用于低溫深冷絕熱的氧化鈦纖維紙及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氧化鈦纖維紙、制備方法以及作為高真空多層間隔絕熱復(fù)合材料 的應(yīng)用，屬于深冷容器、管道等儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前超低溫絕熱材料最具代表性的是玻璃纖維紙和硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料。聚氨酯 泡沫塑料最大的缺點(diǎn)是阻燃性差，低溫下尺寸穩(wěn)定性差，容易變形開裂，對(duì)于LNG儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備 上的應(yīng)用有一定的危險(xiǎn)性。玻璃纖維超低溫隔熱材料在使用時(shí)需要和定量較低的鋁箱或無 紡布經(jīng)多層復(fù)合后，做成像棉被一樣的保溫層，包裹在液態(tài)氣體或冷凍樣品的儲(chǔ)存設(shè)備上。
[0003] CN103836306A提供了一種玻璃纖維超低溫隔熱材料生產(chǎn)工藝，以玻璃纖維棉為原 料，加入軟化增強(qiáng)劑，經(jīng)過工藝處理以后，得到一種定量很低、保溫及透氣性好的新型玻璃 纖維超低溫隔熱材料。能在-273~500°C的環(huán)境下使用，尤其是用于深冷狀態(tài)下的液氮、液 氫、液氦和石油液化氣等氣體的貯存、運(yùn)輸設(shè)備的保溫;在使用過程中，抽真空速度快，節(jié)省 工作時(shí)間。CN103836306A提供的玻璃纖維超低溫隔熱材料生產(chǎn)工藝，是以玻璃纖維棉為原 料生產(chǎn)的玻璃纖維紙。申請(qǐng)?zhí)?01310022591.8提及的一種超強(qiáng)透氣型深冷絕熱材料及其制 備方法，也是包括無堿玻璃纖維和水拉絲玻璃纖維制備的玻璃纖維紙，但是，玻璃纖維不耐 高溫燃燒時(shí)收縮厲害，熱導(dǎo)率系數(shù)不是最低的，低溫下易脆化抗拉伸強(qiáng)度降低，生產(chǎn)過程中 添加的化學(xué)物質(zhì)會(huì)影響到換氣率從而影響真空度使產(chǎn)品性能降低等缺點(diǎn)。
[0004] 目前超低溫絕熱結(jié)構(gòu)和材料存在突出的缺點(diǎn)是抗輻射較差導(dǎo)致絕熱效果差，主要 是材料本身反射率較低，高真空下抗輻射能力差，影響使用效果。
[0005] 氧化鈦是一種光催化材料，它具有金紅石和銳鈦礦二個(gè)晶型。氧化鈦纖維的制作 已有報(bào)道，例如CN101421454A提供二氧化鈦纖維和二氧化鈦纖維的制造方法。但氧化鈦纖 維紙的工業(yè)生產(chǎn)未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種氧化鈦纖維紙及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā) 明的氧化鈦纖維紙可作為超低溫保溫材料應(yīng)用于高真空多層低溫絕熱結(jié)構(gòu)間隔材料領(lǐng)域。
[0007] 術(shù)語說明：
[0008] 低溫：指從環(huán)境溫度~120K(-153°C);超低溫：指120K~0K(-273.15°C)，深冷區(qū)。
[0009] 低溫、深冷保溫材料:是指具有較低導(dǎo)熱系數(shù)、能在(TC~-273.15°C的環(huán)境下長(zhǎng)期 使用的材料。
[0010]白水:為行業(yè)術(shù)語，指造紙過濾回用的廢水。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0012] 一種氧化鈦纖維紙，該氧化鈦纖維紙的TiO2質(zhì)量含量2 90%，氧化鈦纖維直徑 0.3-2.5um〇
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的氧化鈦纖維紙的定量為10-30g/m2,厚度為0.06- O.lmm〇
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的氧化鈦纖維紙還復(fù)合一層鋁箱層;進(jìn)一步優(yōu)選的，所 述的鋁箱層的厚度為0.004-0.007mm。氧化鈦纖維紙與鋁箱復(fù)合后得到復(fù)合片材，便于包 裹。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，上述氧化鈦纖維紙的制備方法，包括步驟如下：
[0016] (1)將氧化鈦纖維切割成短纖維，分散于純水或/和白水中，加入粘結(jié)劑，攪拌分散 均勻，得漿液；
[0017] (2)將衆(zhòng)液除渣后上網(wǎng)抄取，經(jīng)抽濾脫水、壓榨、烘干，即得。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明制備方法，優(yōu)選的，步驟(1)中短纖維的長(zhǎng)度為所述氧化鈦纖維 的直徑為0.3 - 2.5μπι，進(jìn)一步優(yōu)選0.3 - Ιμπι;
