CN109185599A - 轻质耐高温绝热材料及其发泡工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轻质耐高温绝热材料及其发泡工艺，由发泡的无机绝热层芯板以及外覆的保护层而构成；无机绝热层芯板的原料中含有粉煤灰、短切玻璃纤维、生石灰、诱发剂，或含有遮光剂，所述保护层为铝塑复合膜或无纺布材料。本发明具有质轻、耐高温、结构整体性好、成本便宜等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种夹心结构的绝热材料。
背景技术
在冶金、铸造加工等高温行业的生产中，为了达到节能减排的目的，更好的使设备隔热保温，需要在耐材与钢壳间安装绝热材料，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，传统的保温不能满足高效、低碳、节能的要求。
目前绝热材料常用的芯材有：硅酸铝纤维、陶瓷纤维等纤维类材料，以及一种技术含量较高的以气相法二氧化硅粉状为主料的微孔材料，由于纤维类材料本身生产时能耗大、造价高、使用寿命短等原因大都用于500℃以内的工况保温，二氧化硅粉状材料作为芯材使用绝热性能较好，但800℃以上的温度导致二氧化硅粉体烧结给工业设备带来了安全隐患，1000℃或更高温度工况需要更先进的绝热材料。
使用二氧化硅粉料制作的绝热材料，存在材料资源匮乏、造价成本高等很多不足的地方需要加以改良。
发明内容
发明目的：提供一种质轻、耐高温、原料便宜的轻质耐高温绝热材料及其发泡工艺。
技术方案：
本发明的轻质耐高温的绝热材料，由发泡的无机绝热层芯板以及外覆的保护层而构成；无机绝热层芯板的原料中含有粉煤灰、短切玻璃纤维、生石灰（遇水变成熟石灰，具有良好的粘结性能）、诱发剂（或发泡剂），或含有遮光剂。
本发明利用火力电厂或冶金高炉回收的灰烬加入少量的玻璃短纤维、生石灰、纳米诱发剂、遮光剂等混合后压制成具有闭孔率高、孔径小的低密度绝热材料，再进行养护、烘干处理，用无纺布对其包裹制成轻质耐高温（主材均耐高温）的绝热材料。
所采用的发泡剂及其发泡工艺保证获得闭孔发泡低密度的无机绝热层芯板。
所述保护层为铝塑复合膜或无纺布材料。
所述的保护层为连续密封的，所述的无机绝热层芯板是充满整个保护层内部空间的。
具有下列工艺步骤：将无机绝热层芯板的原料放入150-200℃养护窑内通入低压蒸汽至窑内压力0.05-0.2MPa，微波加热至200℃左右停留20-40分钟，泄压烘干10-20分钟而成无机绝热层芯板。
首先将无机绝热层芯板的原料放置于预先制成的保护层内部，将保护层作为一种养护窑，通过发泡技术实现发泡并完成定型过程，获得保护膜与无机绝热层芯板粘结为一个整体的结构。
在保护膜上预留有出气孔，发泡过程中产生的多余气体由此排放出去，并且在发泡后期自动粘接堵塞该出气孔（控制好压力时间等工艺过程，比如在出气中水汽和二氧化碳的浓度，保证生石灰遇水气产生具有粘结性，再遇二氧化碳，反应成碳酸钙固体，堵塞出气孔）。
该绝热材料不仅单位质量轻，绝热效果好，而且使用利弃资源，具有性能稳定、阻燃性能好、使用方便等特点。
材料说明：
灰粉：火力电厂和冶金高炉产生的灰粉，粒径微小0.1-10μm颗粒含量50%以上，蜂窝状结构。
遮光剂：粒径1-3μm，堆积密度在100g/cm3，包括二氧化钛、氧化铁或碳化硅中的任意一种，保证不透光。
短纤维：直径在10-20μm，长度为6-15mm，高硅氧纤维或硅酸铝玻璃纤维或碳纤维中的任意一种。
纳米诱发剂：粒径10-30纳米，堆积密度在40-60g/cm3，为一种高活性纳米金属及其氧化物的复合体。
生石灰：粒径5-10μm，堆积密度在40-60g/cm3。
无纺布：每㎡克重40-70g。
有益效果：
