專利名稱：納米微孔保溫材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種納米微孔結構的保溫材料。
背景技術：
高性能的保溫材料對于節能降耗具有重要的意義。納米微孔保溫材料由于其特有的顯微結構而具備了非常優異的保溫性能，其導熱系數甚至可以低于真空的導熱系數。鋼鐵工業為高能耗工業，若高爐內襯使用高性能的保溫材料，將有效地提高能源利用率。但高爐內襯保溫材料除了必須具備超低的導熱系數外，還應該具備一定的機械強度和高溫(800 1000°C )下長期使用的穩定性。USP. 6，818，273公開了一種具有微孔結構的保溫材料組成物，它包含30 90%微 細的金屬氧化物粉體，并在表面覆蓋了有助于提高熱阻的云母層。但該保溫材料的使用溫度僅為620°C。USP. 6,936,326公開的保溫材料組成物包含30_90 %微細金屬氧化物粉體，0-30%紅外遮光劑，0-10%陶瓷纖維，0-15%無機粘接劑。采用的無機粘接劑為水玻璃，磷酸鋁或各種硼化物，其主要目的為提高強度并防止組成物在干壓成型以后出現反彈。組成物中還包含了 5-15%的硬硅酸鈣，并認為如果添加了 5-15%的硬硅酸鈣，可以不使用無機粘接劑。但組成物中不管是包含了無機粘接劑，還是硬硅酸鈣，都將影響保溫材料的高溫穩定性。USP. 6，921，506保溫材料組成物包含10-100 % 二氧化硅微粉；0. 5-6 %碳粉；0-40%紅外遮光劑；0-50%無機輕質填料，如氣相二氧化硅，珍珠巖，膨脹粘土，玻璃微珠等。無機輕質填料雖然有助于提高保溫材料的氣孔率，提高強度和絕熱性能，但其中有些原料，如膨脹珍珠巖，玻璃微珠等，將不利于材料的高溫穩定性。組成物中還引入了 2-10%無機纖維，如E-玻璃，S-玻璃，R-玻璃，ECR-玻璃，C-玻璃，A-玻璃或其它陶瓷纖維，這些玻璃纖維同樣不利于保溫材料高溫性能。CN 102659437A公開的保溫材料組成物以廢粉料作為紅外遮光劑，與納米二氧化硅、無機增強纖維復合，其導熱系數為0. 037W/mk(800°C)，但900°C/12小時保溫，樣品的線收縮達2%左右。

發明內容
本發明的目的在于，提供一種新穎的納米微孔保溫材料，克服現有技術中存在的缺陷。本發明所述的納米微孔保溫材料，其特征在于，所述納米微孔保溫材料由包括下列步驟的制備方法制得(I)將包括納米級二氧化硅、紅外遮光劑、增強纖維及耐火物質等原料攪拌混合，得到混合物(2)將由步驟(I)所得的混合物干壓成型(至需要的形狀及厚度)，并在800°c條件下燒結至少I小時，得到目標物(本發明所述的微孔保溫材料)；其中，以所用原料的總重量為100%計,納米級二氧化娃占40wt % 80wt %,紅外遮光劑占IOwt 30wt*%,增強纖維占5wt*% 15wt*%,耐火物占5wt*% 15wt*% 所述紅外遮光劑為能吸收或分散紅外輻射的物質，所述增強纖維為耐火陶瓷纖維，所述耐火物為高溫陶瓷粉體材料。 所述微孔保溫材料的導熱系數為0. 030ff/mk 0. 032ff/mk(800°C )，耐壓強度為320KPa 600KPa，1000°C /12小時保溫，所述微孔保溫材料的線收縮小于0. 5%。本發明的組成物采用納米級二氧化硅構成了保溫材料的特有的顯微結構，使其具備了納米尺寸的封閉氣孔；采用紅外遮光劑減少保溫材料的輻射傳熱，降低高溫下的導熱系數；采用增強纖維提高保溫材料的機械強度；特別是引入了耐火物質，使產品不僅具有優良的絕熱性能和機械強度，而且可以在高溫下長期使用。
具體實施例方式在本發明一個優選的技術方案中，所用納米級二氧化硅占以所用原料的總重量50wt % 75wt %。在本發明另一個優選的技術方案中，所用紅外遮光劑為具有高輻射性能的陶瓷粉體；本發明推薦使用的紅外遮光劑選自硅酸鋯、氧化鈦、碳化硅或六鈦酸鉀中一種或幾種。在本發明又一個優選的技術方案中，本發明采用的耐火物質為高溫結構陶瓷粉體；本發明推薦使用的耐火物質選自氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、氮化硅或或氮化鋁中一種或幾種。若微孔保溫材料中缺少了耐火物質，雖然其仍保持著優異的絕熱性能，但在800°C 1000°C高溫下長期使用，因高溫收縮將不可避免地在拼結處產生縫隙，使保溫層整體的保溫性能降低，所以，添加5wt% 15wt%耐火物質，有助于提高保溫材料的熱穩定性。