本發(fā)明屬于耐火隔熱材料領(lǐng)域，具體涉及一種基于分支構(gòu)造氧化鋁的隔熱材料。

背景技術(shù)：

能源和材料是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，節(jié)能已經(jīng)成為我國(guó)的基本國(guó)策。我國(guó)的建筑能耗約總?cè)珖?guó)總能耗的30％，在我國(guó)建筑業(yè)飛速發(fā)展的今天，如果不注意節(jié)能產(chǎn)品的使用，建筑能耗比例將隨著建筑物的增加而增大。使用輕質(zhì)、保溫、隔熱的建筑材料是降低能耗的有效措施之一。住建部和公安部于2009年46號(hào)及2011年公安部消防局65文規(guī)定凡建筑物外墻必須安裝使用保溫隔熱防火達(dá)到A級(jí)要求的裝飾材料?，F(xiàn)市場(chǎng)上僅采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)B級(jí)的裝飾材料，所以研發(fā)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)A級(jí)水平的保溫隔熱防火材料迫在眉睫。

傳統(tǒng)的Al2O3短纖維也常用于隔熱材料。傳統(tǒng)的Al₂O₃短纖維雖然具有較好的隔熱性能，但其結(jié)構(gòu)形貌卻不利于含蓄大量靜止空氣，從而較難獲得持久優(yōu)異的隔熱性能。而目前很少有人研究其他形貌的Al₂O₃隔熱材料的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便的基于分支構(gòu)造氧化鋁隔熱材料及其制備方法。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：本發(fā)明提供一種基于分支構(gòu)造氧化鋁的隔熱材料，其組成按其重量份包括如下：α-Al₂O₃ 100份、高鋁礬土熟料15～20份、鋁酸鈣水泥5～8份、磷酸鋁溶液22～25份、氣相二氧化硅3～6份、水合硅酸鎂超細(xì)粉5～7份。

上述α-Al₂O₃的制備方法，步驟如下：

(1)以六水合三氯化鋁AlCl₃·6H₂O為原料，以水為溶劑，配制成濃度大于5％的AlCl₃溶液；

(2)將羽絨浸入AlCl₃溶液浸泡大于5分鐘，之后取出干燥；

(3)將經(jīng)步驟(2)干燥的羽絨置有氧氣氛中以0.1～20℃/min的升溫速率燒結(jié)至大于1200℃，保溫0～24h，即制得具有羽絨原有樹(shù)狀分支結(jié)構(gòu)形態(tài)的α-Al₂O₃。

進(jìn)一步的，步驟(1)中所述的AlCl₃溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選5～45％。

進(jìn)一步的，步驟(2)中所述的羽絨為白鴨絨、黑鴨絨、灰鴨絨、鵝絨；浸泡羽絨的時(shí)間優(yōu)選5min～48h。

進(jìn)一步的，步驟(3)中所述的有氧氣氛為空氣或純氧氣氣氛；升溫速率優(yōu)選1～5℃/min；燒結(jié)溫度優(yōu)選1200～1400℃；保溫時(shí)間優(yōu)選0.5～2h。

進(jìn)一步的，所述磷酸鋁溶液的濃度質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％。

上述基于分支構(gòu)造氧化鋁的隔熱材料的制備方法：其制備步驟如下：

1)、按重量稱(chēng)取相應(yīng)原料組分，混合攪拌成料漿，使料漿呈流動(dòng)性；

2)、將料漿倒入環(huán)形模具內(nèi)，利用振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)或手持?jǐn)嚢魮v弄模具內(nèi)的漿料，使?jié){料內(nèi)的氣泡充分排除，漿料密實(shí)，然后靜止凝固；

3)、凝固出模，在室溫下干燥20～24小時(shí)，再入80℃烘箱干燥26～32小時(shí)；

4)、將干燥后的環(huán)形坯體放入窯爐內(nèi)加溫至1300℃，保溫4～6小時(shí)即可出爐。

本發(fā)明中羽絨結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出一種樹(shù)狀分支構(gòu)造，每一根羽絨纖維以絨絲作為主干，絨小枝分布于絨絲周?chē)鳛榉种?，絨小枝上又分布著大小不同的丫形和三角形螯合物。這種結(jié)構(gòu)可含蓄大量靜止空氣，而空氣是熱的不良導(dǎo)體，因此此結(jié)構(gòu)對(duì)羽絨具有優(yōu)異的隔熱性能起到重要作用。

羽絨經(jīng)AlCl₃溶液浸泡并烘干后，AlCl₃溶質(zhì)會(huì)均勻包裹于羽絨表面；包裹有AlCl₃的羽絨在加熱過(guò)程中，AlCl₃會(huì)首先與氧發(fā)生反應(yīng)并在羽絨表面形成均勻的Al₂O₃，而羽絨在隨后的升溫過(guò)程中被燒蝕，從而可獲得保持羽絨天然樹(shù)枝狀構(gòu)造的Al₂O₃隔熱材料。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比：

1)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，所需制備溫度較低，能夠減少能耗和人工成本。

2)本發(fā)明能夠制備的Al₂O₃具有羽絨原有樹(shù)狀分支結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)有利于含蓄大量靜止空氣，可有效發(fā)揮Al₂O₃的隔熱作用，通過(guò)與本專(zhuān)利中其他組分的共同作用，其隔熱效率大大強(qiáng)于現(xiàn)有的纖維材料。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中利用羽絨作模板制得的分支構(gòu)造Al₂O₃隔熱材料的微觀形貌圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本實(shí)施例中所有α-Al₂O₃的制備方法的步驟均如下：

