專利名稱：工業(yè)隔熱卷材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保溫材料，具體涉及一種納米陶瓷隔熱卷材。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的保溫材料主要有石棉、巖棉、礦渣棉、硅酸鈣、硅酸鋁、玻璃棉、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。除硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)較小(0. 0275W/m · k) 外，其余材料的導(dǎo)熱系數(shù)都在0. 041ff/m · k以上。他們的缺點(diǎn)在于，1、導(dǎo)熱系數(shù)較大，施工時(shí)所需保溫層厚度大，通常在30mm以上；2、材料不疏水，致使保溫層吸水后增大導(dǎo)熱性能， 從而失去保溫作用；3、不阻燃；4、其中一些材料含有致癌物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種導(dǎo)熱系數(shù)低、厚度薄、質(zhì)量輕、無毒、防火阻燃、疏水、包裝運(yùn)輸方便、施工容易、經(jīng)久耐用、能廣泛用于-270°C 600°C工業(yè)設(shè)備和熱力管道的保溫材料。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下技術(shù)方案一種工業(yè)隔熱卷材，其是由硅酸鋁紙和硅酸鋁針刺纖維卷材層相互粘結(jié)而成；其中，所述硅酸鋁針刺纖維卷材層含有水性無機(jī)粘結(jié)劑和納米陶瓷中空微球，并經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行了整體疏水改性。如上所述的工業(yè)隔熱卷材，其中，該硅酸鋁紙厚度優(yōu)選為0. 20 0. 25mm。如上所述的工業(yè)隔熱卷材，其中，該硅酸鋁針刺纖維卷材層厚度優(yōu)選為2. 5 12. Omm ；更優(yōu)選為2. 5 6. Omm ；最優(yōu)選為2. 5 3. 0_。如上所述的工業(yè)隔熱卷材，其中，該納米陶瓷中空微球孔徑優(yōu)選為50 60nm，粒徑優(yōu)選為60 70nm。如上所述的工業(yè)隔熱卷材，其中，該水性無機(jī)粘結(jié)劑優(yōu)選為二氧化硅硅溶膠，水性無機(jī)粘結(jié)劑與納米陶瓷中空微球的重量比優(yōu)選為0.8 1.0 1.8 2. 2。如上所述的工業(yè)隔熱卷材，其中，該硅烷偶聯(lián)劑可選自三甲基氯硅烷和六甲基二硅氮烷。如上所述的工業(yè)隔熱卷材，其中，每平方米所述硅酸鋁針刺纖維卷材層中可含有納米陶瓷中空微球0. 9 1. Ikgo如上所述的工業(yè)隔熱卷材，其中，該卷材還可包括離型紙，該離型紙與所述硅酸鋁針刺纖維卷材層表面通過耐700°C高溫有機(jī)硅壓敏膠相互粘合。另一方面，本發(fā)明還包括制備如上所述工業(yè)隔熱卷材的方法，該方法包括如下步驟A.將無機(jī)粘接劑、納米陶瓷中空微球、去離子水及稀釋劑按照重量比為0.8 1.0 1.8 2. 2 1.4 1.6 0. 3 0. 5加入分散反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行充分的分散，制作成漿料；
E.將硅酸鋁針刺纖維卷材充分浸入漿料中，保證每平方米卷材附上漿料4. 5 5. Okg ；F.使用干燥設(shè)備對上漿后的卷材進(jìn)行干燥處理；G.采用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行卷材的整體疏水改性；E.將改性后的卷材采用涂布設(shè)備進(jìn)行單表面涂布水性無機(jī)粘接劑，并覆上一層硅酸鋁紙，隨后烘干。如上所述的方法，其中，該稀釋劑可以為乙腈或乙醇。如上所述的方法，其中，步驟F是使用二氧化碳超臨界干燥設(shè)備進(jìn)行干燥處理。