專利名稱：納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種絕熱材料，尤其是一種納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法。
背景技術(shù)：
利用溶膠-凝膠法制備的氣凝膠由于納米孔結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，有著優(yōu)異的絕熱效果， 但由于氣凝膠機(jī)械強(qiáng)度極差，一碰即碎，限制了它的使用。目前使用的納米級(jí)絕熱材料通常是氣凝膠與其他材料的復(fù)合材料質(zhì)品。一般有以下幾種(1)氣凝膠或納米SiO2，加入增強(qiáng)纖維，遮光劑等高速攪拌，然后將所得粉體模壓成型，其缺點(diǎn)為強(qiáng)度差，易破碎，施工性差；采用連續(xù)纖維氈浸漬溶膠，然后超臨界干燥成型，其缺點(diǎn)為工藝復(fù)雜，成本高；(3)直接在溶膠中加入纖維，增強(qiáng)劑，憎水劑等，再超臨界干燥成型，也存在成本高無(wú)法規(guī)模化生產(chǎn)的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，無(wú)需超臨界干燥，工藝簡(jiǎn)單，易規(guī)模化生產(chǎn)。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，特征是，包括以下工藝步驟，組份比例按重量份數(shù)計(jì)
(1)將5 35份無(wú)機(jī)纖維切成長(zhǎng)度為3 10mm，加入10 40份遮光劑、50 80份納米級(jí)SiO2, 在粉體包覆機(jī)中進(jìn)行機(jī)械融合，轉(zhuǎn)速為50(Γ3000轉(zhuǎn)/分鐘，融合時(shí)間為5 30分鐘，得到粉體；
(2)將無(wú)機(jī)纖維切割成長(zhǎng)度為5(Tl00mm，經(jīng)開(kāi)棉機(jī)和梳理機(jī)處理，得到纖維網(wǎng)；
(3)向5(Γ90份水溶性無(wú)機(jī)粘結(jié)劑中加入5 40份高聚物、0.5 20份硅氧烷混合，得到改性乳液；采用超聲波霧化器將改性乳液霧化，使改性乳液成點(diǎn)狀均勻粘附于纖維網(wǎng)的表面， 改性乳液的用量相當(dāng)于纖維網(wǎng)重量的0. 5^10% ；
(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的纖維網(wǎng)在鋪網(wǎng)機(jī)上層層疊加進(jìn)行鋪網(wǎng)，鋪成厚度為 10(T500mm的纖維氈，在鋪網(wǎng)過(guò)程中將步驟(1)得到的粉體均勻加入每層纖維網(wǎng)之間，粉體的加入量為纖維氈重量的3(Γ150% ；
(5)將步驟(4)得到的纖維氈輸送至針刺機(jī)上，針刺成型，得到所述的納米孔復(fù)合絕熱材料。所述無(wú)機(jī)纖維的直徑為5 10 μ m。所述無(wú)機(jī)纖維為玻璃纖維、玄武巖纖維、陶瓷纖維、高硅氧纖維或碳纖維。所述遮光劑為碳化硅或鋯英石，遮光劑的粒徑為0. 5飛μ m。所述納米級(jí)SW2的粒徑為5 100 μ m。所述水溶性無(wú)機(jī)粘結(jié)劑為硅溶膠。所述高聚物為聚丙烯酸酯乳液或聚醋酸乙烯乳液。本發(fā)明所述的納米孔復(fù)合絕熱材料采用連續(xù)針刺成型技術(shù)，使產(chǎn)品無(wú)需超臨界干
3燥，工藝簡(jiǎn)單，易規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)品強(qiáng)度高，成本低，施工性好。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明所述的無(wú)機(jī)纖維(inorganic fibre)是以礦物質(zhì)為原料制成的化學(xué)纖維， 主要品種有玻璃纖維、石英玻璃纖維、硼纖維、陶瓷纖維和金屬纖維等，本發(fā)明中使用的為玻璃纖維、玄武巖纖維、陶瓷纖維、高硅氧纖維或碳纖維。本發(fā)明所使用的水溶性無(wú)機(jī)粘結(jié)劑為硅溶膠。實(shí)施例一一種納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，包括以下工藝步驟，組份比例按重量份數(shù)計(jì)
