一种无机保温材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无机保温材料及其制备方法，属于保温材料技术领域。所述的无机保温材料是由以下重量份配比的各组分制成：气凝胶70～80份、无机纳米材料2～6份、硬硅钙石1～3份、改性聚丙烯纤维4～8份、陶瓷粉体遮光剂3～7份、无水氯化钙0.4～0.8份、粘结剂2～4份、空心微球30～45份、聚乙二醇3～5份、珍珠岩4～6份、硅灰2～6份、阻燃剂1～3份、铝粉0.2～0.4份、甲基硅酸钠0.1～0.3份。本发明专利技术通过复合气凝胶、两个空心微球、内-外结合使用铝粉等，有效地提高无机保温材料的综合性能，从而推进其在保温材料工程中的推广与应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无机保温材料及其制备方法，属于保温材料

技术介绍
保温材料一般是指导热系数小于或等于0.2的材料。其具有节约能源、降低能耗、减少有害物质排放、改善人们生活环境和延长建筑物使用寿命的作用，逐渐地成为建筑材料的重要组成部分。尤其在如今人们生活水平日益增长和能源日趋匮乏的环境下，保温材料的重要性越来越凸显。目前，我国常用的建筑保温材料可以分为有机类保温材料和无机类保温材料。其中，有机类保温材料包括了聚苯乙烯泡沫材料、发泡橡胶材料、聚氨酯泡沫材料等，此类保温材料虽然密度小、导热系数小、绝缘性能好、保温性好，但是强度比较低、耐热差、耐老化差、使用寿命短、且易燃烧，容易构成引发火灾；无机类保温材料包括了岩棉、矿渣棉、玻璃棉、水泥发泡材料等，此类保温材料虽然耐热、阻燃效果好、稳定性高、施工便捷，但容重大，材料缺乏韧性，且保温效果欠佳。因此，为了解决这些技术问题，人们开始了探索与研究新的保温材料-纳米隔热保温材料。纳米隔热保温材料是一种直径在数十纳米的SiO2颗粒，配合红外遮光剂和纤维等成分，经过一系列物理和化学反应得到的新型材料。其不仅具有极低的导热系数，隔热性能是传统材料(陶瓷纤维，硅酸钙，岩棉等)的3～4倍，而且导热系数在高温段上升很小，高达1000℃的耐温。然而，由于二氧化硅气凝胶材料的固有强度低、脆性大及容易开裂等缺点，为了使纳米隔热保温材料具有良好的机械加工性和广泛的使用范围，在纳米隔热保温材料中添加了一定比例的纤维增强物及粘结剂。专利技术专利“一种纳米孔保温材料及其制备方法”(专利号：CN104311096A)利用气相纳米二氧化硅、增强纤维、红外遮光剂、三氧化二铝、磷酸来制备导热系数小于0.015W/(m·K)的纳米孔保温材料；专利技术专利“纳米级绝热板及其制作方法”(专利号：CN102828563B)利用纳米级气相二氧化硅、增强纤维、远红外添加剂、碳化硅、干燥剂、粘合剂来制备导热系数低于0.008W/(m·K)的纳米级绝热板。虽然这些纳米保温材料通过掺入增强材料，解决了二氧化硅气凝胶材料的固有强度低、脆性大等缺点，但是单一气凝胶的性能非常有限的，使得其在保温材料工程中的推广和应用受到限制。因此，探索与研究如何改善保温材料的性能是非常有价值的。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提出了一种无机保温材料及其制备方法。