[发明专利]一种耐高温多层隔热复合材料及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐高温隔热领域，尤其是一种耐高温多层隔热复合材料及其制作方法。

技术背景

传统的保温隔热耐火材料提升保温隔热效能是以提高气相比率，以降低常温导热系数无限接近空气导热系数为主，高温使用时，对流导致的热交换微小到可以忽略了，传导和辐射成为主要的热交换方式，这时无论如何提高气相比率，对高温导热系数影响都难以产生有效影响。无论什么形式的传统保温隔热耐火材料的致命的问题是其导热系数随温度升高而加大并逐渐丧失尺寸稳定性，最终导致失去保温隔热效能。为此，人们一直在寻求与研究一种能大大提高保温材料隔热反射性能的新型材料。

申请号为200710050972.1的专利申请文件公开了一种新型耐高温隔热材料及制备方法，这种耐高温隔热材料采用硅气凝胶粉为耐热主体材料，在硅气凝胶粉外面包裹至少一层耐高温无机纤维布再经缝合而成的复合材料。这种保温材料根据耐高温纤维布的不同最高可耐800度高温，并且常温导热系数可低至0.020W/M.K。但此材料仍然存在耐热稳定性不佳、受热易变形等缺点。

高温尺寸稳定性是绝大多数材料不能很好解决的问题，影响因素复杂，不可预料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术的不足提供一种工艺简单易操作、产品隔热效果、强度能够满足使用要求的耐高温多层隔热复合材料制作方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种耐高温多层隔热复合材料的制作方法，其不同之处在于：其步骤依次为：

a)、首先筛选颗粒大小合适的SiO₂气凝胶，将适量丙酮或者无水乙醇倒入其中并充分搅拌，SiO₂气凝胶与丙酮或无水乙醇的重量份数含量为：SiO₂气凝胶5-7份，丙酮或无水乙醇90-120份，所述SiO2气凝胶或者选用粒径均小于70目的气凝胶颗粒；或者由粒径小于70目的气凝胶颗粒、粒径在70目-100目之间的气凝胶颗粒、粒径在100目-200目之间的气凝胶颗粒组成，其重量份数含量分别为：粒径小于70目的气凝胶颗粒5份、粒径在70目-100目之间的气凝胶颗粒3份、粒径在100目-200目之间的气凝胶颗粒2份；

b)、在步骤a)制成的混合物中按重量份数加入3-5份片状云母或3-5份片状金属、55-80份无机高温耐火胶泥、5-7份六钛酸钾晶须并充分搅拌得到耐高温隔热涂料；

c)、将剪裁好的石英纤维网铺在模具板上涂敷经过步骤b)配好的耐高温隔热涂料，再交替层叠铺设陶瓷纤维纸、陶瓷高温连续纤维布，纤维层与层之间涂敷耐高温隔热涂料，最上一层铺陶瓷高温连续纤维布从而制得多层复合材料隔热构件；

d)、将步骤c)制作好的多层复合材料隔热构件放入模腔，进行加热干燥固化，然后进行退火处理，最后脱模得到耐高温多层隔热复合材料成品。

按以上方案，所述步骤d)具体为：将步骤c)制作好的多层复合材料隔热构件放入模腔，闭模加热3-6小时进行干燥固化，闭模加热温度为90-155℃，每20-40分钟开模放气1-3分钟，完成干燥固化后，制品在800-900℃温度下退火处理1-3小时，最后脱模得到耐高温多层隔热复合材料成品。

按以上方案，所述步骤d)具体为：将步骤c)制作好的多层复合材料隔热构件放入模腔，首先在开模状态下升温至60-65℃加热2-3小时，使部分溶剂挥发；然后升温至90-95℃闭模加热3-5小时，闭模加热期间每30分钟开模放气2-3分钟，完成干燥固化后，制品在800-900℃温度下退火处理2小时，最后脱模得到耐高温多层隔热复合材料成品。

按以上方案，所述片状云母或片状金属的厚度在0.5-10微米、片径小于0.2mm。

与现有公开技术相比，本发明具有如下优点：

1、理论创新

构建高温隔热结构物理模型。通过颗粒优化结构设计，使物态堆积孔容最大，用负温度系数材料，降低高温导热系数，用片状隔热功能材料及退火工艺，提升闭孔率，增大热反射，限制高温热对流、热辐射，提高耐热稳定性。

2、应用创新

选用具有极低导热系数的纳米尺寸的疏水性SiO₂气凝胶颗粒进行70目以下粒径复配，以确保较小的成型收缩，然后匹配具有负的温度系数的六钛酸钾晶须和片状隔热填料组合作为高温稳定温度系数的隔热填料，制成具有相对稳定的温度系数效应的适用于1000℃的耐高温隔热涂料。该耐高温隔热涂料具有稳定的温度系数特征，即材料的导热系数在0～1000℃范围内随温度升降而仅仅发生微小变化，这种耐高温隔热涂料也可作为隔热功能涂料，用于大多数有高温隔热需求的隔热涂层。