[发明专利]一种二氧化硅绝热体及其制备方法

说明书

本发明公开了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％。本发明通过在碱性气氛下进行蒸压养护从而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在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。

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.OMPa；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。