[发明专利]高导热瓦楞状陶瓷纤维纸的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温气体热回收技术，特别涉及高导热陶瓷纤维瓦楞纸的制备方法。

背景技术

高温烟气热回收通常采用蜂窝式陶瓷蓄热换热器，由于其形态和结构受材料的限制而缺乏灵活性，通常以间歇方式工作，即需要两个等体积蜂窝式蓄热换热器进行定时切换。当换热器蓄热后，低温空气直接与其接触，进行换热，当换热一定时间后，转换到另一个换热器(蓄热芯体)换热。该类换热器存在的问题有：非连续换热；结构庞大；高温烟气与待换热空气在同一通道内，使得换热后的气流含有烟气等杂质；另一方面，陶瓷基芯体导热系数较低等等；因而蜂窝式蓄热换热器存在换热效率低、体积庞大、操作复杂、使用寿命低等缺点。

利用陶瓷纤维纸耐高温、耐腐蚀、可加工等特点；将陶瓷纤维纸加工成瓦楞纸，并按照90°角方向交互叠砌构成瓦楞状换热器芯体，进一步加工形成高温瓦楞状陶瓷基换热器，体现出如下特点：连续换热、结构紧凑、高温烟气与换热气流不在同一通道，使得换热后气流洁净等等。

如何将陶瓷纤维纸加工成瓦楞纸，如何提高陶瓷纤维纸导热系数等问题将成为高温瓦楞状陶瓷基换热器发展的瓶颈。

如上所述，采用牛皮纸为基材，以瓦楞纸机不锈钢压辊加工而成的瓦楞纸应用于包装、湿帘等行业，其加工工艺已十分成熟。但由于陶瓷纤维纸本身的特点(机械强度低、柔软性差)，难以加工成瓦楞纸，其中，瓦楞辊的材质对纸页的形成影响巨大，而通常的瓦楞纸机瓦楞辊为不锈钢材质，容易将陶瓷纤维纸压裂而不能形成瓦楞纸；另一方面，由于陶瓷纤维纸本身导热系数很小，使得在纸页加工形成陶瓷基瓦楞块体的显热交换过程中，热传导速率较慢，因而影响其热交换效率。当前改善陶瓷纤维纸基材导热性能的方法主要有：在湿法造纸过程中添加高导热金属丝、或高导热有机纤维或高导热金属颗粒填料等等；该方案一方面金属丝(金属颗粒填料)与陶瓷纤维不相容，难以混抄；另一方面金属丝(金属填料)与陶瓷纤维的密度相差较大，在浆液输送并成型过程中会出现分层、分散不均等现象；不仅如此，金属丝或填料不耐酸、碱，在加工形成瓦楞纸板过程中易破坏；而添加高导热有机纤维也存在不耐高温的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种耐高温、耐腐蚀的高导热陶瓷纤维瓦楞纸的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

高导热陶瓷纤维瓦楞纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)将陶瓷纤维纸在定型剂中浸渍后，经瓦楞纸机瓦楞辊热压成型得单面瓦楞纸，所述单面瓦楞纸与通过定型剂浸渍处理的平板陶瓷纤维纸粘合成双面瓦楞状纸，双面瓦楞状纸升温至500～700℃烧结，自然冷却至室温；所述定型剂为质量浓度为20～40％的水玻璃、硅溶胶、铝溶胶或钛溶胶；所述水玻璃或硅溶胶模数为3.1～3.4；所述热压成型的温度为50～200℃；

(2)机械搅拌下，将步骤(1)制备的纸板浸入到由硅溶胶与高导热无机填料组成的悬浮液中，浸渍沉积取出吹扫液体后晾干，140-160℃下干燥得高导热陶瓷纤维瓦楞纸；所述高导热无机填料为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂疏水改性的碳化硅、氮化铝和氮化硼中的一种或多种，其用量为该步骤中硅溶胶质量的1～5％；所述硅溶胶平均粒径为10～30nm，pH值在8.5～9.5范围，质量浓度为10～30％。

为进一步实现本发明目的，所述定型剂质量浓度优选为25～35％。

所述瓦楞辊的材质为表面喷涂特氟龙涂层的不锈钢、含氟塑料、MC尼龙、聚醚醚酮或聚苯硫醚。

所述热压成型的温度为100～150℃。

所述升温至500～700℃烧结的升温方式为先在20-40min内快速从室温升温到200～300℃，保温30～60min，然后在1～3hr缓慢升温500～700℃，再保温1～3hr烧结。为去除陶瓷纤维纸中的有机成分及其它灰分杂质(这些杂质使产品易发生黄变脆化现象，一定程度影响其性能稳定性)。

所述硅烷偶联剂优选为Y-氨丙基三乙氧基硅烷；所述钛酸酯偶联剂为四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯。

步骤(1)中，由于陶瓷纤维纸不能直接加工形成瓦楞纸，需要加入定型剂使其定型。定型剂质量浓度为20～40％。质量浓度低，在陶瓷纤维基材上沉积的量少，陶瓷纸不易形成瓦楞，定型效果差；质量浓度高，沉积量多，形成的瓦楞纸易变脆开裂，同时易粘附在瓦楞辊上并阻止与平板陶瓷纸结合。