本专利技术为解决上述问题所采取的技术方案为：一种无机保温材料，由以下重量份配比的各组分制成：气凝胶70～80份、无机纳米材料2～6份、硬硅钙石1～3份、改性聚丙烯纤维4～8份、陶瓷粉体遮光剂3～7份、无水氯化钙0.4～0.8份、粘结剂2～4份、空心微球30～45份、聚乙二醇3～5份、珍珠岩4～6份、硅灰2～6份、阻燃剂1～3份、铝粉0.2～0.4份、甲基硅酸钠0.1～0.3份。优选地，一种无机保温材料，由以下重量份配比的各组分制成：气凝胶75份、无机纳米材料4份、硬硅钙石2份、改性聚丙烯纤维6份、陶瓷粉体遮光剂5份、无水氯化钙0.6份、粘结剂3份、空心微球38份、聚乙二醇4份、珍珠岩5份、硅灰4份、阻燃剂2份、铝粉0.3份、甲基硅酸钠0.2份。其中，所述的气凝胶是复合气凝胶，按重量份由二氧化钛/二氧化硅二元气凝胶35～40份、氧化铝/二氧化硅/氧化锆三元气凝胶35～40份混合而成。所述的二氧化钛/二氧化硅二元气凝胶的平均粒径为20nm，比表面积为250±50㎡/g，压实密度为80g±10/l，二氧化钛与二氧化硅的摩尔比为1:1；所述的氧化铝/二氧化硅/氧化锆三元气凝胶的平均粒径为40nm，比表面积为240±50㎡/g，压实密度为90g±10/l，氧化铝、二氧化硅与氧化锆的摩尔比为1:1:1；所述的无机纳米材料为纳米氢氧化铝，其粒度为60～80nm；所述的硬硅钙石的颗粒尺寸为25μm；所述的改性聚丙烯纤维的直径为8μm；所述的陶瓷粉体遮光剂为碳化硅，其平均粒径为4～6μm；所述的无水氯化钙的颗粒为3㎜；所述的粘结剂为聚乙烯醇；所述的空心微球为玻璃空心微球15～20份、氧化锆空心微球15～25份混合而成；所述的阻燃剂为氢氧化镁；所述的珍珠岩、硅灰、铝粉的粒度为1～3㎜。所述无机保温材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量份配比称取所需的组分，先将气凝胶、硬硅钙石加到混合机上混合，混合10～15min，混合转速为100～200r/min，然后再加入用乙醇处理后的改性聚丙烯纤维混合，混合20～30min，混合转速为200～400r/min，最后加入聚乙二醇混合，混合30～40min，混合转速为400～500r/min，得到混合物A，备用；(2)先将无机纳米材料、陶瓷粉体遮光剂、珍珠岩、硅灰、铝粉加到混合机上混合，混合10～15min，混合转速为100～200r/min，然后再加粘结剂混合，其中粘结剂为5～10％聚乙烯醇溶液，混合20～30min，混合转速为200～400r/min，最后加入空心微球继续混合，混合30～40min，混合转速为400～500r/min，得到混合物B，备用；(3)先将混合物A、混合物B、阻燃剂、甲基硅酸钠加到混合机上混合，混合40～60min，混合转速为700～800r/min，然后再加无水氯化钙混合，混合20～40min，混合转速为900～1000r/min，得到混合物C，备用；(4)将混合物C在温度400～500℃，压力1～3MPa，保温时间20～30min条件下压制成型，得到成型材料；(5)将脱模后的成型材料放入马沸炉煅烧，煅烧温度为400～500℃，保温时间1～2h；(6)待步骤(5)处理得到的材料冷却后，在材料表面覆设铝箔质反射层，真空压制成型，即得所述的无机保温材料。本专利技术的有益效果是：1、复合气凝胶有效地克服了单一气凝胶性能的缺陷。