CN109180141B - 氧化铝气凝胶绝热软毡及其成型工艺 - Google Patents

氧化铝气凝胶绝热软毡及其成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种氧化铝气凝胶绝热软毡及其成型工艺，由纳米氧化铝凝胶材料基体与无定型硅酸锆纤维骨架为主要原料复合而成，纳米氧化铝凝胶材料中含有少量纤维素和遮光剂。本发明轻质、耐高温、力学强度高。

Description

氧化铝气凝胶绝热软毡及其成型工艺
技术领域
本发明涉及一种绝热材料。
背景技术
气凝胶绝热材料是主要以二氧化硅气凝胶材料为主，使用工况温度需小于700℃；在高达1000℃的工况时适用的主要绝热材料有纳米粉体材料、陶瓷纤维材料。纳米微孔绝热材料绝热性能好，但是鉴于粉板的强度差适用性受限；陶瓷纤维材料适用性好，但绝热性能相对较差。
专利申请号为2010102947703的发明提供了一种硅铝气凝胶复合材料，其中，所述硅铝气凝胶复合材料包含(1)硅铝复合气凝胶；和(2)无机纤维材料；其中所述硅铝复合气凝胶是利用硅溶胶水溶液来制得。专利申请号为2007100345100的发明公开了一种耐高温氧化铝气凝胶隔热复合材料及其制备方法，该耐高温氧化铝气凝胶隔热复合材料由无机陶瓷纤维毡或/和无机陶瓷纤维预制件与氧化铝气凝胶或掺杂有遮光剂的氧化铝气凝胶构成。该两个发明绝热性能不够理想、不够柔软。
发明内容
发明目的：提供一种环保经济耐温1000℃以上、柔软性较好、韧性较大的气凝胶绝热软毡及其制备方法。
技术方案：
氧化铝气凝胶绝热软毡，由纳米氧化铝凝胶材料基体与无定型硅酸锆纤维骨架为主要原料复合而成。
优选，所述纳米氧化铝凝胶材料为高温水解铝基氯化物的产物与钛白粉混合而成的凝胶材料，堆积密度小于60kg/m3，比表面积大于80g/m2，纳米氧化铝的中位粒径小于5μm。
优选纳米氧化铝凝胶材料中含有纤维素和遮光剂，氧化铝凝胶粉体、纤维素与遮光剂的重量比例为：70-85：5-10：10-20。纤维素与硅酸锆纤维结合增强氧化铝凝胶。
所述的硅酸锆纤维的直径为10-20μm，形成单层软垫的厚度为5-15mm。
本发明的上述氧化铝气凝胶绝热软毡的成型工艺，具有下列工序：
1）将纳米氧化铝凝胶粉体、纤维素与遮光剂充分混合；
2）将混合的物料倒入料仓中，进行排气、熟化；
3）将无定型硅酸锆纤维（或纤维毡）置于微波烘箱中加热至180℃以上；
4）使用喷枪将熟化的混合物料均匀喷涂在硅酸锆纤维毡中。
工序4）获得的单层软毡经多层叠置至需求的厚度，再放在憎水剂溶液中养护定型而成。
优选地，氧化铝凝胶粉体、纤维素与遮光剂在高速混合机中进行充分分散。利用静电喷枪将粉体喷涂至硅酸锆纤维毡中，再经300℃-350℃烘箱环氧硅烷气体养护、冷却至常温制成氧化铝气凝胶绝热软毡。
该绝热材料不仅单位质量轻，绝热效果好，而且具有性能稳定、使用方便等特点。
在高温行业中，为了达到节能减排的目的，更好的使设备隔热保温，从而减少生产运行的过程中热能的损耗，提高设备稳定型。随着对节能的要求提高，气凝胶绝热材料较传统的保温能较好的满足高效、低碳、节能要求。
使用氧化铝气凝胶及硅酸锆材料制作的绝热材料，在耐温性能及高温的绝热性能均有较好的体现。本技术的材料资源的获取较为环保、环境优势明显。
材料说明：
氧化铝凝胶粉体：粒径10-30纳米，比表面积大于100g/m2，堆积密度在40-60g/cm3。
遮光剂：遮光剂是一种可以吸收紫外线和防止紫外线穿透皮肤的化学合成剂，能有效防止紫外线对皮肤的损伤。根据吸收光谱的不同分为中波紫外线、长波紫外线和广谱紫外线遮光剂。有机色素、调色乳白油、珠光浆、珠光片、钛白粉、二氧化锆等等。
硅酸锆之所以在陶瓷生产中得以广泛应用，还因为其化学稳定性好，因而不受陶瓷烧成气氛的影响，且能显著改善陶瓷的坯釉结合性能，提高陶瓷釉面硬度。硅酸锆也在电视行业的彩色显像管、玻璃行业的乳化玻璃、搪瓷釉料生产中得到了进一步的应用。硅酸锆的熔点高：2500摄氏度，所以在耐火材料、玻璃窑炉锆捣打料、浇注料、喷涂料中也被广泛应用。
纳米氧化锆，中位粒径1-3μm，堆积密度在100g/cm3；硅酸锆纤维：直径在10-20μm，厚度为5-15mm。
纤维素：羧甲基纤维素钠、纤维素醚、羧甲基纤维素的一种或几种混合物。纤维素不溶于水和乙醇、***等有机溶剂，水可使纤维素发生有限溶胀，某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区，产生无限溶胀，使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显著变化 ，超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。纤维素低温有良好的柔韧性，使得制品质轻柔韧；少量使用纤维素，高温时焦化，耐热性能大幅度提高。与硅酸锆纤维结合增强氧化铝凝胶，具有更好的抗拉抗折的力学强度，又称为热稳定性很高的不燃材质。
有益效果：
本发明涉及的软质耐高温的绝热材料，具有轻质、减轻工业设备荷重、运输成本降低、搬运便捷，10mm厚度的板材每平方米重量在1Kg以内；
具有高绝热性能：1100℃导热系数w/(m·K)在0.04以内；
具有高耐温性能：1100℃24小时线收缩率≤2；
热稳定性能稳定，与耐材同寿命；
不可燃，防火可达到A级。
力学强度高。
具体实施方式
氧化铝凝胶粉体、纤维素与遮光剂等充分混合成组合：
粉料比例为：100=80：5：15；将组合粉料倒入料仓中，排气、熟化；将硅酸锆纤维毡置于微波烘箱中加热至200℃。使用喷枪将粉体均匀的喷涂与纤维毡中，对折。将完成喷涂的纤维毡流转至养护烘箱，在300℃-350℃的环境下用环氧硅烷（以提高材料的粘接性、憎水性及耐候性。）熏蒸10-20分钟，冷却至常温制成氧化铝气凝胶绝热软毡。

