一种具有增加热效率的保温复合材料及其制备方法技术

本申请公开了一种具有增加热效率的保温复合材料及其制备方法。本申请的保温复合材料，包括复合在一起的强辐射层和保温层；强辐射层主要由氧化铈、三氧化二锰、五氧化二钒、氧化铁、偏高岭土和沸石至少一种的细微颗粒压制成；保温层由多孔保温复合纳米球压制成；多孔保温复合纳米球由凹凸棒石、蒙脱石、高岭石和硅灰石的纳米颗粒复合成。本申请的保温复合材料，强辐射层能改善炉体内热交换，提高炉膛内温度场强及均匀性，使燃料燃烧更充分，达到显著增加热效率，减少能耗，节约能源；保温层大幅度提高阻热性能。本申请的保温复合材料利用饼干状双层结构，使所有辐射全部集中于被加热物体，热量损失极少，大幅度提高了热工设备的热效率。

Thermal insulation composite material with increased thermal efficiency and preparation method thereof

The invention discloses a thermal insulation composite material with increased thermal efficiency and a preparation method thereof. The application's thermal insulation composite, including the strong radiation layer and insulation layer together, is mainly composed of cerium oxide, three oxidizing two manganese, five oxidizing two vanadium, iron oxide, metakaolin and zeolite, made of at least one kind of fine particles; the insulation layer is made of porous insulating composite nanospheres; porous insulation composite Na Rice balls are composed of attapulgite, montmorillonite, kaolinite and wollastonite. The application's thermal insulation composite material, the strong radiation layer can improve the heat exchange in the furnace body, improve the temperature field and uniformity in the furnace, make the fuel more fully burning, increase the heat efficiency, reduce energy consumption, save energy, and increase the heat resistance performance of the insulation layer. The application's thermal insulation composite material uses biscuit double layer structure to make all radiation concentrate on the heated object, and the heat loss is very little, and the thermal efficiency of the thermal equipment is greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种具有增加热效率的保温复合材料及其制备方法
本申请涉及保温材料领域，特别是涉及一种具有增加热效率的保温复合材料及其制备方法。
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，亟需研发一种新的导热系数低、环保无害、且能够提高热工设备中的热辐射，增加热效率的保温材料，以解决热工设备保温问题，提高热工设备的热效率，进而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具有增加热效率的保温复合材料及其制备方法。本申请采用了以下技术方案：本申请的一方面公开了一种具有增加热效率的保温复合材料，包括复合在一起的强辐射层和保温层，使用时，强辐射层在内侧；强辐射层主要由氧化铈、三氧化二锰、五氧化二钒、氧化铁、偏高岭土和沸石中的至少一种的细微颗粒压制而成；保温层由多孔保温复合纳米球压制而成；多孔保温复合纳米球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。需要说明的是，本申请具有增加热效率的保温复合材料，使用时，强辐射层朝向炉膛一侧，通过这一层红外辐射，能增加基体表面黑度，提高辐射率达到0.9以上，增强基体表面对热源传来热量吸收后的辐射传热，而反射部相应减少。由于炉气、炉壁、加热煅烧物基体表面的吸收和辐射作用，改变了传热区内热辐射的波谱分布，将热源发出的间断式波谱转变成了连续波谱，从而促进被加热物体吸收热量。改善炉体内热交换，提高炉膛内温度场强及均匀性，使燃料燃烧更充分，达到显著增加热效率，减少能耗，节约能源，延长炉体内衬使用年限。而保温层背向炉膛一侧，选取具有特定晶体结构的天然矿物材料设计组合成纳米微孔复合结构的纳米颗粒，产生许多纳米级的空隙，大幅度提高了阻热性能。本申请保温复合材料的这种饼干状双层复合结构，使得所有辐射全部集中于被加热物体，同时热量极少损失，大幅度提高了热工设备的热效率。可以理解，本申请的饼干状双层复合结构已经能够达到使得所有辐射全部集中于被加热物体，同时热量极少损失，大幅度提高了热工设备的热效率的效果；在进一步的改进方案中，根据使用需求，在不考虑生产成本或性能提升效率的情况下，还可以在本申请的强辐射层和保温层的基础上，将其设计为多层结构，例如，将强辐射层和/或保温层本身设计为多层结构，又或者，强辐射层和保温层交叉层叠成多层结构，在此不做具体限定。另外，在本申请的饼干状双层复合结构中，强辐射层的厚度在0.5-1mm或者更厚，而保温层约40mm或60mm，或者更厚；可以理解，本申请的具有增加热效率的保温复合材料，只要其强辐射层的厚度在0.5-1mm，即可很好的实现显著增加热效率的效果，当然，在不考虑成本和效率的情况下，也可以将强辐射层做到更厚；同样的，保温层的厚度会影响保温效果，保温层越厚保温效果越好，本申请的一种实现方式中，保温层约60mm可以很好的起到保温效果。优选的，多孔保温复合纳米球中，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，形成多孔保温复合纳米球。需要说明的是，本申请采用含有特定晶体结构的天然矿物材料的多孔保温复合纳米球制备保温层，其耐高温性能大大提高。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，本申请的保温复合材料采用天然矿物材料和无机材料制备，本身不具备可燃性，阻燃性高。优选的，本申请的一种实现方式中，强辐射层主要由氧化铈、三氧化二锰、五氧化二钒和沸石的细微颗粒压制而成。优选的，细微颗粒的D90粒度分布在200nm以下。优选的，多孔保温复合纳米球的D90粒度为70-500nm。本申请的另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，强辐射层基础材料制备：将选用的原材料混合均匀，采用高压辊压破碎，形成1-2毫米以下的粉料；用水将获得的粉料调成固含量60％-65％的浆料，同时，添加总重量0.5％-2％的辅助材料，用以辅助粉料在水中分散或后续的研磨；将制备的浆料依序通过超细旋流磨和纳米处理装置，进一步研磨细化；将进一步研磨细化的浆料置于膨胀罐中，加热并高速搅拌，进一步崩解细化成D90粒度分布在200nm以下的细微颗粒；再将膨胀罐处理的浆料干燥，即获得D90粒度分布在200nm以下的强辐射层基础材料；保温层基础材料制备：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，获得由天然矿物材料的微细颗粒聚合成的多孔保温复合纳米球，即保温层基础材料；压制成型：将强辐射层基础材料铺设于干粉成型机的底部，然后再继续铺设保温层基础材料，最后压制成型，获得保温复合材料。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粉料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。在制备浆料时，辅助材料可以辅助粉料在水中分散，使其分散更均匀，保障了最终微细颗粒的均匀性。而在后续的进一步细化的过程中，由于粉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，每一个粉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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有增加热效率的保温复合材料，其特征在于：包括复合在一起的强辐射层和保温层，使用时，所述强辐射层在内侧；所述强辐射层主要由氧化铈、三氧化二锰、五氧化二钒、氧化铁、偏高岭土和沸石中的至少一种的细微颗粒压制而成；所述保温层由多孔保温复合纳米球压制而成；所述多孔保温复合纳米球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颗粒复合而成。

