一种保温复合材料及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种保温复合材料及其制备方法和应用。本申请的保温复合材料，由天然矿物材料和具有红外反射特性的无机材料复合而成，天然矿物材料形成纳米微孔结构包覆在无机材料表面；天然矿物材料包括具有层链状结构的凹凸棒石、层状结构的蒙脱石、层状结构的高岭石，以及纤维状的硅灰石中的至少一种；无机材料包括金红石、煅烧高岭石、锆英石中的至少一种。本申请保温复合材料，采用天然矿物材料和无机材料复合而成，阻燃性高，耐高温性能好，保温效果好，适用于高温保温领域；并且，无毒害作用，安全环保。本申请的保温复合材料为工业、建筑和日常生活等各领域，提供了一种新的安全环保，且阻燃性高、保温效果好、耐高温的保温材料。

Thermal insulation composite material, preparation method and application thereof

The invention discloses a thermal insulation composite material and a preparation method and application thereof. The application's thermal insulation composite material is composed of natural mineral materials and inorganic materials with infrared reflection properties. Natural mineral materials form nano microporous structure coated on the surface of inorganic materials; natural mineral materials include Palygorskite with layer chain structure, layered montmorillonite, and layered kaolinite. And at least one of fibrous wollastonite; at least one of the inorganic materials includes rutile, calcined kaolinite and zircon. The application of thermal insulation composite material, natural mineral material and inorganic material composite, high flame retardancy, high temperature resistance, good thermal insulation effect, suitable for high temperature thermal insulation field, and non-toxic, safe and environmental protection. The application's thermal insulation composite material for industry, construction and daily life, and other fields, provides a new kind of safety and environmental protection, and the high flame retardant, good thermal insulation effect, high temperature resistant insulation material.

【技术实现步骤摘要】
一种保温复合材料及其制备方法和应用
本申请涉及保温材料领域，特别是涉及一种保温复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
