本發(fā)明提供一種高效節(jié)能保溫材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前的保溫材料主要為固體、絮狀以及泡沫狀，這種保溫材料存在很多問題：耐火性差，易燃，污染環(huán)境，對高溫保溫效果差。施工時需采用粘貼、掛網(wǎng)、固定等多道工序，十分繁瑣，同時傳統(tǒng)保溫材料形狀的局限性導(dǎo)致了在狹窄空間等特殊部位施工不便。固體或絮狀以及施工工藝的原因使做好的保溫層始終存在縫隙，從而影響保溫效果。此類保溫材料不可循環(huán)使用，三年后必須更新，既浪費資源能源也污染環(huán)境。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有保溫材料耐火性差，易燃，污染環(huán)境，施工工藝復(fù)雜等問題，提供一種高效節(jié)能保溫材料，具有耐高溫、清潔無污染、隔熱、耐火性強、可循環(huán)使用、施工工藝簡單、高效率的特點，可廣泛應(yīng)用于各種需要采取保溫措施的高溫主輔設(shè)備及管道外表面保溫。

技術(shù)方案

本發(fā)明的目的是通過如下措施來實現(xiàn)：

一種高效節(jié)能保溫材料，由以下重量份的原料組成：水400-500份，珍珠巖粉200-250份，硅酸鈉10-20份，硅酸鋁棉30-40份，海泡石粉10-30份，白泥粉0.1-0.5份，膨潤土0.1-0.3份，熟膠粉I 0.3-0.7份，熟膠粉II 0.1-0.5份，纖維素0.3-0.7份，發(fā)泡劑2-5份，阻燃劑1-10份，聚丙烯酰胺0.3-0.7份，聚乙烯醇0.1-0.5份，磷酸鋁0.1-0.5份。

優(yōu)選地，所述高效節(jié)能保溫材料由以下重量份的原料組成：水450份，珍珠巖粉220份，硅酸鈉15份，硅酸鋁棉35份，海泡石粉20份，白泥粉0.3份，膨潤土0.2份，熟膠粉I 0.5份，熟膠粉II 0.3份，纖維素0.5份，發(fā)泡劑3份，阻燃劑8份，聚丙烯酰胺粉末0.5份，聚乙烯醇粉末0.3份，磷酸鋁0.3份。

其中，熟膠粉是羧甲基淀粉的一種，由天然淀粉經(jīng)羧甲基化、交聯(lián)、熟膠化制成，外形為不規(guī)則片狀物，具有速溶性和高粘性，是新型建筑用高性能粘合劑。熟膠粉I為適用于各種干混砂漿的添加劑，熟膠粉II為適用于內(nèi)墻耐水膩子的添加劑。

海泡石是一種纖維狀富鎂硅酸鹽粘土礦物，具有極強的吸附性能和密封性能。

發(fā)泡劑可以增加保溫材料中氣體的含量，從而增強保溫的效果。

所述發(fā)泡劑可選擇異氰酸酯，基本原理是異氰酸酯與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出CO₂，CO₂起發(fā)泡作用。