Claims (3)

1.一种氧化铝气凝胶绝热软毡，其特征在于：由纳米氧化铝凝胶材料基体与无定型硅酸锆纤维骨架为主要原料复合而成；
纳米氧化铝凝胶材料中含有纳米氧化铝凝胶粉体、纤维素和遮光剂，纳米氧化铝凝胶粉体、纤维素与遮光剂的重量比例为：70-85：5-10：10-20；纤维素与无定型硅酸锆纤维结合增强氧化铝凝胶；所述的纤维素是羧甲基纤维素；
具有下列成型工序：
1）将纳米氧化铝凝胶粉体、纤维素与遮光剂充分混合；
2）将混合的物料倒入料仓中，进行排气、熟化；
3）将无定型硅酸锆纤维毡置于微波烘箱中加热至180℃-200℃；
4）使用喷枪将熟化的混合物料均匀喷涂在180℃-200℃的无定型硅酸锆纤维毡中；
5）将完成喷涂的无定型硅酸锆纤维毡流转至养护烘箱，在300℃-350℃的环境下用环氧硅烷熏蒸10-20分钟，冷却至常温制成氧化铝气凝胶绝热软毡。
2.根据权利要求1所述的氧化铝气凝胶绝热软毡，其特征在于：所述的无定型硅酸锆纤维的直径为10-20μm，形成单层软垫的厚度为5-15mm。
3.根据权利要求1或2所述的氧化铝气凝胶绝热软毡，其特征在于：所述的工序4）获得的单层软毡经多层叠置至需求的厚度。
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