中国是一个能源相对短缺的国家，但单位GDP产值的能耗却比发达国家高出4-6倍。在工业领域、建筑领域、日常生活中，无论是电炉、锅炉、工业热力管道、石油输送管道、供暖管道等，无一不需要保温处理，而目前使用的保温材料中，要么是导热系数大的、要么是可燃烧的。最常用的保温材料，例如石棉、岩棉、玻璃纤维、硅酸铝纤维等，不但保温性能不好，而且属于一类或二类致癌物质。研究显示，如果保温系统中一律使用阻燃性能为A级的材料，同时又要达到很高的保温性能，同时还不能是一类或二类致癌物质，则国内保温材料的市场将几乎为空白。因此，亟需研发一种新的保温性能好、安全无害的保温材料，以缓解我国能源紧缺的现状和日益严重的环境污染问题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种新的保温复合材料及其制备方法和应用。本申请采用了以下技术方案：本申请的一方面公开了一种保温复合材料，该保温复合材料由天然矿物材料和具有红外反射特性的无机材料复合而成，天然矿物材料形成纳米微孔结构包覆在无机材料表面；天然矿物材料包括具有层链状结构的凹凸棒石、层状结构的蒙脱石、层状结构的高岭石，以及纤维状的硅灰石中的至少一种；无机材料包括金红石、煅烧高岭石、锆英石中的至少一种。需要说明的是，本申请的保温复合材料采用特定晶体结构的天然矿物材料制备而成，其耐高温性能远远优于现有的纳米气凝胶保温材料，特别适用于高温保温领域。并且，天然矿物材料形成的纳米微孔结构，保温性能好；天然矿物材料本身安全无害，整个生产和使用过程中不会对生产或使用人员有毒害作用，也不会污染环境，环保安全性高。此外，可以理解，天然矿物材料或本申请的无机材料，本身不具备可燃性，因此，本申请的保温复合材料的阻燃性高。本申请的保温复合材料填补了国内高阻燃性、高保温性、安全无害的保温材料的空白。此外，采用具有红外反射特性的无机材料，能够有效的对热能进行反射，使得制备的保温复合材料具有更好的保温效果。优选的，本申请的一种实现方式中，天然矿物材料由具有层链状结构的凹凸棒石、层状结构的蒙脱石、层状结构的高岭石和纤维状的硅灰石等四种组分组成；并且，无机材料采用煅烧高岭石。优选的，天然矿物材料的D90粒度分布在200nm以下。本申请中，无机材料主要是作为核被天然矿物材料包覆，原则上，无机材料的粒度大于天然矿物材料，并且粒度越小越好，在此不做具体限定。本申请的另一面公开了本申请的保温复合材料在保温板材或保温涂料中的应用，或者作为保温填料的应用。可以理解，本申请的保温复合材料由于具有高阻燃性、高保温性、安全无害的优点，并且耐高温性能高，因此，根据不同的使用需求，完全可以制成保温板材或保温涂料，又或者作为保温填料，应用于各领域。其中，制备保温板材的方式参考现有的保温板制备方法，例如直接将本申请的保温复合材料压制成板，其中根据使用需求也可以添加其它成分一起压制成本，在此不做具体限定。保温涂料的制备，也可以参考现有的保温涂料，例如可以直接将本申请的保温复合材料分散于水中，再加入一些分散剂或增稠剂等辅助成份，又或者将本申请的保温复合材料与水泥一起混合使用，在此不做具体限定。作为保温填料使用时，可以直接填充在隔层中，又或者，根据不同的使用需求，与其它组分混合后或者制成浆料后填充于隔层中，在此不做具体限定。本申请的再一面公开了本申请的保温复合材料的制备方法，包括以下步骤，将选用的天然矿物材料分别或组合后进行高压辊压破碎，形成1-2毫米以下的天然矿物粉；用水将获得的天然矿物粉调成固含量60％-65％的天然矿物浆，同时，添加总重量0.5％-2％的辅助材料，用以辅助天然矿物粉在水中分散或后续的研磨；制备的天然矿物浆依序通过超细旋流磨和纳米处理装置，获得进一步研磨细化的天然矿物浆；将进一步研磨细化的天然矿物浆置于膨胀罐中，加热并高速搅拌，使天然矿物粉进一步崩解细化成D90粒度分布在200nm以下的微细颗粒；将经过膨胀罐处理的天然矿物浆干燥，获得天然矿物材料的微细颗粒；将获得的天然矿物材料微细颗粒与具有红外反射特性的无机材料在静电复合装置中造粒，天然矿物材料微细颗粒在表面电荷作用下先自身形成纳米微孔结构的材料体系，然后再包裹于无机材料的表面，形成本申请的保温复合材料。需要说明的是，本申请的制备方法中，采用的天然矿物材料为多种时，各种天然矿物材料可以单独高压辊压破碎，单独制成天然矿物浆，单独进行后续的超细旋流磨、纳米处理和膨胀罐处理，然后干燥后获得各天然矿物材料的微细颗粒，最后将多种天然矿物材料的微细颗粒与具有红外反射特性的无机材料混合造粒；也可以是其中几种天然矿物材料混合后依序进行高压辊压破碎、制成天然矿物浆、超细旋流磨、纳米处理和膨胀罐处理等，最后混合造粒。