本发明专利技术涉及一种高温纳米微传热板及其制备方法，该传热板为SiO2气凝胶外表面包裹玻璃纤维布或铝箔，其中，SiO2气凝胶由以下重量份的组分组成：水玻璃2-5份，硅灰55-60份，TiO235-38份，Al2O31-3份，Cr2O30.02-0.2份，氧化铝纤维2-5份。本发明专利技术提供的一种高温纳米微传热板，通过对现有SiO2气凝胶配方的改进调整，尤其是在产品外表面包裹玻璃纤维布或铝箔的设计，在保证材料使用温度和耐温等级的同时，进一步提高材料的力学强度，便于运输和机械加工，为该种材料提供了更广阔的使用环境。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
工业炉和各种高温反应器是大量消耗能源的设备，窑炉的能耗约占总生产能耗的40%-75%，大部分的能源被浪费损失。目前，用于热工设备隔热的材料主要有高温硅酸铝陶瓷纤维制品、硅酸钙绝热制品、玻璃纤维及矿棉制品等。硅酸钙绝热制品、玻璃纤维及岩棉制品主要用于中低温条件下的隔热材料；高温硅酸铝陶瓷纤维制品的耐火等级较高，但由于辐射热的影响，热导率随容重的增加而上升。因此，新一代质轻高效的耐火隔热材料成为发展的主要趋势。热量的传递方式包括传导、对流、辐射三种，不同条件下，每种传热方式所占的比 例不同。相对于其他物质，常温静止的状态下，空气具有较低的热导率和热容量，在工业上被广泛用作绝热体。普通耐火隔热材料就是利用这一特点，生产制造出具有较低容重、较大孔隙率的产品，用于隔绝热量，典型产品如高温硅酸铝陶瓷纤维制品。研究发现，若将隔热材料的空隙控制在IOOnm以下，气孔尺寸控制在50nm以下，此时材料不仅具有较低的体积密度，而且其导热系数可相当或者低于静止状态下的空气，科学上将这一技术称之为纳米效应，所述材料为纳米微传热材料。目前纳米微传热研究的领域主要集中在采用SiO2气凝胶作为绝热材料。SiO2气凝胶具有三维多孔非晶固态结构，孔洞率大于80%，孔洞尺寸小于lOOnm，比表面积大、折射率低、导热系数小、吸附性强等特点，在隔热方面具有良好的性能，但SiO2气凝胶单独使用也存在强度低、韧性差等缺点，限制了其使用的范围和条件。为有效改善这一缺陷，目前市场上多采用在SiO2气凝胶混配低熔点玻璃态无机纤维或有机纤维作为增强组分的方式，以提高该类产品在工程上应用中具有的力学性能。低熔点纤维的添加虽可一定程度上提高SiO2气凝胶的力学强度，但却降低了 SiO2气凝胶的使用温度和耐温等级，在实际使用中还存在运输易破损、切割易断裂粉化等不良现象，影响产品的生产合格率及使用条件。
技术实现思路
本专利技术为克服上述缺陷，提供一种高温纳米微传热板。为实现本专利技术的目的，本专利技术的技术方案如下一种高温纳米微传热板，该传热板为SiO2气凝胶外表面包裹玻璃纤维布或铝箔，其中，SiO2气凝胶由以下重量份的组分组成水玻璃2-5 份，硅灰55-60 份，TiO235-38 份，Al2O31-3 份，Cr2O30.02-0.2 份氧化铝纤维2-5 份。本专利技术为实现高温纳米微传热板具有的优良隔热性能及力学性能，采用如下原料进行制备硅灰=SiO2含量彡95%，粒径O. 05-0. 2 μ m ;水玻璃=Na2O含量7. 80%-8. 50%, SiO2含量 28. 57%-30. 25%,固含量彡 36% ；Ti02 :粒径 80_100nm ；Zr02 :粒径 80_100nm ；A1203纯度彡90%粒径80-100nm ；Cr2O3:纯度彡90%粒径80_100nm ;氧化铝纤维直径20-50 μ m、长度10-30mm ;包裹材料招箔厚度O.1mm ;玻璃纤维布厚度O. 2mm。 本专利技术中硅灰用于制备纳米级空心微球，作为基体材质，可提供足够的孔隙率，TiO2, ZrO2作为挡光剂和防辐射用散射剂，可有效阻止通过辐射方式传递的热量，降低光子导热；Α1Α作为添加剂可有效提高传热板的耐温等级；Cr203炭黑对光有较高的吸收率，用作吸收剂；氧化铝纤维作为支撑材料，增加整体的强度和韧性；铝箔和玻璃纤维布采用全包裹的形式，粘结或包裹在高温纳米微传热板的表面，提高制品的韧性和强度，便于运输和机械加工。