在本發明又一個優選技術方案中，所用增強纖維選用高耐火度陶瓷纖維中一種或幾種，如(但不限于)所用增強纖維選自鋯酸鋁纖維、氧化鋁纖維或氧化鋯纖維中的一種或幾種。在本發明所提供的微孔保溫材料中，不含有無機粘接劑或硬硅酸鈣，因為這些添加劑將有損于保溫材料的高溫性質。保溫材料的機械強度可以通過組合物中其它組分的調整得以改善，成型過程中容易產生的反彈也可以通過制造方法以及裝置得以控制。以下通過實施例對本發明作進一步闡述，其目的僅在于更好理解本發明的內容。因此，所舉之例并不限制本發明的保護范圍。實施例I將55wt %的納米二氧化娃，IOwt %六鈦酸鉀和IOwt %娃酸錯，IOwt %氧化鋯，以及15wt % %鋯酸鋁纖維，在高速攪拌機中均勻混合，干壓成型為400mm(長)X200mm(寬)X25mm(厚)的板材，最后在800°C下燒結I小時，隨爐冷卻，得到納米微孔保溫材料A。納米微孔保溫材料A的體積密度250Kg/m3、導熱系數0. 023ff/mk (400°C )、0. 030W/mk(800°C )、耐壓強度320KPa，1000°C /12小時保溫，納米微孔保溫材料A的線收縮小于0. 5%。實施例2將60wt %的納米二氧化娃，15wt %娃酸錯，IOwt %氧化招，IOwt %氧化鋁纖維和5wt %鋯酸鋁纖維，在高速攪拌機中均勻混合，干壓成型為 400mm(長)X200mm(寬)X25mm(厚)的板材，最后在800°C下燒結I小時，隨爐冷卻，得到納米微孔保溫材料B。納米微孔保溫材料B的體積密度280Kg/m3、導熱系數0. 025ff/mk (400°C )、0. 032W/mk(800°C )、耐壓強度600KPa，1000°C /12小時保溫，納米微孔保溫材料B的線收縮小于0. 5%。
權利要求
1.一種納米微孔保溫材料，其特征在于，所述納米微孔保溫材料由包括下列步驟的制備方法制得(1)將包括納米級二氧化硅、紅外遮光劑、增強纖維及耐火物質等原料攪拌混合，得到混合物；(2)將由步驟(I)所得的混合物干壓成型，并在800°C條件下燒結至少I小時，得到目標物；其中，以所用原料的總重量為100%計,納米級二氧化娃占40wt% 80wt%,紅外遮光劑占IOwt % 30wt %,增強纖維占5wt % 15wt %,耐火物占5wt % 15wt % ；所述紅外遮光劑為具有高輻射性能的陶瓷粉體，所述增強纖維為耐火陶瓷纖維，所述耐火物為高溫結構陶瓷粉體；所述納米微孔保溫材料的導熱系數為O. 030ff/mk O. 032ff/mk(800°C )，耐壓強度為 320KPa 600KPa，1000°C /12小時保溫，所述微孔保溫材料的線收縮小于O. 5%。
2.如權利要求I所述的微孔保溫材料，其特征在于，其中納米級二氧化硅占以所用原料的總重量50wt% 75wt%。
3.如權利要求I或2所述的微孔保溫材料，其特征在于，其中所用紅外遮光劑選自硅酸鋯、氧化鈦、碳化硅或六鈦酸鉀中一種或幾種。
4.如權利要求I或2所述的微孔保溫材料，其特征在于，其中所用耐火物質選自氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、氮化硅或氮化鋁中的一種或幾種。
5.如權利要求I或2所述的微孔保溫材料，其特征在于，其中所用增強纖維選自鋯酸鋁纖維、氧化鋁纖維或氧化鋯纖維中的一種或幾種。全文摘要
本發明涉及一種納米微孔結構的保溫材料。所述保溫材料由包括下列步驟的制備方法制得(1)將包括納米級二氧化硅、紅外遮光劑、增強纖維及耐火物質等原料攪拌混合，得到混合物；(2)將由步驟(1)所得的混合物干壓成型，并在800℃條件下燒結至少1小時，得到目標物；其中，以所用原料的總重量為100％計，納米級二氧化硅占40wt％～80wt％，紅外遮光劑占10wt％～30wt％，增強纖維占5wt％～15wt％，耐火物占5wt％～15wt％。本發明提供的保溫材料不僅具有優良的絕熱性能和機械強度，而且可以在高溫下長期使用。
文檔編號C04B30/02GK102976710SQ201210478519
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者胡一晨, 柯美亞, 吳朝齊, 趙玲娣, 藍振華, 王中儉 申請人:華東理工大學, 上海柯瑞冶金爐料有限公司