一种微波无氧加热材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微波无氧加热材料及其制备方法，微波无氧加热材料，其原料组分包括：单晶硅25-35份，水玻璃11-19份，硅微粉22-32份，碱金属盐4-6份，三氧化二铝28-38份，所述份数为质量份数。本发明专利技术微波无氧加热材料，具有强度大、耐磨性好、收缩率小、吸水速率可调、可塑性强等特性，可根据需要将加热材料制备为各种形状；在微波辐射条件下，可快速升温，温度可达1600℃以上，1600℃以上的燃烧时效大于3个月；适于对各种材质进行加热，且可与被加热物无缝贴合，放热均匀、无耗氧、零排放；当燃烧温度达不到所需时，可激活循环使用、大幅度降低了燃料成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料领域，具体涉及一种微波无氧加热材料及其制备方法。
技术介绍
加热材料作为热源，广泛应用于工农业生产和人民生活，是通过化学或物理反应释放出能量的物质，目前用来加热的材料包括化石燃料(如石油、煤、油页岩、甲烷、油砂、天然气等)、生物燃料(如乙醇、生物柴油等)、核燃料(如铀235、铀233、铀238、钚239、钍232等)及将电能转化为热能的电热丝等，化石燃料作为不可再生的能源，燃烧时不仅消耗氧气，而且会释放有害气体、污染环境；生物燃料虽然是一种新兴的可再生燃料，但存在制备工艺复杂、成本高、燃烧时需要消耗氧气、能量释放有限等缺陷；电热丝虽然是一种无氧加热材料，但利用电热丝加热存在耗能大、寿命短、能量释放有限等缺陷。目前，微波能已经越来越多的应用于加热领域，例如：食品、造纸、木材、烧结等等。实际加热应用的微波通常是频率为915MHz和2450MHz的电磁波。微波加热的简单原理是其交变电磁场的极化作用使材料内部的自由电荷重新排布及偶极子的反复调旋，从而产生强大的振动和摩擦，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，导致介质温度升高，因此微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热。微波加热显著不同于常规加热，具有如下优点：(1)属于内加热，具有不接触性；(2)加热速度快；(3)加热效率高，可显著节能；(4)可选择性的加热物料；(5)热惯性小；(6)对化学反应具有催化作用。然而，物质吸收微波能的能力与该物质的复介电常数有关，即损耗因子越大，吸收微波的能力越强，因此上述微波加热的优点只是针对特定的微波强吸收材料，因此微波加热也有其明显的局限性和不足：(1)微波加热的选择性导致其不能直接加热块状的金属材料，因为金属反射微波；微波也难于加热很多绝缘体材料，例如：玻璃、塑料(如：聚乙烯、聚苯乙烯等)、石英及部分陶瓷材料，因为这些材料对微波是“透明的”，它们不吸收或者较少的吸收微波能量，因此对于这些材料微波的加热效率会很低。(2)很多情况下微波加热的均匀性并不好，例如：对于有些较大的块体材料微波难于穿透，微波所携带的能量也将随着深入介质表面的距离，呈指数形式衰减。综上，开发一种高寿命、高效率、高使用温度、适应性强的低成本无氧加热材料的迫在眉睫。
技术实现思路
为克服现有技术中加热材料存在的上述缺陷，本专利技术提供一种微波无氧加热材料及其制备方法，是一种无氧加热材料，具有零排放、效率高、成本低、适应性强、应用范围广、加热均匀、可循环使用等特性。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种微波无氧加热材料，其原料组分包括：单晶硅25-35份，水玻璃11-19份，硅微粉22-32份，碱金属盐4-6份，三氧化二铝28-38份，所述份数为质量份数。本申请微波无氧加热材料，具有强度大、耐磨性好、收缩率小、吸水速率可调、可塑性强等特性，可根据需要将加热材料制备为各种形状，在微波辐射条件下，可快速升温，温度可达1600℃以上，1600℃以上的燃烧时效大于3个月，适于对各种材质、各种形状进行加热，且可与被加热物无缝贴合，放热均匀、无耗氧、零排放，当燃烧温度达不到所需时，可激活循环使用。为了进一步保证加热材料的强度、耐磨性等性能，同时进一步提高加热材料的加热效率，优选，单晶硅中硅的质量含量大于99.9％。为了方便制备，同时进一步确保加热材料的加热性能，优选，水玻璃的浓度为20-30°Be'。