本专利技术的另一目的是提供一种高温纳米微传热板的制备方法，该方法包括以下步骤(I)SiO2气凝胶的制备首先将一定量的水玻璃用一定量的水稀释，再向稀释后的水玻璃溶液中先后加入硅灰、TiO2, A1203、Cr2O3并搅拌均匀，接着加入氧化铝纤维作为支撑骨架，并搅拌3-5min，向上述混合料中加入催化剂，按重量计，O. 01-0. 05份，控制凝胶时间为30-90min，并采用盐酸调节混合料的pH值为8_11，充分搅拌后混合料变为SiO2气凝胶；(2)高温纳米微传热板的制备将由步骤(I)得到的SiO2气凝胶进行密封处理，在25-60°C的温度下静置3-5小时，静置完毕后，将凝胶搅拌均匀注入模具，采用1. 5MPa的压力对模具内的凝胶反复压制4-5次，每次时间为2-5min。压制前可采用微振动机进行2-5分钟的微振动处理。压制完毕后进行脱模操作，脱模后的坯体置于铝质网孔托盘上，在80-200°C下烘干3-5小时，烘干后以玻璃纤维布或铝箔为面料经粘结、全包裹处理即成高温纳米微传热板。在本专利技术的一优选实施例中，该方法的步骤(I)中的催化剂为硫酸、盐酸、乙二醇中的一种或两种以上的混合物。本专利技术的高温纳米微传热板满足长期暴露于高温条件下的使用状态，最高使用温度为1000°C，其密度为240 350kg/m3，抗折强度O. 85-2. 5MPa，导热系数如下在300°C时，O. 020-0. 026ff/m. K ;在 50(TC时，O. 030-0. 035ff/m. K ;在 80(TC时，O. 037-0. 040ff/m. K。本专利技术的高温纳米微传热板在具有上述优良理化指标的同时，突出的优点还体现在产品的全包裹处理，对需要机械加工的异型部件，可首先采用裸板进行加工，而后以玻璃纤维布或铝箔为面料经粘结、全包裹处理，保证制品具有良好的强度和韧性，便于使用和运输。具体实施例方式下面通过具体实施例进一步说明本专利技术。实施例1( I)高温纳米微传热板的制备方法DSiO2气凝胶的制备称取40g水玻璃置于烧杯中，加入500g水稀释并使其分散均匀后，称取硅灰460g、Ti02300g、Al20324g、Cr2O3L 6g先后加入到稀释后的水玻璃溶液中 并搅拌均匀，接着称取40g氧化铝纤维投入混合料中并搅拌3-5min，确保氧化铝纤维在混合料中分散均匀，向上述容器中加入O. 2g催化剂乙二醇，控制凝胶时间为60min，并采用盐酸调节混合料的pH值为10，充分搅拌后混合料变为凝胶；2)高温纳米微传热板的制备将盛放凝胶的容器密封处理，放置在温度45°C的环境中静置4小时。静置完毕后，将凝胶搅拌均匀注入模具中，对注入模具的凝胶采用微振动机进行振动处理3分钟，确保模具内各方向凝胶填充均匀。上述操作完成后，采用1.5MPa的压力对模具内的凝胶反复压制4-5次，每次时间不低于2min。压制完毕后进行脱模操作，脱模后的坯体置于铝质网孔托盘上，在120°C下烘干4小时。在烘干后的裸板各表面涂覆无机粘结剂，采用玻璃纤维或铝箔为面料进行全包裹处理。(2)高温纳米微传热板的性能检测结果最高使用温度为1000°C，密度为320kg/m3，抗折强度1. OMPa，导热系数如下在300°C时，O. 026ff/m. K ;在 500°C时，O. 031ff/m. K ;在 800°C时，O. 037ff/m. K。实施例2( I)高温纳米微传热板的制备方法DSiO2气凝胶的制备称取30g水玻璃置于烧杯中，加入500g水稀释并使其分散均匀，称取硅灰480g、Ti02300g、Al20320g、Cr2O3L 8g先后加入稀释后水玻璃溶液中并搅拌均匀，接着称取50g氧化铝纤维投入混合料中并搅拌3-5min本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高温纳米微传热板，其特征在于，该传热板为SiO2气凝胶外表面包裹玻璃纤维布或铝箔，其中，SiO2气凝胶由以下重量份的组分组成：FDA00002571624300011.jpg
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张朝礼，
申请(专利权)人：上海伊索热能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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