如上所述的方法，其中，步驟G中卷材的整體疏水改性操作是將卷材浸入硅烷偶聯(lián)劑之中，隨后干燥。再一方面，本發(fā)明還提供一種工業(yè)隔熱卷材，其是應(yīng)用上述的方法制備的。本發(fā)明的有益效果在于該工業(yè)隔熱卷材具有良好的隔熱性，常溫下(25°C )導(dǎo)熱系數(shù)僅為0. 017w/m · k，通常使用厚度為3. 0 12mm ；可耐受最高600°C的長期高溫，低溫使用范圍接近絕對零度；該卷材經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性處理具有疏水性，可防止因材料吸水而導(dǎo)致的隔熱性能下降；其具有良好的耐火性和化學(xué)穩(wěn)定性，且重量輕、易粘接、方便裁剪和施工。


圖1為本發(fā)明的工業(yè)隔熱卷材截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的工業(yè)隔熱卷材截面結(jié)構(gòu)放大示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的工業(yè)隔熱卷材主要由硅酸鋁紙1和硅酸鋁針刺纖維卷材層2 兩部分組成。以具有隔熱性能且質(zhì)地較致密的硅酸鋁紙作為外層，可以使卷材具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，而且防潮、耐腐蝕、耐火。硅酸鋁紙下部粘附硅酸鋁針刺纖維卷材層。硅酸鋁針刺纖維卷材是由硅酸鋁纖維長絲經(jīng)特別的雙面針刺工藝成型，其具有很高的纖維的交織程度、抗分層性能、抗拉強(qiáng)度和表面的平整度。本發(fā)明可使用市售的硅酸鋁針刺纖維卷材或纖維毯。如圖2所示，本發(fā)明以硅酸鋁針刺纖維卷材2為載體，在其中分布納米陶瓷中空微球 5。研究表明，當(dāng)空氣受熱后空氣分子的平均自由程為70納米左右，如果將空氣密閉在一個(gè) 70納米以內(nèi)的容器內(nèi)，空氣無法進(jìn)行分子運(yùn)動(dòng)，將大大降低其傳導(dǎo)熱的能力，從而使材料的導(dǎo)熱系數(shù)低于空氣的熱傳導(dǎo)系數(shù)，即可以減少隔熱材料的厚度。從熱輻射的角度考慮，將該封閉的容器做成球形，在相同體積下可以獲得更多的壁表面積，而這些壁表面均可視為輻射的反射面和折射面，很好地阻隔了輻射熱。由此，本發(fā)明的工業(yè)隔熱卷材起隔熱作用的中空微球選擇孔徑為50-60的納米陶瓷空心微球，并以無機(jī)粘結(jié)劑將納米陶瓷空心微球固定在硅酸鋁針刺纖維卷材上。該硅酸鋁針刺纖維卷材層厚度可以為2. 5 12. Omm ；優(yōu)選為2. 5 6. Omm ；最優(yōu)選為2. 5 3. 0mm。使用時(shí)實(shí)驗(yàn)表明，多層薄型工業(yè)隔熱卷材的隔熱效果優(yōu)于相同厚度的單層工業(yè)隔熱卷材所述的無機(jī)粘結(jié)劑，可選用耐火、耐高溫的建筑涂料用無機(jī)粘結(jié)劑，例如二氧化硅硅溶膠。為提高卷材的疏水性，對分布有納米陶瓷中空微球的硅酸鋁針刺纖維卷材進(jìn)行了硅烷偶聯(lián)劑改性處理，從而防止因材料吸水而導(dǎo)致的隔熱性能下降。其具體步驟是將卷材浸入硅烷偶聯(lián)劑之中，隨后干燥。此外，為方便黏貼施工，可在硅酸鋁針刺纖維卷材表面上涂布耐高溫壓敏粘結(jié)劑 3，并附上一層離型紙，使工業(yè)隔熱卷材具有自粘性。本發(fā)明工業(yè)隔熱卷材的厚度主要由硅酸鋁針刺纖維卷材層厚度決定，纖維卷材層厚度優(yōu)選為2. 5 12. Omm ；更優(yōu)選為2. 5 6. Omm ；最優(yōu)選為2. 5 3. 0mm。為提高隔熱效果，可多層工業(yè)隔熱卷材疊加使用。研究表明，多層薄型工業(yè)隔熱卷材疊加使用的隔熱效果優(yōu)于相同厚度的單層工業(yè)隔熱卷材。以下結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。實(shí)施例1(一 )工業(yè)隔熱卷材的制作，其工藝流程如下A.