一种纳米隔热材料用物料及其混合方法、纳米隔热材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米隔热材料用物料及其混合方法、纳米隔热材料及其制备方法。混合方法为：用水将陶瓷纤维分散均匀，然后烘干，得到预分散的陶瓷纤维；将纳米粉体、预分散的陶瓷纤维和选自由十二烷基苯磺酸钠、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和聚氧化乙烯组成的组的助分散剂进行机械融合，得到纳米隔热材料用物料。所述纳米隔热材料的制备方法为：将以重量百分比计为85～100％的所述物料和0～15％的添加剂混合均匀，得到混合料；将混合料进行模压，制得纳米隔热材料。本发明专利技术中的混合方法在不破坏纤维形貌和纳米粉体的微观结构的前提下，实现了物料的均匀混合；本发明专利技术能够制得密度小、导热系数低、力学性能优异的纳米隔热材料。

A material for nano-thermal insulation material and its mixing method, nano-thermal insulation material and its preparation method

The invention relates to a material for nano-thermal insulation material and a mixing method thereof, a nano-thermal insulation material and a preparation method thereof. The mixing method is as follows: ceramic fibers are evenly dispersed by water, and then dried to obtain pre-dispersed ceramic fibers; nano-powder, pre-dispersed ceramic fibers and dispersant additives composed of sodium dodecylbenzene sulfonate, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose and polyethylene oxide are mechanically fused to obtain materials for nano-thermal insulation materials. The preparation method of the nano-thermal insulation material is as follows: the material mentioned in 85-100% weight percentage and 0-15% additive are mixed evenly to obtain the mixture, and the mixture is molded to prepare the nano-thermal insulation material. The method of mixing in the invention realizes uniform mixing of materials without destroying the morphology of fibers and the microstructure of nano-powders; the invention can prepare nano-thermal insulation materials with low density, low thermal conductivity and excellent mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米隔热材料用物料及其混合方法、纳米隔热材料及其制备方法
本专利技术属于功能复合材料
，尤其涉及一种纳米隔热材料用物料及其混合方法、纳米隔热材料及其制备方法。
技术介绍
耐高温纤维、纳米粉体是制备高性能纳米隔热材料的主要原材料，纤维的主要作用是力学增强，纳米粉体的主要作用是抑制热传递，两种原材料均匀分散后用于制备高效纳米隔热材料，因此粉体纤维预处理混合的好坏直接影响高效纳米隔热材料的性能。为了保证粉体纤维较好的预处理混合，就需要分散好纤维和粉体。从纤维分散的角度看，主要有物理分散和功能助剂分散，但是无机纤维脆性大，直径小、表面积大、易成束，纤维分散性能较差，目前主要的粉体纤维分散方法有：1、超声分散，属于湿法分散，而通过湿法分散得到的物料在后续制备纳米隔热材料中需要先去除溶剂，而溶剂的去除过程会导致物料的密度增大，物料的导热系数增大，无法制得高性能的纳米隔热材料；2、机械搅拌分散，通过强烈的机械搅拌引起液流强湍流运动造成颗粒聚团碎解、纤维束散解，从而加速分散，也属于湿法分散；3、捏合机，主要应用于高粘度、高弹塑性物料的混炼、分散，干性低粘度纤维的分散效果不好；4、常规机械分散，易造成纤维断裂，减弱增强效果，限制了纤维力学增强性能的发挥，不利于提高纳米隔热材料的综合性能。因此需要提供一种纳米粉体纤维的预处理混合方法，为制备高性能纳米隔热材料奠定基础。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本专利技术提供了一种纳米隔热材料用物料及其混合方法、纳米隔热材料及其制备方法。本专利技术中的混合方法在不破坏纤维形貌和纳米粉体的微观结构的前提下，实现了物料的均匀混合；本专利技术方法能够制得密度小、导热系数低、力学性能优异的高性能纳米隔热材料。为了实现上述目的，本专利技术在第一方面提供了一种纳米隔热材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)用水将陶瓷纤维分散均匀，得到浆料，然后将所述浆料烘干，得到预分散的陶瓷纤维；(2)将纳米粉体、预分散的陶瓷纤维和选自由十二烷基苯磺酸钠、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和聚氧化乙烯组成的组的助分散剂进行机械融合，得到混合均匀的纳米隔热材料用物料。优选地，所述纳米隔热材料用物料由以重量百分比计为55～85％的纳米粉体、14～40％的预分散的陶瓷纤维和0.5～5％的助分散剂组成；和/或在步骤(1)中，所述陶瓷纤维的用量为所述水的用量的0.5～1wt％。优选地，所述机械融合的转速为300～1600r/min，所述机械融合的时间为1～3600min。优选地，所述纳米粉体选自由氧化硅纳米粉体、氧化铝纳米粉体、氧化锆纳米粉体、碳化硅纳米粉体和氮化硅纳米粉体组成的组；和/或所述陶瓷纤维选自由石英纤维、高硅氧纤维、玻璃纤维、莫来石纤维、玄武岩棉纤维、氧化铝纤维和氧化锆纤维组成的组。优选地，所述纳米粉体的粒径为0.1～1000nm；和/或所述陶瓷纤维的直径为0.1～50um，所述陶瓷纤维的长度为0.1～50mm。本专利技术在第二方面提供了本专利技术在第一方面所述的混合方法得到的纳米隔热材料用物料。本专利技术在第三方面提供了本专利技术在第一方面所述的混合方法得到的纳米隔热材料用物料制备纳米隔热材料的方法，所述方法包括如下步骤：(a)将以重量百分比计为85～100％的纳米隔热材料用物料和0～15％的添加剂混合均匀，得到混合料；(b)将步骤(a)中的混合料进行模压，制得纳米隔热材料。优选地，所述方法还包括在步骤(b)中，将制得的纳米隔热材料进行保压的步骤。优选地，所述模压的压力为0.5～20MPa，所述模压的速度为0.1～50mm/s；所述保压的压力与所述模压的压力相同，所述保压的时间为0.5～60min；和/或所述添加剂选自由碳化硅、氮化硅、二氧化钛和碳粉组成的组。本专利技术在第四方面提供了本专利技术在第一方面所述的混合方法得到的纳米隔热材料用物料或本专利技术在第三方面所述的方法制得的纳米隔热材料。本专利技术与现有技术相比至少具有如下的有益效果：(1)本专利技术首先对陶瓷纤维进行预分散，然后将纳米粉体、预分散的陶瓷纤维和助分散剂进行机械融合，其中，预分散的陶瓷纤维有利于提高机械融合的效果，纳米粉体和预分散的陶瓷纤维能够进行稳定融合，并且加入助分散剂也同样有效地促进了物料的混合分散效果，本专利技术采用机械融合的方式能够温和地分散纤维，在不破坏纤维形貌和纳米粉体的微观结构前提下，实现物料的均匀混合，解决了现有分散混合方法中存在的物料混合不均匀，混合过程中易于导致纤维断裂、纳米粉体的结构被破坏等问题。(2)本专利技术的混合方法无需添加液态的分散溶剂，属于干法混合，适用于制备密度低、导热系数低等高性能纳米隔热材料，并且容易精确控制物料的组成配比，最终实现对高性能纳米隔热材料的制备。(3)本专利技术中的混合方法可用于均匀混合纳米粉体和陶瓷纤维，为制备出高性能纳米隔热材料奠定了基础；此外，本专利技术中的混合方法也可用于其它微米/纳米尺度复合体系的混合，具有普适性。(4)本专利技术中制备纳米隔热材料的方法，采用本专利技术所述的纳米隔热材料用物料为原料，使得本专利技术制得的纳米隔热材料具有密度小、导热系数低、力学强度高、综合性能优异等优点，本专利技术制备纳米隔热材料的方法简单快捷、对设备和环境要求低，是一种低成本的纳米隔热材料制备方法；本专利技术的制备纳米隔热材料的方法参数易调控，能够根据工艺需要进行调整。附图说明本专利技术附图仅仅为说明目的提供，图中的尺寸不一定与实际产品一致。图1是本专利技术混合方法的一个具体实施方式中的陶瓷纤维在预分散过程的不同阶段的实物图。图中：(a)表示预分散前的陶瓷纤维的实物图；(b)表示包含陶瓷纤维和水的混合物的实物图；(c)表示分散均匀的包含陶瓷纤维和水的浆料的部分实物图；(d)表示陶瓷纤维滤除水后的实物图；(e)表示预分散的陶瓷纤维的实物图。图2是本专利技术混合方法的一个具体实施方式中的纳米粉体的实物图。图3是图1中包括的预分散的陶瓷纤维的实物图。图4是本专利技术混合方法的一个具体实施方式中的纳米隔热材料用物料的实物图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术在第一方面提供了一种纳米隔热材料用物料的混合方法，所述方法包括如下步骤：(1)用水将陶瓷纤维分散均匀，得到浆料，然后将所述浆料烘干，得到预分散的陶瓷纤维；在本专利技术中，例如可以在搅拌机作用下将湿的陶瓷纤维分散均匀，得到浆料，然后滤除分散剂(水)将所述浆料烘干，得到预分散(预处理)的陶瓷纤维；本专利技术对所述搅拌机(高速分散机)的转速和搅拌分散的时间没有特别的限制，所述搅拌机的转速例如可以为500～1000r/min(例如500、600、700、800、900或1000r/min)，搅拌分散的时间例如可以为1～20min(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20min)；在本专利技术中，所述烘干的温度例如可以为80～120℃，所述烘干的时间例如可以为24～36h；(2)将纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米隔热材料用物料的混合方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)用水将陶瓷纤维分散均匀，得到浆料，然后将所述浆料烘干，得到预分散的陶瓷纤维；(2)将纳米粉体、预分散的陶瓷纤维和选自由十二烷基苯磺酸钠、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和聚氧化乙烯组成的组的助分散剂进行机械融合，得到混合均匀的纳米隔热材料用物料。

