[发明专利]一种纳米二氧化硅微孔绝热体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料的技术领域，具体的说是涉及一种纳米二氧化硅微孔绝热体及其采用低烧结温度的制备方法。这种绝热体可应用于船舶、海洋工程、航空航天等高要求场合的结构防火与隔热。

背景技术

纳米二氧化硅微孔绝热体，是近年来国内外研究与应用所关注的新型材料。由于该材料在高温条件下具有低的导热系数，在隔热要求高的场合有很大的应用价值。然而通过国内外研究者的大量工作，虽然在绝热用纳米材料的研究方面取得了一定的成果与进展，但在绝热体的成型工艺上仍存在着一些技术问题。这就使得纳米绝热体的制备工艺复杂，制品成型困难等因素，从而难以付之实际使用。

现有的纳米二氧化硅微孔绝热体的成型技术主要有三大类型：

第一类是溶胶-凝胶法。如：专利[ZL 95195325.7]在成型干燥过程中使用大量的有机溶剂萃取水分，专利[ZL 95108111.X]采用超临界技术成型，用该法制备绝热体对设备工艺条件要求高，产品机械性能不高，制备效率低，难以批量化制作。

第二类是高温烧结法。如专利[US 5556689]即采用500-900℃的烧结温度制备绝热体。该法有效地提高了绝热体的机械强度，但由于在该温度下的烧结设备的限制，无法生产较大形状的绝热块材，且耗能较高。

第三类是采用有机粘接剂进行粘接的方法。如专利[ZL96196880.X]，该法制备的绝热体在较低的使用温度下，机械性能良好。但在大于500℃的使用温度下，绝热体中的有机粘接剂都将会失去其粘结效果，而使绝热体制品的结构完整性遭到破坏。

发明内容

本发明的目的是针对目前所开发的材料和发明尚未解决的问题，克服上述技术缺陷，利用化学反应原理，根据绝热体使用的基本要求，研制出一种制备温度低，且使用温度高的纳米二氧化硅微孔绝热体及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种纳米二氧化硅微孔绝热体，其特征在于，所述的微孔绝热体由纳米二氧化硅、遮光剂、无机纤维、反应活性剂组成，其各个组分的质量百分比为：

纳米二氧化硅    55-85％，

遮光剂          10-35％，

无机纤维        3-10％，

反应活性剂      2-12％。

各个组分的质量百分比之和为100％。

一种纳米二氧化硅微孔绝热体的制备方法，其特征是，所述的制备方法包括以下几个步骤：

步骤1、将所有粉体材料按纳米二氧化硅为55-85％，遮光剂为10-35％，反应活性剂为2-12％，无机纤维为3-10％的质量百分比进行均匀混合；

步骤2、由步骤1获得的混合物，按容重为180-220kg/m³之间称重放入模具，同时采用平板压力机将混合物压缩至所需的厚度；压力范围为0.2-2.0MPa；

步骤3、保压5-15分钟，然后进行脱模形成一个坯体；

步骤4、将步骤3中压制成型的坯体放入烘箱或马沸炉中，在200-450℃之间反应烧结1-3小时，自然冷却成型，即成为纳米二氧化硅微孔绝热体制品。

本发明采用低烧结温度的方法制备出使用温度高的纳米二氧化硅微孔绝热体，本发明利用氟、磷类活性化合物在200-450℃之间的温度条件下，就能使纳米二氧化硅之间及其它材料组份间发生反应，在颗粒接触面生成氟、磷硅酸类化物并发生连接，制备出具有强度高、容重轻、导热系数低的纳米二氧化硅微孔绝热体，有益效果主要体现在：

1)能够在不高于450℃的条件下使纳米二氧化硅微孔绝热体成型，材料变形小，并且能使制品保持在180Kg/m³-220Kg/m³的低容重。

2)反应型活性剂的引入，改变了纳米二氧化硅之间及与添加剂间的结合方式，提高了材料强度，使绝热体的抗压强度大于0.40Mpa。

3)所制备的绝热体的纳米级孔隙率高，经扫描式电子显微镜分析，其纳米级孔隙率能够达到85％以上。

4)绝热性能好，经高温平板导热仪检测，绝热体在平均温度500℃时的导热系数不大于0.038w/m·k。

5)使用温度高，在900℃的高温条件下的线收缩率小于1％。

本发明的一种用低烧结温度的方法制备纳米二氧化硅微孔绝热体具有绝热效果好、制备容易、成型温度低、制品可进行切割加工等优点，可在船舶、海洋工程、航空航天等行业及其它对防火隔热技术要求高的场合进行应用。

具体实施方式