(1)將5份直徑為5 10μ m的玻璃纖維切成長(zhǎng)度為3mm，加入10份粒徑為0. 5飛μ m 的碳化硅、50份粒徑為5 100μπι的納米級(jí)SiO2，在粉體包覆機(jī)中進(jìn)行機(jī)械融合，轉(zhuǎn)速為 500轉(zhuǎn)/分鐘，融合時(shí)間為30分鐘，得到粉體；
(2)將直徑為5 10μ m的玻璃纖維切割成長(zhǎng)度為50mm，經(jīng)開(kāi)棉機(jī)和梳理機(jī)處理，得到纖維網(wǎng)；
(3)向50份硅溶膠中加入5份聚丙烯酸酯乳液、0.5份硅氧烷混合，得到改性乳液；采用超聲波霧化器將改性乳液霧化，使改性乳液成點(diǎn)狀均勻粘附于纖維網(wǎng)的表面，改性乳液的用量相當(dāng)于纖維網(wǎng)重量的0. 5% ；
(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的纖維網(wǎng)在鋪網(wǎng)機(jī)上層層疊加進(jìn)行鋪網(wǎng)，鋪成厚度為IOOmm的纖維氈，在鋪網(wǎng)過(guò)程中將步驟(1)得到的粉體均勻加入每層纖維網(wǎng)之間，粉體的加入量為纖維氈重量的30% ；
(5)將步驟(4)得到的纖維氈輸送至針刺機(jī)上，針刺成型，得到所述的納米孔復(fù)合絕熱材料。實(shí)施例二 一種納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，包括以下工藝步驟，組份比例按重量份數(shù)計(jì)
(1)將35份直徑為5 10μ m的玄武巖纖維切成長(zhǎng)度為10mm，加入40份粒徑為0. 5 5 μ m 的鋯英石、80份粒徑為5 100 μ m的納米級(jí)SiO2,在粉體包覆機(jī)中進(jìn)行機(jī)械融合，轉(zhuǎn)速為 3000轉(zhuǎn)/分鐘，融合時(shí)間為5分鐘，得到粉體；
(2)將直徑為5 10μπι的玄武巖纖維切割成長(zhǎng)度為100mm，經(jīng)開(kāi)棉機(jī)和梳理機(jī)處理，得到纖維網(wǎng)；
(3)向90份硅溶膠中加入40份聚醋酸乙烯乳液、20份硅氧烷混合，得到改性乳液；采用超聲波霧化器將改性乳液霧化，使改性乳液成點(diǎn)狀均勻粘附于纖維網(wǎng)的表面，改性乳液的用量相當(dāng)于纖維網(wǎng)重量的10% ；
(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的纖維網(wǎng)在鋪網(wǎng)機(jī)上層層疊加進(jìn)行鋪網(wǎng)，鋪成厚度為500mm的纖維氈，在鋪網(wǎng)過(guò)程中將步驟(1)得到的粉體均勻加入每層纖維網(wǎng)之間，粉體的加入量為纖維氈重量的150% ；
(5)將步驟(4)得到的纖維氈輸送至針刺機(jī)上，針刺成型，得到所述的納米孔復(fù)合絕熱材料。實(shí)施例三一種納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，包括以下工藝步驟，組份比例按重量份數(shù)計(jì)
(1)將10份直徑為5 10μ m的陶瓷纖維切成長(zhǎng)度為4mm，加入20份粒徑為0. 5飛μ m 的碳化硅、60份粒徑為5 100 μ m的納米級(jí)SiO2，在粉體包覆機(jī)中進(jìn)行機(jī)械融合，轉(zhuǎn)速為600 轉(zhuǎn)/分鐘，融合時(shí)間為10分鐘，得到粉體；
(2)將直徑為5 10μπι的陶瓷纖維切割成長(zhǎng)度為600mm，經(jīng)開(kāi)棉機(jī)和梳理機(jī)處理，得到纖維網(wǎng)；
(3)向60份硅溶膠中加入10份聚丙烯酸酯乳液、1份硅氧烷混合，得到改性乳液；采用超聲波霧化器將改性乳液霧化，使改性乳液成點(diǎn)狀均勻粘附于纖維網(wǎng)的表面，改性乳液的用量相當(dāng)于纖維網(wǎng)重量的1%;
