[发明专利]一种耐高温纳米轻质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高温轻质纳米陶瓷材料及其制备方法。由于耐高温轻质纳米陶瓷有大量的纳米孔结构，确保了保温材料轻质，密度低，体积密度可达0.1‑0.4 g/cm³，且具有低导热的特性，导热系数（1100℃）可达0.07‑0.11 w/m·K，实现了更高效的保温，且有效降低了热耗损失。低温时具有和公知最低导热材料气凝胶相当的低导热系数，且比气凝胶材料的制备工艺更加简单、成本低廉很多，更易于市场推广；且在超过1100℃后，较气凝胶材料，本发明示例的保温材料低导热系数具有绝对的优势，气凝胶材料根本无法满足1000℃以上长时间使用，但本发明涉及的产品可以最高耐温达1700℃，具有明显的耐高温优势。

技术领域

本发明属于隔热保温领域,具体涉及一种高温热耗设备用耐高温纳米轻质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

耐高温保温材料是实现热工设备等节能降耗、提高生产效益的一个十分有效的技术途径，随着国家节能、减排、降耗推进力度的不断加大，热工设备企业已经面临着如何对现有设备进行保温升级和改造的难题。目前的保温材料存在着高温保温材料导热系数大、密度大的问题(参见表1现有保温材料性能参数表)，随着热工设备轻量化发展趋势，需要一种轻质、低导热、耐高温的保温材料对现有的传统热工设备用保温产品进行升级。

表1现有保温材料性能参数表

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种耐高温纳米轻质陶瓷材料及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种耐高温纳米轻质陶瓷材料，包括网络骨架结构及具有多孔结构的陶瓷基体，陶瓷浆料中包括纤维、闭孔气泡，所述纤维附着在所述闭孔气泡上，通过陶瓷浆料陶瓷化处理使所述陶瓷浆料中的闭孔气泡构建形成所述陶瓷基体的多孔结构，使陶瓷浆料中的纤维桥连所述多孔结构搭接形成所述网络骨架结构，进而实现所述陶瓷基体把所述网络骨架结构包裹结合在一起，其中，多孔结构填充在所述网络骨架结构的空隙中。

通过所述原料的选择及配置，使所得制品具有良好的低热导、低密度、低成本特性，使其具有更广阔的应用领域空间、更优异的应用效果。

进一步的，原料包括纤维、硅溶胶、陶瓷填料，其中，所述的陶瓷填料包括ρ氧化铝、九水硝酸铝、氯化铝、硫酸铝的一种或多种，上述陶瓷填料可以在配方体系中水解形成溶胶，静置产生溶胶-凝胶化，形成耐高温的氧化铝凝胶。且凝胶能够有效地包裹实现稳定的闭孔气泡，最终产品的闭孔气泡为纳米级，且几乎无破泡现象，保障了高效隔热保温效果。其中，纤维、硅溶胶、陶瓷填料、外加剂的质量比为5-30:15-30:5-20。

进一步的，原料还包括水、外加剂，水、陶瓷填料质量比为20-65：5-20，

外加剂占纤维、硅溶胶、陶瓷填料及水总质量的0.5-1.005％，

其中，所述外加剂包括发泡剂、稳泡剂及pH值调节剂，

发泡剂：稳泡剂：pH值调节剂的质量比为0.1-0.5：1-30:30-70。

进一步的，所述的纤维为普通硅酸铝纤维、高铝硅酸铝纤维、含锆硅酸铝纤维、莫来石纤维、石英纤维、氧化铝纤维的一种或多种，发泡剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、水溶性聚氨酯发泡剂、亚硫酸纸浆废液的一种或多种，稳泡剂为明胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素、阿拉伯树胶的一种或多种，pH值调节剂为氨水、甲酰胺、硫酸铵、硼砂的一种或多种。

进一步的，所述耐高温纳米轻质陶瓷材料具有纳米孔结构，其耐温≤1700℃，耐压强度≥1MPa，体积密度为0.1-0.4g/cm³，导热系数(300℃)为0.04w/m·K，导热系数(1100℃)为0.07-0.11w/m·K。

根据本发明的另一个方面，提供了一种上述任一所述耐高温纳米轻质陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：