【技术特征摘要】
1.一种纳米隔热材料用物料的混合方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)用水将陶瓷纤维分散均匀，得到浆料，然后将所述浆料烘干，得到预分散的陶瓷纤维；(2)将纳米粉体、预分散的陶瓷纤维和选自由十二烷基苯磺酸钠、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和聚氧化乙烯组成的组的助分散剂进行机械融合，得到混合均匀的纳米隔热材料用物料。2.根据权利要求1所述的混合方法，其特征在于：所述纳米隔热材料用物料由以重量百分比计为55～85％的纳米粉体、14～40％的预分散的陶瓷纤维和0.5～5％的助分散剂组成；和/或在步骤(1)中，所述陶瓷纤维的用量为所述水的用量的0.5～1wt％。3.根据权利要求1所述的混合方法，其特征在于：所述机械融合的转速为300～1600r/min，所述机械融合的时间为1～3600min。4.根据权利要求1至3任一项所述的混合方法，其特征在于：所述纳米粉体选自由氧化硅纳米粉体、氧化铝纳米粉体、氧化锆纳米粉体、碳化硅纳米粉体和氮化硅纳米粉体组成的组；和/或所述陶瓷纤维选自由石英纤维、高硅氧纤维、玻璃纤维、莫来石纤维、玄武岩棉纤维、氧化铝纤维和氧化锆纤维组成的组。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凡，安煊熜，李文静，杨洁颖，赵英民，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11