(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的纖維網(wǎng)在鋪網(wǎng)機(jī)上層層疊加進(jìn)行鋪網(wǎng)，鋪成厚度為200mm的纖維氈，在鋪網(wǎng)過(guò)程中將步驟(1)得到的粉體均勻加入每層纖維網(wǎng)之間，粉體的加入量為纖維氈重量的40% ；
(5)將步驟(4)得到的纖維氈輸送至針刺機(jī)上，針刺成型，得到所述的納米孔復(fù)合絕熱材料。實(shí)施例四一種納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，包括以下工藝步驟，組份比例按重量份數(shù)計(jì)
(1)將15份直徑為5 10μ m的高硅氧纖維切成長(zhǎng)度為5mm，加入20份粒徑為0. 5飛μ m 的鋯英石、70份粒徑為5 100 μ m的納米級(jí)SiO2，在粉體包覆機(jī)中進(jìn)行機(jī)械融合，轉(zhuǎn)速為700 轉(zhuǎn)/分鐘，融合時(shí)間為15分鐘，得到粉體；
(2)將直徑為5 10μπι的高硅氧纖維切割成長(zhǎng)度為70mm，經(jīng)開(kāi)棉機(jī)和梳理機(jī)處理，得到纖維網(wǎng)；
(3)向70份硅溶膠中加入20份聚醋酸乙烯乳液、15份硅氧烷混合，得到改性乳液；采用超聲波霧化器將改性乳液霧化，使改性乳液成點(diǎn)狀均勻粘附于纖維網(wǎng)的表面，改性乳液的用量相當(dāng)于纖維網(wǎng)重量的5% ；
(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的纖維網(wǎng)在鋪網(wǎng)機(jī)上層層疊加進(jìn)行鋪網(wǎng)，鋪成厚度為300mm的纖維氈，在鋪網(wǎng)過(guò)程中將步驟(1)得到的粉體均勻加入每層纖維網(wǎng)之間，粉體的加入量為纖維氈重量的50% ；
(5)將步驟(4)得到的纖維氈輸送至針刺機(jī)上，針刺成型，得到所述的納米孔復(fù)合絕熱材料。實(shí)施例五一種納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，包括以下工藝步驟，組份比例按重量份數(shù)計(jì)
(1)將30份直徑為5 10μ m的碳纖維切成長(zhǎng)度為8mm，加入35份粒徑為0. 5飛μ m的碳化硅、70份粒徑為5 100 μ m的納米級(jí)SiO2,在粉體包覆機(jī)中進(jìn)行機(jī)械融合，轉(zhuǎn)速為2500 轉(zhuǎn)/分鐘，融合時(shí)間為25分鐘，得到粉體；
(2)將直徑為5 10μ m的碳纖維切割成長(zhǎng)度為80mm，經(jīng)開(kāi)棉機(jī)和梳理機(jī)處理，得到纖維
網(wǎng)；
(3)向80份硅溶膠中加入30份聚醋酸乙烯乳液、15份硅氧烷混合，得到改性乳液；采用超聲波霧化器將改性乳液霧化，使改性乳液成點(diǎn)狀均勻粘附于纖維網(wǎng)的表面，改性乳液的用量相當(dāng)于纖維網(wǎng)重量的8% ；(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的纖維網(wǎng)在鋪網(wǎng)機(jī)上層層疊加進(jìn)行鋪網(wǎng)，鋪成厚度為400mm的纖維氈，在鋪網(wǎng)過(guò)程中將步驟(1)得到的粉體均勻加入每層纖維網(wǎng)之間，粉體的加入量為纖維氈重量的120% ；
(5)將步驟(4)得到的纖維氈輸送至針刺機(jī)上，針刺成型，得到所述的納米孔復(fù)合絕熱材料。 本發(fā)明所得到的納米孔復(fù)合絕熱材料的常溫下的導(dǎo)熱系數(shù)小于0.022W/m k; 500°C時(shí)的平均導(dǎo)熱系數(shù)小于0. 048w/m-k ；容量16(T350kg/m3，最高使用溫度1000°C。本發(fā)明所述的納米孔復(fù)合絕熱材料可以適用于冶金鋼鐵行業(yè)的鋼包，中間包；電廠汽機(jī)及A60 耐火等級(jí)的絕熱保溫。
權(quán)利要求
