[发明专利]一种二氧化硅绝热体及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于无机绝热材料的技术领域，特别是涉及一种具有低导 热系数的纳米二氧化硅绝热体及其制备方法。

背景技术：

高性能绝热体的要求是导热系数小于或者接近于空气的绝热体， 目前，国内外对高性能绝热体的制备方法通常是采用抽真空技术或使 用超临界技术的气凝胶材料。但是采用这些方法制作工艺复杂，生产 成本很高，因此无法得到广泛的应用。另有一些方法是以纳米级的二 氧化硅为基本原材料，通过加入粘结剂或通过烧结的方法来进行成 型。但是粘结剂的加入会使制品的绝热性能下降，烧结的方法则增加 了制品的制造难度。

在专利us4895163，us5302444，us5556689中所述以二氧化 硅为主体材料，并加入纤维以及粘结剂在200-900℃的条件下进行反 应，采用粉体状粘结剂进行烧结的方法来进行制备，可制成绝热体。 但是在采用这种方法的制作中，如果粘结剂含量很低时，则不能达到 一定的机械强度。而如果粘结剂含量过高时，用粘结剂填充大量的孔 隙而大幅度降低材料的孔隙率，会大大增加材料的容重及导热系数， 从而影响材料的使用效果。而且对于大尺寸的制品，采用这种方法制 作起来比较困难。在专利Cn1594197中公开了一种纳米生物二氧化硅 绝热材料的制备方法，在该方法中采用了液体的粘结剂，将纳米生物 二氧化硅灰状物体、无机纤维等材料混合，再进行成型和干燥。但是 在具有纳米孔结构的绝热材料中，由于这种液体材料的直接加入而不 对纳米生物二氧化硅灰状物体进行表面处理的话，将会对制品的毛细 管状微观结构造成一些破坏，从而不能达到最佳的绝热效果。

发明内容

本发明的目的是：提供一种导热系数低、易于成形、制作方便的 绝热体及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下方法来实现的：一种二氧 化硅绝热体，其特征在于：所述的绝热体由气相纳米二氧化硅、无机 纤维、遮光剂、稳定剂和助剂组成，它们组份的重量百分比为：气相 纳米二氧化硅40-90％、无机纤维1-25％、遮光剂1-40％、稳定剂 0-5％、助剂0-5％，它们的组份重量百分比之和为100％。

一种二氧化硅绝热体的制备方法，其特征在于：所述的二氧化硅 绝热体的制备方法包括以下步骤，a、将重量百分比为40-90％的气 相纳米二氧化硅、1-25％的无机纤维、1-40％的遮光剂、0-5％的稳 定剂、0-5％的助剂在高速混合机内进行充分混合；b、然后将上述混 合体放入模具内进行压制成形，压力控制在0.1-1.0MPa；c、将压制 成形的半成品放入蒸压釜内，在具有碱性气氛条件下进行养护，蒸压 釜内的碱性气氛蒸汽是由PH值为10--13的碱性水溶液所产生；d、 在蒸压釜内的蒸压养护时间为1.5-6小时，蒸汽压控制在 0.10-0.40MPa。使气相二氧化硅微粉之间的表面进行相互反应，从而 形成具有纳米孔隙的绝热体制品。

本发明在由反应剂所产生具有碱性气氛的蒸汽条件下进行反应 处理而制成。本发明制作的绝热体所形成的纳米级孔隙率高，绝热效 果好，并具有较好的机械强度。纳米级孔隙率占全部孔隙的90％以上， 容重为180-280kg/m³，抗压强度不小于0.2MPa，常温下导热系数不 大于0.025W/m.k，在平均温度500℃时的导热系数不大于 0.045W/m.k，最高使用温度为950℃。

本发明的高性能绝热体采用一种方法，即用反应剂使蒸压釜内产 生碱性气氛，采用在碱性气氛作用下的蒸压养护方法对纳米二氧化硅 微粒表面之间进行反应处理，使二氧化硅微粒表面产生一种熔融状的 表面层，并且能够使二氧化硅微粒表面相互反应连接而形成一种带有 孔隙的整体网络结构。

本发明避免了高温烧结所带来的制作困难，同时由于是纳米二氧 化硅微粒表面之间的相互反应，因此并不会破坏制品的整体微观网络 结构。本发明制作工艺简单、成品率高、绝热性能好、应用范围广。

采用本发明制备出的高性能绝热体中孔隙为85％以上，其中孔隙 尺度小于100nm的纳米级孔隙占全部孔隙的90％以上。容重可以控制 在180-280kg/m³。经检测，本发明制备出的超级绝热材料在常温下的 导热系数小于0.025W/m.k，在平均温度500℃时的导热系数小于 0.045W/m.k，最高使用温度为950℃(非长期使用)。