[发明专利]一种特种管路用的轻质隔热层及其制备方法

说明书

一种特种管路用的轻质隔热层，是由管路表面的隔热主材和固定缠绕在最外围的缠绕带组成，隔热主材由内到外依次采用超细无机纤维增强二氧化硅气凝胶毡、阻燃胶和玻璃纤维布复合而成。本发明制备的特种管路用的轻质隔热层体密度小，导热系数低，500℃高温下导热系数低至0.047W/(m·k)，厚度仅为2.78mm，体密度为114kg/m³，超细无机纤维增强气凝胶毡与玻璃纤维布之间具有优异的结合力，剥离强度达到2.9 N/cm以上，有效提高在高温环境中的适应性；在高于700℃环境下使用过程中抗振动能力强，质量振动损失低至0.6%，不出现粉化和掉粉降低使用寿命的情况。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种特种管路用的轻质隔热层及其制备方法。

背景技术

航空管路等特种管路内部介质温度在-50℃～650℃范围，使役工况复杂，空间紧凑，对隔热层要求更轻、更薄、抗振动。传统航空管路等特种管路用的隔热材料25℃当量导热系数约为(0.026～0.032)W/(m·K)，随着温度升高，导热系数逐渐增大，且存在重量大、厚度大等问题；包覆过程中采用拉力缠绕的方式，不便于操作。

现有技术中在制备特种管路隔热层时，在300℃以下温度区域采用玻璃纤维制备，高于300℃的区域采用硅酸铝电制备，两种材料的结合来降低隔热层的重量。要达到较好的隔热性能，需要增加隔热层厚度，使得隔热层质量、厚度等显著增加，无法满足空间紧凑的航空等特种管路的隔热需求。二氧化硅气凝胶材料由于大量微孔结构，具有较低的导热系数，是一种新型的隔热材料，但是由于其密度低、力学性能差，很难直接应用，通常会采用纤维毡增强二氧化硅气凝胶材料，使用辐射遮蔽粉来隔绝近红外线辐射，来提高材料的可应用性。但是无疑会增加材料的密度。

无机纤维毡作为二氧化硅气凝胶的增强材料，比直接用纤维作为增强材料具有较高的隔热稳定性，但是在使用过程中由于机械振动等原因会出现粉化，会导致导热系数上升，隔热性能严重下降。且材料的高温导热性能会随着采用的无机纤维直径增大而增强，现目前通常采用直径在9μm左右的纤维作为增强材料，因为采用直径较小的超细无机纤维成毡越困难，越细的纤维在制备气凝胶材料时静电较大，纤维在材料中容易发生团聚、分散性较差，导致最终隔热材料的厚度均匀性较差，且成毡需要增加纤维数量，但是数量上升，又会导致材料的导热系数上升。在应用过程中纤维容易产生大量粉末脱落，作为隔热材料包覆过程麻烦，且外围的玻璃纤维发生脱落分离，从而降低隔热材料的性能及使用寿命。

发明内容

本发明目的在于提供一种特种管路用的轻质隔热层。该隔热层质量轻、厚度薄、抗振能力强，具有优异的隔热性能。

本发明另一目的是提供上述特种管路用的轻质隔热层的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种特种管路用的轻质隔热层，其特征在于：其由管路表面的隔热主材和固定缠绕在最外围的缠绕带组成，隔热主材由内到外依次采用超细无机纤维增强二氧化硅气凝胶毡、阻燃胶和玻璃纤维布复合而成。

进一步，所述超细无机纤维增强二氧化硅气凝胶毡的厚度为0.1～0.5mm，玻璃纤维布的厚度为0.1±0.05mm，面密度为105±10g/m²，阻燃胶型号为NBG-180，主要组分为醋酸乙烯、聚乙烯醇和去离子水。

进一步，所述超细无机纤维增强二氧化硅气凝胶毡中超细无机纤维的组分按照质量百分比如下：51～54％SiO₂、7～15％Fe₂O₃和FeO任意比例组成的混合物、14～17％Al₂O₃、7～10％CaO、5～8％MgO。