一种用于形成保温层的复合材料、涂覆浆料及制备方法技术

本申请公开了一种用于形成保温层的复合材料、涂覆浆料及制备方法。本申请的复合材料，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，四种天然矿物材料的纳米级微细颗粒复合而成，凹凸棒石的软质纤维与硅灰石的硬质纤维构成毛线团状的具有纳米微孔结构的纳米级纤维球；蒙脱石和高岭石的纳米片包裹于纤维的外部，并填充到纳米微孔中，形成复合材料。本申请的复合材料，采用四种不同结构类型天然矿物材料复合而成，阻燃性高，耐高温，保温效果好，安全无毒，适用于高温保温领域。本申请的复合材料中，其纳米级纤维球结构强度高、结合牢固，适合在液态中搅拌，因此，适用于制备用于形成保温层的涂覆浆料。

Composite material for forming insulation layer, coating slurry and preparation method thereof

The invention discloses a composite material for forming an insulating layer, a coating slurry and a preparation method thereof. The composite material of this application is composed of lamellar structure of attapulgite, layered montmorillonite, layered kaolinite and fibrous wollastonite, and nanoscale fine particles of four natural mineral materials. The soft fiber of the attapulgite and the hard fiber of the wollastonite are composed of nanometers. Microporous nano-fiber spheres; montmorillonite and kaolinite Nano-sheets wrapped in the outside of the fiber, and filled into the nano-pore, forming composite materials. The composite material used in this application is made of four natural mineral materials of different structural types. It has high flame retardancy, high temperature resistance, good heat preservation effect, safe and non-toxic. It is suitable for the field of heat preservation at high temperature. In the composite material applied for this application, the nanoscale ball has high structure strength, strong combination and suitable for mixing in liquid. Therefore, it is suitable for preparing coating slurry for forming insulation layer.

