一种二氧化硅绝热体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化硅绝热体，其特征在于：所述的绝热体由气相纳米二氧化硅、无机纤维、遮光剂、稳定剂和助剂组成，它们组份的重量百分比为：气相纳米二氧化硅４０－９０％、无机纤维１－２５％、遮光剂１－４０％、稳定剂０－５％、助剂０－５％。本发明专利技术通过在碱性气氛下进行蒸压养护从而避免了高温烧结所带来的制作困难，同时由于是纳米二氧化硅微粒在表面之间的相互反应，因此并不会破坏制品的整体微观网络结构。本发明专利技术制作工艺简单、成品率高、绝热性能好、应用范围广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机绝热材料的
，特别是涉及一种具有低导 热系数的纳米二氧化硅绝热体及其制备方法。
技术介绍
高性能绝热体的要求是导热系数小于或者接近于空气的绝热体， 目前，国内外对高性能绝热体的制备方法通常是采用抽真空技术或使 用超临界技术的气凝胶材料。但是采用这些方法制作工艺复杂，生产 成本很高，因此无法得到广泛的应用。另有一些方法是以纳米级的二 氧化硅为基本原材料，通过加入粘结剂或通过烧结的方法来进行成 型。但是粘结剂的加入会使制品的绝热性能下降，烧结的方法则增加 了制品的制造难度。在专利us 4895163， us 5302444， us 5556689中所述以二氧化 硅为主体材料，并加入纤维以及粘结剂在200-900。C的条件下进行反 应，采用粉体状粘结剂进行烧结的方法来进行制备，可制成绝热体。 但是在采用这种方法的制作中，如果粘结剂含量很低时，则不能达到 一定的机械强度。而如果粘结剂含量过高时，用粘结剂填充大量的孔 隙而大幅度降低材料的孔隙率，会大大增加材料的容重及导热系数， 从而影响材料的使用效果。而且对于大尺寸的制品，采用这种方法制 作起来比较困难。在专利Cnl594197中公开了一种纳米生物二氧化硅 绝热材料的制备方法，在该方法中采用了液体的粘结剂，将纳米生物二氧化硅灰状物体、无机纤维等材料混合，再进行成型和干燥。但是 在具有纳米孔结构的绝热材料中，由于这种液体材料的直接加入而不 对纳米生物二氧化硅灰状物体进行表面处理的话，将会对制品的毛细 管状微观结构造成一些破坏，从而不能达到最佳的绝热效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种导热系数低、易于成形、制作方便的 绝热体及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术是通过以下方法来实现的 一种二氧 化硅绝热体，其特征在于所述的绝热体由气相纳米二氧化硅、无机 纤维、遮光剂、稳定剂和助剂组成，它们组份的重量百分比为气相纳米二氧化硅40-90。％、无机纤维1-25%、遮光剂1-40%、稳定剂 0-5%、助剂0-5%，它们的组份重量百分比之和为100%。一种二氧化硅绝热体的制备方法，其特征在于所述的二氧化硅绝热体的制备方法包括以下步骤，a、将重量百分比为40-90%的气 相纳米二氧化硅、1-25%的无机纤维、1-40%的遮光剂、0-5%的稳 定剂、0-5%的助剂在高速混合机内进行充分混合；b、然后将上述混 合体放入模具内进行压制成形，压力控制在O. 1-l.OMPa; c、将压制 成形的半成品放入蒸压釜内，在具有碱性气氛条件下进行养护，蒸压 釜内的碱性气氛蒸汽是由PH值为10--13的碱性水溶液所产生；d、 在蒸压釜内的蒸压养护时间为1.5-6小时，蒸汽压控制在 0. 10-0. 40MPa。使气相二氧化硅微粉之间的表面进行相互反应，从而 形成具有纳米孔隙的绝热体制品。本专利技术在由反应剂所产生具有碱性气氛的蒸汽条件下进行反应 处理而制成。本专利技术制作的绝热体所形成的纳米级孔隙率高，绝热效 果好，并具有较好的机械强度。纳米级孔隙率占全部孔隙的90%以上，容重为180-280kg/m3，抗压强度不小于0. 2MPa，常温下导热系数不大于0. 025W/m. k ，在平均温度500 °C时的导热系数不大于0. 045W/m. k，最高使用温度为950°C。本专利技术的高性能绝热体采用一种方法，即用反应剂使蒸压釜内产生碱性气氛，采用在碱性气氛作用下的蒸压养护方法对纳米二氧化硅微粒表面之间进行反应处理，使二氧化硅微粒表面产生一种熔融状的表面层，并且能够使二氧化硅微粒表面相互反应连接而形成一种带有孔隙的整体网络结构。