制作漿料首先將二氧化硅硅溶膠、孔徑為50-60納米耐高溫?zé)o機(jī)陶瓷中空微球、去離子水及稀釋劑(乙腈)按照重量比為1 2 1.5 0.5加入分散反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行充分的分散，制作成漿料。B.卷材基料上漿將漿料注入漿料池，并將2. 5 3. Omm厚的硅酸鋁針刺纖維卷材基料侵入上漿池的中，同時(shí)利用隔膜泵循環(huán)吸入漿料并通過噴嘴噴射至硅酸鋁針刺纖維基材上，保證每平方米卷材附上漿料證8。將上漿后的硅酸鋁針刺纖維基材切割為15M長， 緊密卷在直徑50mm的不銹鋼靶架上。C.干燥將纏在靶架上的卷材送入二氧化碳超臨界干燥設(shè)備進(jìn)行干燥處理，去除水分及少量溶劑。具體做法為將二氧化碳超臨界高壓釜外部通過包圍的水浴調(diào)節(jié)溫度。在 60min內(nèi)，二氧化碳超臨界高壓釜被迅速降低到0°C。在保持約20min后，吸附在卷材漿料中的雜質(zhì)被驅(qū)除。隨著溫度的升高，液體溶劑變?yōu)槌R界狀態(tài)，壓強(qiáng)為7. 3MPa，溫度為40°C。 當(dāng)溫度超過40°C時(shí)，臨界溶液在20min內(nèi)從二氧化碳超臨界高壓釜中排除。然后停止加熱， 冷卻至室溫。打開二氧化碳超臨界高壓釜，干燥后的工業(yè)隔熱卷材可從不銹鋼靶架上取出。D.卷材整體疏水處理將工業(yè)隔熱卷材浸入三甲基氯硅烷中進(jìn)行整體疏水改性處理，隨后干燥。E.工業(yè)隔熱卷材的單面封閉將干燥后的工業(yè)隔熱卷材采用涂布設(shè)備進(jìn)行單表面涂布二氧化硅硅溶膠，并覆上一層0. 25毫米厚的耐高溫的硅酸鋁紙進(jìn)行表面封閉，用連續(xù)烘干設(shè)備在溫度120°C進(jìn)行烘干3分鐘。F.工業(yè)隔熱卷材的自粘性處理將覆上硅酸鋁紙的工業(yè)隔熱卷材的另一面涂布一層耐700°C高溫有機(jī)硅壓敏膠，并附上一層離型紙，使工業(yè)隔熱卷材具有自粘性。用連續(xù)烘干設(shè)備在溫度120°C進(jìn)行烘干3分鐘。G.利用分卷機(jī)將完成上述工序的工業(yè)隔熱卷材打包、密封、包裝。( 二)工業(yè)隔熱卷材的性能測試采用常規(guī)測試方法測試上述工序制備的工業(yè)隔熱卷材的理化性能，結(jié)果如下(1)隔熱性能常溫下(250C )導(dǎo)熱系數(shù)為0. 017w/m · k。(2)耐溫性能工業(yè)隔熱卷料可耐受最高600°C的高溫超過720小時(shí)，低溫使用范圍接近絕對零度。(3)耐火焰燒穿性能工業(yè)隔熱卷材可承受火焰直接灼燒2小時(shí)以上，在遠(yuǎn)超過使用上限溫度的火焰中，工業(yè)隔熱卷材會(huì)出現(xiàn)隔熱性能退化的趨勢并伴有燒結(jié)現(xiàn)象，但不會(huì)出現(xiàn)一般纖維類隔熱材料熔斷穿孔或者多孔礦物板類隔熱材料斷裂破碎的情況。(4)化學(xué)穩(wěn)定性可耐受除氫氟酸、強(qiáng)堿外的大部分酸堿環(huán)境，不分解不變質(zhì)，可耐受各種熱輻射(紫外光，紅外光，可見光)及電磁輻射，性能不退化，在常規(guī)使用環(huán)境下具有三年以上使用壽命，毋需更換維護(hù)。(5)材料的整體疏水性能在300°C以下使用整體疏水。(6)密度200kg/m3-300kg/m3。(7)力學(xué)特性拉伸機(jī)械強(qiáng)度> 0. 12Mpa,并具有一定程度上的彈性，本材料可以鉆孔，切割，鉚接而不對本體造成巨大的損傷，用裁紙刀即可以加工。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)隔熱卷材，其特征在于，其是由硅酸鋁紙和硅酸鋁針刺纖維卷材層相互粘結(jié)而成；其中，所述硅酸鋁針刺纖維卷材層含有水性無機(jī)粘結(jié)劑和納米陶瓷中空微球，并經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行了整體疏水改性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)隔熱卷材，其特征在于，所述硅酸鋁紙厚度為0.20 0. 