在此不做具体限定。还需要说明的是，本申请的制备方法中，辅助材料的作用是辅助天然矿物粉在水中分散和后续的研磨。例如，本申请的优选方案中，辅助材料包括六偏磷酸钠、焦磷酸钠、乙醇、丙酮中的至少一种。在制备天然矿物浆时，辅助材料可以辅助天然矿物粉在水中分散，使其分散更均匀，保障了最终天然矿物材料微细颗粒的均匀性。而在后续的进一步细化的过程中，由于天然矿物材料事先经过了高压辊压装置的压力，内部受到高压应力的作用，每一个矿物材料颗粒内部具有很多应力缺陷，成为一种微裂纹，当这些颗粒进入到后续的超细旋流磨和纳米处理装置设备中，在剪切、挤压、碰撞等研磨机制的作用下，颗粒所受的应力进一步增加，内部微裂纹崩解，大大提高了磨矿效率；在膨胀罐处理时，乙醇或丙酮渗入到物料颗粒的晶体解理面和微裂纹中，逐步升温，同时启动高速搅拌，在升温过程中乙醇、丙酮从物料颗粒的晶体解理面和微裂纹中挥发，这一过程进一步崩解细化颗粒，从而获得D90粒度分布在200nm以下的微细颗粒。还需要说明的是，本申请的制备方法中，最后在静电复合装置中造粒形成保温复合材料，在静电复合装置中，由于表面电荷的作用，首先，天然矿物材料微细颗粒自身集聚成纳米级纤维球、层状纳米级片等具有纳米级微孔的复合结构材料体系，该复合结构材料体系进一步包裹在具有红外反射特性的无机材料的表面，形成如小米颗粒大小的颗粒状材料，即本申请的保温复合材料。优选的，膨胀罐中，加热并高速搅拌的具体方法包括，逐步升温至60-80℃，恒温保持15-30min，与此同时保持高速搅拌。其中，逐步升温是指按照正常的加热过程，天然矿物浆在膨胀罐中逐步升温至设定的温度。优选的，高速搅拌的速度为900-1500rpm。优选的，将经过膨胀罐处理的天然矿物浆干燥，具体采用喷雾干燥。本申请的有益效果在于：本申请保温复合材料，采用天然矿物材料和具有红外反射特性的无机材料复合而成，一方面，天然矿物材料和无机材料阻燃性高，耐高温性能好，并且，保温效果好，可以适用于高温保温领域；另一方面，天然矿物材料和无机材料无毒害作用，安全环保。本申请的保温复合材料为工业、建筑和日常生活等各领域，提供了一种新的安全环保，且阻燃性高、保温效果好、耐高温的保温材料。具体实施方式现有的保温材料，保温效果不够理想，并且保温材料中通常含有一类或二类致癌物质，存在安全隐患，并容易造成环境污染。因此，本申请对保温材料进行了长期、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保温复合材料，其特征在于：由天然矿物材料和具有红外反射特性的无机材料复合而成，所述天然矿物材料形成纳米微孔结构包覆在所述无机材料表面；所述天然矿物材料包括具有层链状结构的凹凸棒石、层状结构的蒙脱石、层状结构的高岭石，以及纤维状的硅灰石中的至少一种；所述无机材料包括金红石、煅烧高岭石、锆英石中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种保温复合材料，其特征在于：由天然矿物材料和具有红外反射特性的无机材料复合而成，所述天然矿物材料形成纳米微孔结构包覆在所述无机材料表面；所述天然矿物材料包括具有层链状结构的凹凸棒石、层状结构的蒙脱石、层状结构的高岭石，以及纤维状的硅灰石中的至少一种；所述无机材料包括金红石、煅烧高岭石、锆英石中的至少一种。2.根据权利要求1所述的保温复合材料，其特征在于：所述天然矿物材料由具有层链状结构的凹凸棒石、层状结构的蒙脱石、层状结构的高岭石和纤维状的硅灰石组成；所述无机材料为煅烧高岭石。3.根据权利要求1或2所述的保温复合材料，其特征在于：所述天然矿物材料的D90粒度分布在200nm以下。4.根据权利要求1-3任一项所述的保温复合材料在保温板材或保温涂料中的应用，或者作为保温填料的应用。5.根据权利要求1-3任一项所述的保温复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，将选用的天然矿物材料分别或组合后进行高压辊压破碎，形成1-2毫米以下的天然矿物粉；用水将获得的天然矿物粉调成固含量60％-65％的天然矿物浆，同时，添加总重量0.5％-2％的辅助材料，用以辅助天然矿物...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕舒，
申请(专利权)人：毕舒，
类型：发明
国别省市：广东,44