【技术特征摘要】
1.一种具有增加热效率的保温复合材料，其特征在于：包括复合在一起的强辐射层和保温层，使用时，所述强辐射层在内侧；所述强辐射层主要由氧化铈、三氧化二锰、五氧化二钒、氧化铁、偏高岭土和沸石中的至少一种的细微颗粒压制而成；所述保温层由多孔保温复合纳米球压制而成；所述多孔保温复合纳米球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颗粒复合而成。2.根据权利要求1所述的保温复合材料，其特征在于：所述多孔保温复合纳米球中，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，所述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，并填充到所述纳米级纤维球的纳米微孔中，形成所述多孔保温复合纳米球。3.根据权利要求1所述的保温复合材料，其特征在于：所述强辐射层主要由氧化铈、三氧化二锰、五氧化二钒和沸石的细微颗粒压制而成。4.根据权利要求1-3任一项所述的保温复合材料，其特征在于：所述细微颗粒的D90粒度分布在200nm以下。5.根据权利要求1-3任一项所述的保温复合材料，其特征在于：所述多孔保温复合纳米球的D90粒度为70-500nm。6.根据权利要求1-5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，强辐射层基础材料制备：将选用的原材料混合均匀，采用高压辊压破碎，形成1-2毫米以下的粉料；用水将获得的粉料调成固含量60％-65％的浆料，同时，添加总重量0.5％-2％的辅助材料，用以辅助粉料在水中分散或后续的研磨；将制备的浆料依序通过超细旋流磨和纳米处理装置，进一步研磨细化；将进一步研磨细化的浆料置于膨胀罐中，加热并高速搅拌，进一步崩解细化成D90粒度分布在200nm以下的细微颗粒；再将膨胀罐处理的浆料干燥...

【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