二氧化硅气凝胶是一种由胶体粒子相互聚集而成的纳米多孔固体材料，具有质量轻、孔隙率高、体积小、比表面积大、隔热性能好等特点，但纯的二氧化硅气凝胶的红外热辐射随着温度的升高而急剧升高，限制了其在高温条件下的应用，而二氧化钛气凝胶具有良好的化学稳定性、红外吸收性、光催化性和耐2000℃高温等特性，将其加入二氧化硅气凝胶中，可以有效地降低红外热辐射，同时在高温下，氧化铝气凝胶有着比二氧化硅更加优良的化学稳定性、热稳定性和隔热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无机保温材料，其特征在于：由以下重量份配比的各组分制成：气凝胶70～80份、无机纳米材料2～6份、硬硅钙石1～3份、改性聚丙烯纤维4～8份、陶瓷粉体遮光剂3～7份、无水氯化钙0.4～0.8份、粘结剂2～4份、空心微球30～45份、聚乙二醇3～5份、珍珠岩4～6份、硅灰2～6份、阻燃剂1～3份、铝粉0.2～0.4份、甲基硅酸钠0.1～0.3份。其中，所述的气凝胶是复合气凝胶，按重量份由二氧化钛/二氧化硅二元气凝胶35～40份、氧化铝/二氧化硅/氧化锆三元气凝胶35～40份混合而成；所述的二氧化钛/二氧化硅二元气凝胶的平均粒径为20nm，比表面积为250±50㎡/g，压实密度为80g±10/l，二氧化钛与二氧化硅的摩尔比为1:1；所述的氧化铝/二氧化硅/氧化锆三元气凝胶的平均粒径为40nm，比表面积为240±50㎡/g，压实密度为90g±10/l，氧化铝、二氧化硅与氧化锆的摩尔比为1:1:1；所述的无机纳米材料为纳米氢氧化铝，其粒度为60～80nm；所述的硬硅钙石的颗粒尺寸为25μm；所述的改性聚丙烯纤维的直径为8μm；所述的陶瓷粉体遮光剂为碳化硅，其平均粒径为4～6μm；所述的无水氯化钙的颗粒为3㎜；所述的粘结剂为聚乙烯醇；所述的空心微球为玻璃空心微球15～20份、氧化锆空心微球15～25份混合而成；所述的阻燃剂为氢氧化镁；所述的珍珠岩、硅灰、铝粉的粒度为1～3㎜。...

【技术特征摘要】
1.一种无机保温材料，其特征在于：由以下重量份配比的各组分制
成：气凝胶70～80份、无机纳米材料2～6份、硬硅钙石1～3份、改性聚丙
烯纤维4～8份、陶瓷粉体遮光剂3～7份、无水氯化钙0.4～0.8份、粘结剂
2～4份、空心微球30～45份、聚乙二醇3～5份、珍珠岩4～6份、硅灰2～6
份、阻燃剂1～3份、铝粉0.2～0.4份、甲基硅酸钠0.1～0.3份。
其中，所述的气凝胶是复合气凝胶，按重量份由二氧化钛/二氧化硅
二元气凝胶35～40份、氧化铝/二氧化硅/氧化锆三元气凝胶35～40份混合
而成；
所述的二氧化钛/二氧化硅二元气凝胶的平均粒径为20nm，比表面积
为250±50㎡/g，压实密度为80g±10/l，二氧化钛与二氧化硅的摩尔
比为1:1；
所述的氧化铝/二氧化硅/氧化锆三元气凝胶的平均粒径为40nm，比
表面积为240±50㎡/g，压实密度为90g±10/l，氧化铝、二氧化硅与
氧化锆的摩尔比为1:1:1；
所述的无机纳米材料为纳米氢氧化铝，其粒度为60～80nm；所述的
硬硅钙石的颗粒尺寸为25μm；所述的改性聚丙烯纤维的直径为8μm；
所述的陶瓷粉体遮光剂为碳化硅，其平均粒径为4～6μm；所述的无
水氯化钙的颗粒为3㎜；所述的粘结剂为聚乙烯醇；
所述的空心微球为玻璃空心微球15～20份、氧化锆空心微球15～25份
混合而成；所述的阻燃剂为氢氧化镁；所述的珍珠岩、硅灰、铝粉的粒度
为1～3㎜。
2.根据权利要求1所述的无机保温材料的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛宏盛，
申请(专利权)人：葛宏盛，
类型：发明
国别省市：广西;45