为了进一步提高加热材料的加热性能，硅微粉中硅化物的质量含量大于70％。为了进一步提高加热材料的加热效率，延长加热时效，优选，碱金属盐为锂盐。为了进一步保证加热材料的强度、耐磨性等性能，同时进一步提高加热材料的加热效率，优选，三氧化二铝的纯度大于60wt％。为了将加热材料的性能达到最佳，优选，微波无氧加热材料，其原料组分包括：单晶硅30份，水玻璃15份，硅微粉27份，碱金属盐5份，三氧化二铝33份，所述份数为质量份数。为了进一步保证加热材料的性能，优选，上述微波无氧加热材料的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：A、将单晶硅、水玻璃、硅微粉、碱金属盐和三氧化二铝混匀、脱水；B、在微波辐射条件下，将步骤A所得物料1小时升温至250-350℃；C、在微波辐射条件下，将步骤B所得物料继续升温至1150-1250℃，保温3.5-4.5h，然后在1.5-2.5h内，冷却至室温，即得微波无氧加热材料。上述步骤C中，物料升温至1150-1250℃时，物料为高温熔融状态。上述制备方法中，单晶硅、硅微粉、碱金属盐和三氧化二铝均优选为粉末状，水玻璃为溶液，脱水前将各物料充分混合均匀，脱水后，混合物在微波条件下，高温溶解，重新排序，形成新的晶相结构，从而得到新的材料，申请人经研究发现，利用上述方法所得的加热材料具有最佳的性能。微波无氧加热材料的使用方法为：用微波首先作用于“微波无氧加热材料”，然后再以“微波无氧加热材料”作为发热体(热源)去加热待加热的物料，对带加热的物料没有材质的要求，适用范围广，用于无氧高温加热。本专利技术未提及的技术均参照现有技术。本专利技术微波无氧加热材料，具有强度大、耐磨性好、收缩率小、吸水速率可调、可塑性强等特性，可根据需要将加热材料制备为各种形状；在微波辐射条件下，可快速升温，温度可达1600℃以上，1600℃以上的燃烧时效大于3个月；适于对各种材质进行加热，且可与被加热物无缝贴合，放热均匀、无耗氧、零排放；当燃烧温度达不到所需时，可激活循环使用、大幅度降低了燃料成本；节能、环保，与传统的有机燃料相比节能30％以上，与电热丝相比节能50％以上；本专利技术微波无氧加热材料的制备方法简单、易实施、成本低。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1微波无氧加热材料的原料组分包括：单晶硅25份，水玻璃溶液(浓度为21.9°Be')11份，硅微粉22份，碳酸锂4份，三氧化二铝28份，所述份数为质量份数。上述单晶硅为购自沛县日进文硅品材料有限公司的单晶硅粉，硅的质量含量为99.99％；水玻璃溶液购自青岛超旭工贸有限公司；硅微粉为购自枣庄市金圣高科硅业有限公司的熔融硅微粉RG-400目；三氧化二铝为分析纯，购自北京康普汇维科技有限公司，碳酸锂购自南京斯泰宝贸易有限公司。上述微波无氧加热材料的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：A、将单晶硅、水玻璃、硅微粉、碱金属盐和三氧化二铝混匀、脱水、挤压；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波无氧加热材料，其特征在于：其原料组分包括：单晶硅25‑35份，水玻璃11‑19份，硅微粉22‑32份，碱金属盐4‑6份，三氧化二铝28‑38份，所述份数为质量份数。

【技术特征摘要】
1.一种微波无氧加热材料，其特征在于：其原料组分包括：单晶硅25-35份，水玻
璃11-19份，硅微粉22-32份，碱金属盐4-6份，三氧化二铝28-38份，所述份数为质量
份数。
2.如权利要求1所述的微波无氧加热材料，其特征在于：单晶硅中硅的质量含量大
于99.9％。
3.如权利要求1所述的微波无氧加热材料，其特征在于：水玻璃的浓度为20-30°Be'。
4.如权利要求1所述的微波无氧加热材料，其特征在于：硅微粉中硅化物的质量含
量大于70％。
5.如权利要求1所述的微波无氧加热材料，其特征在于：碱金属盐为锂盐。
6.如权利要求1所述的微波无氧加热材料，其特征在于：三氧化二铝的纯度大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏嵩，席宗隆，
申请(专利权)人：夏嵩，席宗隆，
类型：发明
国别省市：江苏;32