[发明专利]纳米微孔绝热板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及轻质材料领域，具体的说是一种纳米微孔绝热板及其制备方法。

背景技术

传统上将室温（25℃）导热系数小于0.23W/m·k的材料成为绝热材料。绝热材料被广泛应用于工业窑炉中，窑炉设备是投资大、耗能大的关键设施，一般占工业能耗的50~60%，其性能的优劣直接影响能耗高低和产品的质量，其炉衬材料一般采用聚苯泡沫保温板、聚氨酯保温板、陶瓷纤维（即硅酸铝纤维）和聚苯板等，聚苯板是由聚苯乙烯泡沫塑料经破碎而成的颗粒，经水泥、水、以及相应的助剂等材料，经加工而成的隔热材料。这些材料耐高温性能差，绝热性能欠佳，易老化、开裂，陶瓷纤维的导热率较高；还有如美国专利US 6468205采用至少一层气凝胶颗粒层和至少另外一层间隔物组成，气凝胶颗粒层为气凝胶颗粒层与粘接剂混合成型，所制备的多层材料具有较低的导热系数，但由于气凝胶粉体强度不足，必须包覆使用，实用性欠佳。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种导热系数低、且易于切割成型的纳米微孔绝热板及其制备方法。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：纳米微孔绝热板，由高岭土、白炭黑和纳米级SiO₂粉、聚丙烯纤维、耐火纤维棉和粘接剂组成，各原料的重量占原料总重量的百分比为：高岭土20~35%，白炭黑和纳米级SiO₂粉50~65%，聚丙烯纤维5~15%，耐火纤维棉3~5%，粘接剂5~10%，其中，高岭土的细度为320目筛余≤5%，白炭黑和纳米级SiO₂粉的重量比例为1:1，纳米级SiO₂粉的粒径为10~20nm，白炭黑的粒径为20~60nm。

上述高岭土的化学组成为：Al₂O₃≥42%，Fe₂O₃≤0.8%，TiO₂≤1.0%，R₂O≤1.0%。

一种纳米微孔绝热板的制备方法，利用纳米复合工艺生产出纳米微孔绝热板，包括以下步骤：步骤一、按照上述配比称取各原料，备用；

步骤二、将步骤一称取的高岭土、聚丙烯纤维和白炭黑混合后，再依次加入步骤一称取的耐火纤维棉和纳米级SiO₂粉，混合均匀，备用；

步骤三、将步骤二的混合物料投入研磨机中研磨1.5~2h，然后将研磨物料和步骤一称取的粘接剂加入到混炼机中进行混炼10~15min；

步骤四、将混炼后的物料装入弹性模具中，将封闭后的弹性模具置于内压力为200~240MPa的容器中加压2~3min，在弹性模具中制得所需的板体，将成型后的板体送入窑头温度为15℃、窑尾温度为85℃的窑炉中匀速烘干48h；

步骤五、将烘干后的板体用平板机切割后，通过封装机包装后裁边、拣选入库。

上述制备方法制得的是一种高性能的绝热板，质量较轻，导热系数低，保温效果相当于常规聚苯板的5倍，挤塑板的4倍，聚氨酯的2.8倍，是基于纳米微孔原理制备而成的窑炉专用材料。

本发明的纳米微孔绝热板由高岭土、白炭黑和纳米级SiO₂粉、聚丙烯纤维、耐火纤维棉和粘接剂制成，利用高岭土和白炭黑形成纳米机制两个组成部分，通过磨制、混料和等静压成型制成半成品，并经烘干、切割和包装后制成成品。其中，白炭黑和纳米级SiO₂粉的纳米颗粒级配，使得二者在成品中均匀的分散，二氧化硅表面的化学键相互结合，并形成链状纳米微孔结构，由不同粒径的二氧化硅纳米颗粒形成不同结构的纳米颗粒链最终相互混合成型，这些纳米颗粒链能够改变红外线在其颗粒表面的折射方向；而且二氧化硅微小颗粒的堆积，形成一些封闭的空间，阻止气体分子将热量通过运动传递。原料中以聚丙烯纤维作为有机添加剂，使所制得的成品具有阻燃作用。