1.一種納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，其特征是，包括以下工藝步驟，組份比例按重量份數(shù)計(jì)(1)將5 35份無(wú)機(jī)纖維切成長(zhǎng)度為3 10mm，加入10 40份遮光劑、50 80份納米級(jí)SiO2, 在粉體包覆機(jī)中進(jìn)行機(jī)械融合，轉(zhuǎn)速為50(Γ3000轉(zhuǎn)/分鐘，融合時(shí)間為5 30分鐘，得到粉體；(2)將無(wú)機(jī)纖維切割成長(zhǎng)度為5(Tl00mm，經(jīng)開(kāi)棉機(jī)和梳理機(jī)處理，得到纖維網(wǎng)；(3)向5(Γ90份水溶性無(wú)機(jī)粘結(jié)劑中加入5 40份高聚物、0.5 20份硅氧烷混合，得到改性乳液；采用超聲波霧化器將改性乳液霧化，使改性乳液成點(diǎn)狀均勻粘附于纖維網(wǎng)的表面， 改性乳液的用量相當(dāng)于纖維網(wǎng)重量的0. 5^10% ；(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的纖維網(wǎng)在鋪網(wǎng)機(jī)上層層疊加進(jìn)行鋪網(wǎng)，鋪成厚度為 10(T500mm的纖維氈，在鋪網(wǎng)過(guò)程中將步驟(1)得到的粉體均勻加入每層纖維網(wǎng)之間，粉體的加入量為纖維氈重量的3(Γ150% ；(5)將步驟(4)得到的纖維氈輸送至針刺機(jī)上，針刺成型，得到所述的納米孔復(fù)合絕熱材料。
2.如權(quán)利要求1所述的納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，其特征是所述無(wú)機(jī)纖維的直徑為5 10 μ m。
3.如權(quán)利要求1所述的納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，其特征是所述無(wú)機(jī)纖維為玻璃纖維、玄武巖纖維、陶瓷纖維、高硅氧纖維或碳纖維。
4.如權(quán)利要求1所述的納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，其特征是所述遮光劑為碳化硅或鋯英石，遮光劑的粒徑為0. 5^5 μ m0
5.如權(quán)利要求1所述的納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，其特征是所述納米級(jí)SiO2 的粒徑為5 100 μ m。
6.如權(quán)利要求1所述的納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，其特征是所述水溶性無(wú)機(jī)粘結(jié)劑為硅溶膠。
7.如權(quán)利要求1所述的納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，其特征是所述高聚物為聚丙烯酸酯乳液或聚醋酸乙烯乳液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米孔復(fù)合絕熱材料的制備方法，特征是，包括以下工藝步驟(1)向無(wú)機(jī)纖維中加入遮光劑、納米級(jí)SiO2，在粉體包覆機(jī)中進(jìn)行機(jī)械融合，得到粉體；(2)將無(wú)機(jī)纖維經(jīng)開(kāi)棉機(jī)和梳理機(jī)處理，得到纖維網(wǎng)；(3)向水溶性無(wú)機(jī)粘結(jié)劑中加入高聚物、硅氧烷混合，得到改性乳液；采用超聲波霧化器將改性乳液霧化，使改性乳液成點(diǎn)狀均勻粘附于纖維網(wǎng)表面；(4)將纖維網(wǎng)在鋪網(wǎng)機(jī)上層層疊加進(jìn)行鋪網(wǎng)得到纖維氈，在鋪網(wǎng)過(guò)程中將粉體均勻加入每層纖維網(wǎng)之間；(5)將纖維氈輸送至針刺機(jī)上，針刺成型，得到所述的納米孔復(fù)合絕熱材料。本發(fā)明采用連續(xù)針刺成型技術(shù)，使產(chǎn)品無(wú)需超臨界干燥，工藝簡(jiǎn)單，易規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)品強(qiáng)度高，成本低，施工性好。
文檔編號(hào)D06M15/333GK102330287SQ20111028097
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者周致中 申請(qǐng)人:無(wú)錫市明江保溫材料有限公司