的传热作用。此外，由于大空隙被硅酸钙颗粒堵塞，减少了高温下热辐射的导热作用。硅酸铝纤维和针状硬硅钙石的直径都很小，极大地减弱了材料中固相传热作用。因此，复合材料的导热系数很小。
通过绝热试验得出，保持材料热面的温度700℃不变，随着厚度的增加，冷面平衡温度越来越低。当微孔硅酸钙材料绝热层厚度为2.5 mm时，冷面平衡温度为425℃，当厚度为10.5mm时冷面平衡温度180℃。因此可以满足一些要求高效绝热的应用需求。
传统微孔硅酸钙绝热材料是刚性的，在1100℃左右它会分解转变成硅灰石而整体开裂，所以它的使用温度不超过1000℃，由于微孔硅酸钙材料显微结构的特点，这种分解反应也不会破坏整体的网络骨架，也就不会对纸的强度和导热系数产生很大影响，这种柔性硅酸钙绝热材料最高使用温度可达到1100℃。
由于微孔硅酸钙颗粒被分散、镶嵌在硅酸铝纤维网络中，硅酸钙颗粒之间不形成刚性结构，随着纤维网络的弯曲硅酸钙颗粒可以稍微移动位置，所以具有相当程度的柔性。柔性测定结果表明在弯曲半径为3mm时没有明显的开裂、分层、粘结破坏等损坏情况。
本发明实施例所述制备过程简单，可以制备出适应高效绝热应用场合要求的耐高温、低导热、柔性微孔硅酸钙绝热材料。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种耐高温、低导热、柔性微孔硅酸钙绝热材料制备方法，其特征在于：首先采用动态水热合成法制得微孔硅酸钙颗粒，颗粒直径为10μm，然后将制备好的微孔硅酸钙颗粒与硅酸铝纤维在聚丙稀酰胺的水溶液中分散得到硅酸钙/硅酸铝料浆；通过纤维梳理、短切、分散，并添加粘结剂，在真空抽滤设备的抽滤网板上成型厚度为1～2 mm的硅酸铝陶瓷纤维层；最后，把制备好的硅酸钙/硅酸铝料浆均匀铺撒在硅酸铝陶瓷纤维层的上面，再次抽滤成型，得到了柔性微孔硅酸钙材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硅酸铝纤维直径≤2μm。
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2014
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |