[发明专利]一种内膨胀纳米孔绝热材料的制备方法

说明书

本发明属于绝热材料制备技术领域，具体涉及一种内膨胀纳米孔绝热材料的制备方法。本发明用硅藻土和膨润土制备得到混合粘土，将混合粘土、纳米二氧化硅气凝胶混合制得纳米二氧化硅气凝胶浆液，将混合浆液、纳米二氧化硅气凝胶浆液加热得到熔融料液，将硼化锆粉末、浓缩液等混合高速分散得到纳米增强乳液，先倒入纳米增强乳液，填充耐高温无机填料，压滤烘干得到内膨胀纳米孔绝热材料，本发明中可膨胀石墨对绝热材料内层起到降温作用，同时也起到增强保护作用，反应形成的二氧化锆‑二氧化硅薄膜，进一步提高绝热材料在高温时的耐压强度，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于绝热材料制备技术领域，具体涉及一种内膨胀纳米孔绝热材料的制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展和人们节能意识的提高，能源节约已成为工业发展中的重点关注对象。绝热材料是指能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。它们广泛应用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体，既包括保温材料，也包括保冷材料。绝热材料一方面满足了建筑空间或热工设备的热环境，另一方面也节约了能源。因此，有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的“第五大能”。

常用的绝热材料如石棉、玻璃棉、岩棉、硅酸铝纤维、微孔硅酸钙、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩等材料，在常温下有较低的导热系数，但随着温度的升高，它的热导率也会快速递升，特别在高温区热导率递升更快。随着科学技术的进步，纳米孔绝热材料正逐步被应用。纳米孔绝热材料具有纤细的纳米网络结构，能够有效地限制局域激发的传播，其固态热导率可比相应的玻璃态材料低2～3个数量级；又由于其孔洞尺寸通常在几到几十纳米，比常压下气体分子的平均自由程小，微孔洞内的气体分子对热传导的的贡献受到抑制，是一种理想的绝热材料。

纳米孔绝热材料虽然具有优异的绝热性能，但是目前市售的纳米孔绝热材料存在以下缺陷：（1）强度低、韧性差，制品抗压强度一般仅为1.0～1.3MPa；（2）高温的收缩率比较大，在高温条件下应用时，给设备的正常运行带来了极大的风险，安全系数低，严重制约了此种材料在高温设备上的应用；（3）吸水性较大，如果有水进入则会直接导致纳米孔结构塌陷；（4）制备工艺复杂、能耗大、产量小、成本高，价格是普通绝热材料的几十倍，甚至上百倍，制约了纳米孔绝热材料的广泛应用。

因此，提供一种容重小、导热系数低、热稳定性强的绝热材料及其制备方法具有重要意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前纳米孔绝热材料强度低、韧性差，绝热材料高温收缩率比较大，在高温条件下应用时，给设备的正常运行带来了极大的风险，安全系数低，严重制约了此种材料在高温设备上的应用的缺陷，提供了一种内膨胀纳米孔绝热材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种内膨胀纳米孔绝热材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）按重量份数计，向400～500份水中加入70～80份高岭土、20～30份氧化铝、10～15份钛白粉、20～22份磷酸铝，搅拌分散制成悬浮浆液，向悬浮浆液中加入磷酸溶液调节悬浮浆液的pH值，加热升温，保温，得到混合浆液；

（2）将膨润土研磨后过筛，再经高温煅烧，得到轻烧膨润土，将20～30份硅藻土、10～15份轻烧膨润土混合过筛，得到混合粘土，将35～50份纳米二氧化硅气凝胶、30～40份上述混合粘土、200～300份水混合得到纳米二氧化硅气凝胶浆液；

（3）将混合浆液、纳米二氧化硅气凝胶浆液混合，加热，得到熔融料液，经纺丝得到改性硅酸铝纤维，将改性硅酸铝纤维短切成定长短切纤维，通过开松梳理后铺成网，再针刺制得硅酸铝纤维毡；

（4）取150～200mL甲基硅油加入带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，在氮气保护下将三口烧瓶移入沙浴锅中，保温反应后，升温继续保温反应，反应结束后自然冷却至室温，得到产物；