【技术实现步骤摘要】
一种用于形成保温层的复合材料、涂覆浆料及制备方法
本申请涉及保温材料领域，特别是涉及一种用于形成保温层的复合材料、涂覆浆料及制备方法。
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，不但保温性能不好，而且属于一类或二类致癌物质。并且，对于管道、热工设备等的异型面，保温板的使用受到了很大限制，此时最好的方法是采用保温涂料。目前的保温涂料，普遍采用空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠，再配以树脂混合而成的，其保温性能主要是通过空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠的内部封闭孔减少传热来实现，而微珠对热的阻断效果不是很好，使得保温涂料导热系数大于0.03w/m.k，而导热系数过大，为了达到理想的保温效果，就必须加大涂层厚度，涂层厚度越大，成本也相对越高。另外，由于使用了有机树脂，耐温性能也受到的限制。现有的保温涂料中，耐受的最高温度一般在250℃左右，适合的使用温度低于200℃，因此难以适用于高温热力管道，并且，由于加入了有机树脂，还易燃烧。因此，亟需研发一种新的导热系数低、保温性能好、耐受温度高、阻燃效果好的保温涂料。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种新的用于形成保温层的复合材料、涂覆浆料及制备方法。本申请采用了以下技术方案：本申请的一方面公开了一种用于形成保温层的复合材料，该复合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，四种天然矿物材料的纳米级的微细颗粒复合而成，其中，凹凸棒石的软质纤维与硅灰石的硬质纤维构成毛线团状的纳米级纤维球，纳米级纤维球具有纳米微孔结构；蒙脱石和高岭石的纳米片包裹于纤维的外部，并填充到纳米级纤维球的纳米微孔中，形成本申请的复合材料。需要说明的是，本申请的复合材料采用特定晶体结构的天然矿物材料制备而成，具有很强的耐高温性能，特别适用于高温保温领域。本申请的复合材料，由软质纤维与硬质纤维构成毛线团状的纳米级纤维球，由于有软硬两种纤维构成，因此这种纤维球强度很高、结合牢固，适合在液态中搅拌，适用于配制涂覆浆料用于形成保温层。并且，本申请的复合材料中，蒙脱石和高岭石的纳米片填充到纳米级纤维球的纳米微孔中，将纳米微孔分割成更小的孔洞，并增加闭口孔洞的数量，可以有效阻断热的传导途径，因此，具有很好的保温效果。此外，本申请的复合材料安全无害，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。并且，本申请的复合材料由天然矿物材料复合而成，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。优选的，微细颗粒的D90粒度分布在200nm以下。优选的，纳米级纤维球的D90粒度为70-500nm。并且，纳米级纤维球具有微细颗粒自然堆积形成的微孔，微孔的大小取决于具体的微细颗粒的粒度，在此不做具体限定。本申请的另一面公开了一种用于形成保温层的涂覆浆料，该涂覆浆料中含有本申请的复合材料。需要说明的是，本申请的复合材料由于具有高阻燃性、高保温性、耐高温性、安全无害等优点，并且，其纳米级纤维球强度高、结合牢固，适合在液态中搅拌，因此，完全可以添加到涂覆浆料，制成用于形成保温层的涂覆浆料，以提高保温层的阻燃性、保温性和耐高温性等性能。可以理解，根据不同的使用需求，在涂覆浆料中还可以添加其它功能性物质，在此不做具体限定。优选的，涂覆浆料中还含有纳米级的水泥干粉。更优选的，该水泥为硅酸盐水泥。需要说明的是，采用硅酸盐水泥的作用是，水泥中的硅酸盐，例如硅酸三钙，发生水化反应，生成树枝状结构，产生许多纳米级的空隙，而本申请的纳米结构的复合材料充填于空隙中，进一步增加空隙率，大幅度提高阻热性能，同时还增加了涂层的强度。并且，由于整个涂料体系都是无机物，不含有机树脂，因此，耐高温性能得到大幅度的提高，同时具有优异的阻燃性能，非常适合于高温领域的保温涂料。本申请的再一面公开了本申请的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形成凹凸棒石的软质纤维与硅灰石的硬质纤维构成的毛线团状的纳米级纤维球，并且，蒙脱石和高岭石的纳米片包裹于纤维的外部，并填充到纳米级纤维球的纳米微孔中，形成本申请的复合材料。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，天然矿物材料微细颗粒中的凹凸棒石形成的软质纤维与硅灰石形成的硬质纤维构成毛线团状的纳米级纤维球，纳米级纤维球的纳米微孔在几十纳米以下，由于有软硬两种纤维构成，因此这种纳米级纤维球强度很高、结合牢固，适合在液态中搅拌；而层状高岭石和蒙脱石纳米片则包裹在纤维外、充填到纳米级纤维球的纳米微孔中，进一步使得纳米微孔被分割成为更小的孔洞，同时也使得闭口孔数量增多。这样一个完整的纳米级微孔复合结构材料体系，能有效阻断热的传导途径，具有很好的保温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成保温层的复合材料，其特征在于：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，四种天然矿物材料的纳米级的微细颗粒复合而成，其中，所述凹凸棒石的软质纤维与所述硅灰石的硬质纤维构成毛线团状的纳米级纤维球，所述纳米级纤维球具有纳米微孔结构；所述蒙脱石和高岭石的纳米片包裹于纤维的外部，并填充到所述纳米级纤维球的纳米微孔中，形成所述复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于形成保温层的复合材料，其特征在于：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，四种天然矿物材料的纳米级的微细颗粒复合而成，其中，所述凹凸棒石的软质纤维与所述硅灰石的硬质纤维构成毛线团状的纳米级纤维球，所述纳米级纤维球具有纳米微孔结构；所述蒙脱石和高岭石的纳米片包裹于纤维的外部，并填充到所述纳米级纤维球的纳米微孔中，形成所述复合材料。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述微细颗粒的D90粒度分布在200nm以下。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于：所述纳米级纤维球的D90粒度为70-500nm。4.一种用于形成保温层的涂覆浆料，其特征在于：所述涂覆浆料中含有权利要求1-3任一项所述的复合材料。5.根据权利要求4所述的涂覆浆料，其特征在于：所述涂覆浆料中还含有纳米级的水泥干粉；优选的，所述水泥为硅酸盐水泥。6.根据权利要求1-3任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，将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...

【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