绝热材料是由表层的高阻隔真空膜制成真空袋或致密无纺布材料和内部的微孔芯材构成，起到搬运及施工过程中的保护这用。通过绝热材料内部的纳米级粉体的纳米空间来限制气体分子运动、纳米粉体的微小尺寸减少接触面以及反射1000℃时辐射波的遮光剂达到控制传热途径，取到隔热、保温和节能的效果。
具体具有下列优点：
①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3Kg以内；
② 采用利废材料：灰烬作为芯材主料，具有环保、绿色、耐温性好等特点；
③材料易购、价廉：电厂、钢企产生大量的灰烬，价格便宜；
④具有高绝热性能：1000℃导热系数w/(m·K)在0.03以内；
⑤具有高耐温性能：1000℃24小时线收缩率≤2%；
⑥热稳定性能稳定，与耐材同寿命；
⑦不可燃，防火可达到A级。
附图说明
图1是本发明的一种产品剖面结构示意图。
图中，1-芯板；2-保护层；3-出气孔。
具体实施方式
如图1所示的轻质耐高温的绝热材料，具有保护层以及在其内部填充整个内部空间的芯板，保护层侧壁具有出气孔。
将灰烬（粉煤灰）和玻璃短纤维、生石灰、纳米诱发剂、遮光剂等充分混合成组合粉料比例为：45-55：1-3：25-35：2-5：10-20，这样比例能够获得耐热性、绝热性、柔韧性、低密度的几乎最佳结合。
将混合粉料倒入模具进行压制，大小规格根据模具的大小调整，厚度根据倒入的粉料数量调整。
压力控制在20吨/每平方米左右压制成所需的规格和厚度制成板状低密度绝热层。
将低密度绝热层放入150-200℃养护窑内通入低压蒸汽至窑内压力0.1MPa、微波加热至200℃停留30分钟，泄压烘干10-20分钟。
用无纺布将板状低密度保温层进行包裹，无纺布为40-80克/㎡，取得保护低密度绝热层的作用。
所述保温材料的重量以10mm厚度为例≤3kg/㎡，获得绝热保温材料在1000℃的导热系数≤0.03W/m.K，线收缩率≤2%。
Claims (8)
1.一种轻质耐高温的绝热材料，其特征在于：由发泡的无机绝热层芯板以及外覆的保护层而构成；无机绝热层芯板的原料中含有粉煤灰、短切玻璃纤维、生石灰、诱发剂，或含有遮光剂。
2.根据权利要求1所述的轻质耐高温的绝热材料，其特征在于：所采用的发泡剂及其发泡工艺保证获得闭孔发泡低密度的无机绝热层芯板。
3.根据权利要求1所述的轻质耐高温的绝热材料，其特征在于：所述保护层为铝塑复合膜或无纺布材料。
4.根据权利要求2或3所述的轻质耐高温的绝热材料，其特征在于：所述的保护层为连续密封的，所述的无机绝热层芯板是充满整个保护层内部空间的。
5.一种轻质耐高温的绝热材料的发泡工艺，其特征在于：具有下列工艺步骤：将无机绝热层芯板的原料放入150-200℃养护窑内通入低压蒸汽至窑内压力0.05-0.2MPa，微波加热至200℃左右停留20-40分钟，泄压烘干10-20分钟而成无机绝热层芯板。
6.根据权利要求5所述的绝热材料的发泡工艺，其特征在于：首先将无机绝热层芯板的原料放置于预先制成的保护层内部，将保护层作为一种养护窑，通过发泡技术实现发泡并完成定型过程，获得保护膜与无机绝热层芯板粘结为一个整体的结构。
7.根据权利要求6所述的绝热材料的发泡工艺，其特征在于：在保护膜上预留有出气孔，发泡过程中产生的多余气体由此排放出去，并且在发泡后期自动粘接堵塞该出气孔。
8.根据权利要求1所述的轻质耐高温的绝热材料，其特征在于：所述的粉煤灰、短切玻璃纤维、生石灰、诱发剂、遮光剂的重量比例为：45-55：1-3：25-35：2-5：10-20。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111439960A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-24 | 南通根博新材料科技有限公司 | 一种环保型轻质绝热材料及其制备方法 |
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