(1)以六水合三氯化鋁AlCl₃·6H₂O為原料，以水為溶劑，配制AlCl₃溶液；AlCl₃溶液的質(zhì)量濃度為5～45％。

(2)將白鴨絨、黑鴨絨、灰鴨絨、鵝絨浸入AlCl₃溶液浸泡5min～48h，之后取出干燥。

(3)將干燥的羽絨置于空氣或純氧氣氣氛中以1～5℃/min的升溫速率燒結(jié)至1200～1400℃，保溫0.5～2h，即制得具有羽絨原有樹(shù)狀分支結(jié)構(gòu)形態(tài)的α-Al₂O₃隔熱材料。

實(shí)施例1

一種基于分支構(gòu)造氧化鋁的隔熱材料，其組成按其重量份包括如下：α-Al₂O₃100份、高鋁礬土熟料20份、鋁酸鈣水泥8份、磷酸鋁溶液22份、氣相二氧化硅3份、水合硅酸鎂超細(xì)粉5份。

α-Al₂O₃的制備方法為：配制質(zhì)量百分比濃度為5％AlCl₃溶液，將干燥后的白鴨絨浸泡在溶液中5分鐘，并加以輕微攪拌，達(dá)到加速溶液在羽絨中的分散速度的目的，將浸泡后的白鴨絨在濾網(wǎng)中擠除多余溶液，然后干燥；將干燥后的白鴨絨置于空氣中以1℃/min的升溫速率燒結(jié)至1200℃，保溫0.5小時(shí)，制得分支構(gòu)造α-Al₂O₃隔熱材料。制得的Al₂O₃微觀形貌的掃描電鏡照片如圖1所示，由圖可見(jiàn)，該材料保持了羽絨的樹(shù)枝狀構(gòu)造。

基于分支構(gòu)造氧化鋁的隔熱材料的制備方法：其制備步驟如下：

1)、按重量稱(chēng)取相應(yīng)原料組分，混合攪拌成料漿，使料漿呈流動(dòng)性；

2)、將料漿倒入環(huán)形模具內(nèi)，利用振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)或手持?jǐn)嚢魮v弄模具內(nèi)的漿料，使?jié){料內(nèi)的氣泡充分排除，漿料密實(shí)，然后靜止凝固；

3)、凝固出模，在室溫下干燥24小時(shí)，再入80℃烘箱干燥32小時(shí)；

4)、將干燥后的環(huán)形坯體放入窯爐內(nèi)加溫至1300℃，保溫6小時(shí)即可出爐。

實(shí)施例2

一種基于分支構(gòu)造氧化鋁的隔熱材料，其組成按其重量份包括如下：α-Al₂O₃100份、高鋁礬土熟料15份、鋁酸鈣水泥5份、磷酸鋁溶液25份、氣相二氧化硅6份、水合硅酸鎂超細(xì)粉7份。

α-Al₂O₃的制備方法為：配制質(zhì)量百分比濃度為45％的AlCl₃溶液，將干燥后的鵝絨浸泡在溶液中48小時(shí)，并加以輕微攪拌，達(dá)到加速溶液在鵝絨中的分散速度的目的，將浸泡后的鵝絨在濾網(wǎng)中擠除多余溶液，然后干燥；將干燥后的鵝絨置于純氧氣氣氛中以5℃/min的升溫速率燒結(jié)至1400℃，保溫2小時(shí)，制得分支狀A(yù)l₂O₃隔熱材料。

基于分支構(gòu)造氧化鋁的隔熱材料的制備方法：其制備步驟如下：

1)、按重量稱(chēng)取相應(yīng)原料組分，混合攪拌成料漿，使料漿呈流動(dòng)性；

2)、將料漿倒入環(huán)形模具內(nèi)，利用振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)或手持?jǐn)嚢魮v弄模具內(nèi)的漿料，使?jié){料內(nèi)的氣泡充分排除，漿料密實(shí)，然后靜止凝固；

3)、凝固出模，在室溫下干燥20小時(shí)，再入80℃烘箱干燥26小時(shí)；

4)、將干燥后的環(huán)形坯體放入窯爐內(nèi)加溫至1300℃，保溫4小時(shí)即可出爐。

實(shí)施例3

一種基于分支構(gòu)造氧化鋁的隔熱材料，其組成按其重量份包括如下：α-Al₂O₃100份、高鋁礬土熟料18份、鋁酸鈣水泥7份、磷酸鋁溶液24份、氣相二氧化硅5份、水合硅酸鎂超細(xì)粉6份。

配制質(zhì)量百分比濃度為25％AlCl₃溶液，將干燥后的灰鴨絨浸泡在溶液中24小時(shí)，并加以輕微攪拌，達(dá)到加速溶液在灰鴨絨中的分散速度的目的，將浸泡后的灰鴨絨在濾網(wǎng)中擠除多余溶液，然后干燥；將干燥后的灰鴨絨置于空氣中以3℃/min的升溫速率燒結(jié)至1300℃，保溫1小時(shí)，制得羽絨狀A(yù)l2O3隔熱材料。

基于分支構(gòu)造氧化鋁的隔熱材料的制備方法：其制備步驟如下：

1)、按重量稱(chēng)取相應(yīng)原料組分，混合攪拌成料漿，使料漿呈流動(dòng)性；

2)、將料漿倒入環(huán)形模具內(nèi)，利用振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)或手持?jǐn)嚢魮v弄模具內(nèi)的漿料，使?jié){料內(nèi)的氣泡充分排除，漿料密實(shí)，然后靜止凝固；

3)、凝固出模，在室溫下干燥22小時(shí)，再入80℃烘箱干燥30小時(shí)；

4)、將干燥后的環(huán)形坯體放入窯爐內(nèi)加溫至1300℃，保溫5小時(shí)即可出爐。

本實(shí)施例1～3所示的所制備的隔熱材料，相對(duì)于傳統(tǒng)纖維隔熱材料的隔熱效率提供了40％。

應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。