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，所述的粘結(jié)劑為耐低溫纖維粘結(jié)材料;優(yōu)選為水玻璃或硅酸鋁等。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(1)中所述的漿液的質(zhì)量濃度為0.03-0.1 %。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(2)中上網(wǎng)抄取為:將除渣后的漿液栗到流漿箱，并經(jīng)穩(wěn) 流進(jìn)入網(wǎng)前箱后均勻的分布到聚酯成型網(wǎng)上，并在網(wǎng)上形成濕紙頁(yè)。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(2)中抽濾的壓強(qiáng)在0.2-0.5MPa;
[0023] 優(yōu)選的，壓榨后控制濕紙頁(yè)濕度< 85% ;
[0024] 優(yōu)選的，壓榨后將濕紙頁(yè)復(fù)合到鋁箱層上，進(jìn)一步優(yōu)選的，鋁箱層的厚度為0.004-0.007mm；
[0025] 優(yōu)選的，烘干的方式為燃?xì)夂娴篮娓苫蛭⒉訜岷娓?，進(jìn)一步優(yōu)選紅外燈烘烤干； 烘干時(shí)間為3 - 5分鐘。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，上述氧化鈦纖維紙?jiān)诘蜏?、深冷保溫材料中的?yīng)用；進(jìn)一步 優(yōu)選的，在〇°C至-153°C或-153°C至-273.15°C的絕熱保溫材料中的應(yīng)用；更優(yōu)選的，在10 _2 ~HT5Pa高真空條件下的絕熱保溫間隔材料中的應(yīng)用。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，將氧化鈦纖維紙與氧化鋯纖維紙復(fù)合使用。
[0028] 本發(fā)明的氧化鈦纖維紙可用于深冷液體儲(chǔ)存或運(yùn)送容器、深冷液體輸送管的真空 絕熱保溫，生物學(xué)樣品低溫儲(chǔ)運(yùn)容器、低溫真空管道，低溫液體栗及栗池、低溫超導(dǎo)、航空航 天的低溫絕熱設(shè)備。
[0029] -種深冷液體儲(chǔ)存或運(yùn)送容器，是將上述氧化鈦纖維紙作為絕熱保溫復(fù)合材料。
[0030] -種深冷液體輸送管，是將上述氧化鈦纖維紙作為絕熱保溫復(fù)合材料。
[0031] 本發(fā)明的氧化鈦纖維可按現(xiàn)有技術(shù)制備得到。
[0032] 目前作為深冷容器及其輸運(yùn)管道的高真空多層絕熱材料的玻璃纖維紙、鋁箱復(fù)合 結(jié)構(gòu)，其玻璃纖維主要是二氧化硅，其折射率低（1.4左右），抗輻射能力差，考慮到絕熱的綜 合因素主要由熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對(duì)流。而在高真空條件下的應(yīng)用主要考慮熱輻射的影響。 二氧化鈦因其高折射率高反射率而導(dǎo)致抗熱輻射效果比玻璃纖維好。
[0033]本發(fā)明的有益效果在于：
[0034] 1.抗輻射絕熱性能和絕熱性能好。本發(fā)明采用的是無機(jī)超細(xì)電紡氧化鈦纖維，氧 化鈦纖維紙折射率高、反射率高、絕熱性能較好，可以耐低溫到-273Γ而不影響其本身性 能。氧化鈦纖維紙?jiān)谝旱鸵夯烊粴獾蜏叵滦再|(zhì)穩(wěn)定，可以滿足液化天然氣、液氫、液氧 等易燃、助燃介質(zhì)的儲(chǔ)運(yùn)安全要求。
[0035] 2.真空下放氣率小。本發(fā)明所用氧化鈦纖維不含有任何有機(jī)化學(xué)材料，從而保證 了氧化鈦纖維紙?jiān)诟哒婵障路艢饴屎苄?，并能保持高真空?HT 5Pa以上)很長(zhǎng)時(shí)間。
[0036] 3.用途廣泛。本發(fā)明除用于深冷液體儲(chǔ)運(yùn)容器及其配套管路的真空多層絕熱結(jié)構(gòu) 中，具體可以應(yīng)用在如低溫液體儲(chǔ)罐，低溫液體汽車罐車，低溫液體罐式集裝箱，車用LNG氣 瓶，焊接絕熱氣瓶，快易冷用，生物杜瓦用，移動(dòng)式橇裝加氣站，LNG船用氣罐，低溫真空管 道，低溫液體栗及栗池用等外，還可用于低溫超導(dǎo)、航空航天等領(lǐng)域的低溫絕熱。
[0037] 4.用制備的不同直徑的氧化鈦纖維紙跟玻璃纖維紙鋁箱復(fù)合材料做了液氮下的 低溫保溫實(shí)驗(yàn)，將上述材料分別纏繞在裝有液氮的不銹鋼筒的外壁，測(cè)量離不銹鋼外壁不 同厚度處的溫度。在大氣環(huán)境或高真空環(huán)境下，實(shí)驗(yàn)證實(shí)氧化鈦纖維紙和玻璃纖維紙相比 都具有明顯的抗熱輻射效果，每添加一層氧化鈦紙其抗輻射溫度提高〇. 1攝氏度，低溫深冷 絕熱具有保溫優(yōu)勢(shì)，氧化鈦纖維紙的抗輻射和隔熱均優(yōu)于玻璃纖維紙。
【附圖說明】
[0038] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制得的氧化鈦纖維紙照片。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作