25mm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)隔熱卷材，其特征在于，所述硅酸鋁針刺纖維卷材層厚度為 2. 5mm 12. 0mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)隔熱卷材，其特征在于，所述納米陶瓷中空微球孔徑為 50 60nm，粒徑為60 70nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)隔熱卷材，其特征在于，所述水性無機(jī)粘結(jié)劑為二氧化硅硅溶膠，水性無機(jī)粘結(jié)劑與納米陶瓷中空微球的重量比為0.8 1.0 1.8 2. 2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)隔熱卷材，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑選自三甲基氯硅烷和六甲基二硅氮烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)隔熱卷材，其特征在于，每平方米所述硅酸鋁針刺纖維卷材層中含有納米陶瓷中空微球0. 9 1. Ikgo
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)隔熱卷材，其特征在于，所述卷材還包括離型紙，該離型紙與所述硅酸鋁針刺纖維卷材層表面通過耐700°C高溫有機(jī)硅壓敏膠相互粘合。
9.一種制備如權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的工業(yè)隔熱卷材的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟A.將水性無機(jī)粘接劑、納米陶瓷中空微球、去離子水及稀釋劑按照重量比為0.8 1.0 1.8 2. 2 1.4 1.6 0. 3 0. 5加入分散反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行充分的分散，制作成漿料；B.將硅酸鋁針刺纖維卷材充分浸入漿料中，保證每平方米卷材附上漿料4.5 5. Okg ；C.使用干燥設(shè)備對上漿后的卷材進(jìn)行干燥處理；D.采用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行卷材的整體疏水改性；E.將改性后的卷材采用涂布設(shè)備進(jìn)行單表面涂布水性無機(jī)粘接劑，并覆上一層硅酸鋁紙，隨后烘干。
10.一種工業(yè)隔熱卷材，其特征在于，其是用權(quán)利要求9所述的方法制備的。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種工業(yè)隔熱卷材，其是由硅酸鋁紙和硅酸鋁針刺纖維卷材層相互粘結(jié)而成；其中，硅酸鋁針刺纖維卷材層含有水性無機(jī)粘結(jié)劑和納米陶瓷中空微球，并經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行了整體疏水改性。該卷材的制備方法如下將無機(jī)粘接劑、納米陶瓷中空微球、去離子水及稀釋劑按照重量比為0.8～1.0∶1.8～2.2∶1.4～1.6∶0.3～0.5加入分散反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行充分分散制成漿料；將硅酸鋁針刺纖維卷材浸入漿料中，保證每平方米卷材附上漿料4.5～5.0kg；使用干燥設(shè)備對上漿后的卷材進(jìn)行干燥處理；采用硅烷偶聯(lián)劑對卷材進(jìn)行整體疏水改性；用涂布設(shè)備單表面涂布水性無機(jī)粘接劑，并覆上一層硅酸鋁紙，隨后烘干。
文檔編號(hào)B32B29/02GK102173161SQ201010605649
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者謝剛 申請人:謝剛