本专利技术避免了高温烧结所带来的制作困难，同时由于是纳米二氧化硅微粒表面之间的相互反应，因此并不会破坏制品的整体微观网络结构。本专利技术制作工艺简单、成品率高、绝热性能好、应用范围广。采用本专利技术制备出的高性能绝热体中孔隙为85%以上，其中孔隙尺度小于lOOrai的纳米级孔隙占全部孔隙的90°/。以上。容重可以控制在180-280kg/m3。经检测，本专利技术制备出的超级绝热材料在常温下的导热系数小于0.025W/m.k，在平均温度50(TC时的导热系数小于0. 045W/m. k，最高使用温度为950°C (非长期使用)。本专利技术的超级绝热体主要应用在船舶建造中的耐火分隔、防火门、隔热管道、高温炉隔热等场合。具体实施例方式下面对本专利技术作进一步的描述并给出实施例。本专利技术为一种二氧化硅绝热体，其特征在于所述的绝热体由气相纳米二氧化硅、无机纤维、遮光剂、稳定剂和助剂组成，它们组份的重量百分比为气相纳米二氧化硅40-90%、无机纤维1-25%、遮光剂1-40%、稳定剂0-5%、助剂1-5%，它们的组份重量百分比之和为100%。一种二氧化硅绝热体的制备方法，其特征在于所述的二氧化硅绝热体的制备方法包括以下步骤，a、将重量百分比为40-90%的气相纳米二氧化硅、1_25%的无机纤维、1-40%的遮光剂、0-5%的稳定剂、1-5%的助剂在高速混合机内进行充分混合；b、然后将上述混合体放入模具内进行压制成形，压力控制在0. 1-1. 0MPa; c、将压制成形的半成品放入蒸压釜内进行养护，蒸压釜内的碱性气氛蒸汽是由PH值为10—13的碱性水溶液所产生；d、在蒸压釜内的蒸压养护时间为1.5-6小时，蒸汽压控制在0. 10-0. 40MPa。使气相二氧化硅微粉进行表面反应，从而形成具有纳米孔的绝热体制品。为了进一歩增加制品的强度，可在制品的单面或双面贴覆贴面材料，这种材料可以是玻璃纤维布、玻璃纤维毡、陶瓷纤维纸、陶瓷纤维毡、铝箔布等。这个贴面材料在制品的两面可以是同一种材料，也可以使用两种不相同的材料。这种贴面过程可以在蒸压养护前进行贴覆，也可在蒸压养护后再进行贴覆。本专利技术所称的气相二氧化硅是一种具有纳米结构的超细微粉，比表面积在150m7g以上。可以采用市售产品，如Degussa公司的Aerosil 200或Aerosil 300产品等，其原始粒径为不大于30 nm。所说的无机纤维可以是单一的材料或它们的组合。要求这些纤维具有60(TC以上的使用温度，并且在短时间内(如2小时)能承受950°C温度。纤维直径小于10(i，长度在5-40mm之间。所说的遮光剂是二氧化钛、三氧化二铬、三氧化二铁、氧化锆、碳化硅等材料的微粉，可以是单一的材料或它们的组合；该微粉的粒径小于10|Ll。所说的稳定剂是活性氢氧化铝、硫酸铝等。所说的助剂是一种在蒸汽条件下能产生粘性的物质，如硅酸钠、氢氧化钠、氧化钠、硅酸钾、氢氧化钾、氧化钾、碳酸钠等。所说的反应剂是一种在蒸汽条件下能产生碱性气氛的物质，如氨水、尿素、碳酸氨、碳酸氢氨等。将它们加入水中即成为能产生碱性气氛的水溶液。反应剂的加入量与水的重量百分比在3-25%的范围内，碱性水溶液的PH值控制在10—13的范围内。本专利技术由于由具有纳米结构的气相二氧化硅微粉与添加材料包括无机增强纤维、遮光剂和稳定剂所组成。首先将上述材料的粉体部分进行充分混合，再与无机增强纤维进行分散混合。将混合好的材料放入模具内压制成形。然后放入蒸压釜内进行表面养护处理，同时在蒸压釜的蒸汽源内加入处理剂使其能产生具有碱性的气氛来对原材料中的微粉表面进行反应处理。经过蒸压养护后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化硅绝热体，其特征在于：所述的绝热体由气相纳米二氧化硅、无机纤维制、遮光剂、稳定剂和助剂组成，它们组份的重量百分比为：气相纳米二氧化硅４０－９０％、无机纤维１－２５％、遮光剂１－４０％、稳定剂０－５％、助剂０－５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石明伟，胡津津，
申请(专利权)人：上海船舶工艺研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]