所述異氰酸酯的例子包括甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)等。

阻燃劑可以提高保溫材料的阻燃性能和熱穩(wěn)定性。

以重量份計，所述阻燃劑包含：八溴二苯基乙烷22份，三氧化二銻15份，三苯基磷酸酯8份。

所述阻燃劑可以通過如下方法制備：將八溴二苯基乙烷、三氧化二銻和三苯基磷酸酯在混合機中進(jìn)行充分混合，即得所述阻燃劑。

八溴二苯基乙烷與三氧化二銻一起使用可以增強阻燃效果。三苯基磷酸酯可以提高保溫材料的熱穩(wěn)定性。

本發(fā)明還提供了一種制備高效節(jié)能保溫材料的方法，包括：

(1)將硅酸鋁棉和纖維素加入水中，浸泡30-50小時；

(2)將步驟(1)的浸泡液加入到渦流式攪拌器中，充分?jǐn)嚢?-2小時，成雪花狀；

(3)加入聚丙烯酰胺粉末，繼續(xù)攪拌0.5-1小時；

(4)依次加入磷酸鋁、硅酸鈉、海泡石粉、白泥粉、膨潤土、熟膠粉I、熟膠粉II、阻燃劑，繼續(xù)攪拌成膏體；

(5)逐步加入珍珠巖粉、聚乙烯醇粉末、發(fā)泡劑，充分?jǐn)嚢?，膏體混合膨脹；

(6)將膨脹后的膏體分裝在密閉容器中；或者將膨脹后的膏體倒入模具中加壓成型，然后烘干成高效節(jié)能保溫型材。

其中，在步驟(1)中，在硅酸鋁棉中加入纖維素可以縮短浸泡時間，并軟化硅酸鋁棉。

在步驟(6)中，將膨脹后的膏體立即稱量分裝在密閉容器中，開封后要及時將膏體材料涂抹在需保溫的設(shè)備上；或者將膨脹后的膏體倒入模具中加壓成型，烘干成高效節(jié)能保溫型材，使用時將保溫型材直接包裹在或鋪裝在需要保溫的設(shè)備上。

保存在密閉容器中的膏狀高效節(jié)能保溫材料，開封后要及時將膏體材料涂抹在需保溫的設(shè)備上，以防止材料中的空氣大量外溢。必要時表面干燥后，再涂一層凝固層，以加強表面強度，防止震擊破損。

施工方法：根據(jù)介質(zhì)溫度得出最佳保溫層的總厚度，先涂第一層，第一層厚度一般為20～30mm，在第一層干燥程度達(dá)到90％左右后，再涂第二層，依次類推直至達(dá)到所需的保溫厚度。

本發(fā)明的保溫材料的耐高溫能力可達(dá)到1000℃以上，容重為150～180kg/m³，附著力強，在復(fù)雜的外觀形狀下均可包裹牢固。

有益效果

本發(fā)明的保溫材料隔熱效果好，并具有很強的耐高溫性能和阻燃性能；導(dǎo)熱系數(shù)低，粘貼能力強，耐酸堿，無毒無塵無污染。

本發(fā)明的保溫材料為膏體，可以在管道狹窄及特殊部位使用，而且只需普通瓦工即可操作，施工簡單，極大提高了施工效率。

本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種需要采取保溫措施的高溫主輔設(shè)備及管道的外表面保溫，并可以形成嚴(yán)密無縫的完整保溫層，最大幅度地減少散熱損失，極大地提高了熱能利用率，提升了保溫性能。

加工工藝簡單，無需加熱消耗能源，無需靜置，縮短了制備時間。

本發(fā)明可現(xiàn)場進(jìn)行加工，減少了運輸費用，在使用時不易燃，無危害，不龜裂，不易風(fēng)化脫落，拆除掉的廢棄保溫材料可以重復(fù)利用，有效節(jié)約資源。

附圖說明

圖1為保溫材料隔熱測試裝置的示意圖。

圖2為紅外測溫探頭測得的不銹鋼圓盤的表面溫度曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的高效節(jié)能保溫材料進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明的保溫材料中所使用的原料均可以從市場上直接購買，其中熟膠粉I、熟膠粉II均購買自北京安順達(dá)裝飾材料有限公司。

本發(fā)明使用二氧化碳類發(fā)泡劑，通過異氰酸酯和水反應(yīng)生成CO₂，CO₂起發(fā)泡作用。

所述異氰酸酯可為甲苯二異氰酸酯或二苯基甲烷二異氰酸酯。

阻燃劑通過如下方法制備：

將八溴二苯基乙烷2.2kg、三氧化二銻1.5kg、三苯基磷酸酯0.8kg在混合機中進(jìn)行充分混合，得到阻燃劑粉末。

實施例1

準(zhǔn)備原料：

水450kg，珍珠巖粉220kg，硅酸鈉15kg，硅酸鋁棉35kg，海泡石粉20kg，白泥粉0.3kg，膨潤土0.2kg，熟膠粉I 0.5kg，熟膠粉II 0.3kg，纖維素0.5kg，甲苯二異氰酸酯3kg，阻燃劑8kg，聚丙烯酰胺粉末0.5kg，聚乙烯醇粉末0.3kg，磷酸鋁0.3kg。

高效節(jié)能保溫材料制備

(1)將35kg硅酸鋁棉和0.5kg纖維素加入到450kg水中，浸泡48小時；

(2)將步驟(1)的浸泡液加入到渦流式攪拌器中，充分?jǐn)嚢?小時，成雪花狀；

(3)加入0.5kg聚丙烯酰胺粉末，繼續(xù)攪拌0.5小時；

(4)依次加入0.3kg磷酸鋁、15kg硅酸鈉、20kg海泡石粉、0.3kg白泥粉、0.2kg膨潤土、0.5kg熟膠粉I、0.3kg熟膠粉II、8kg阻燃劑，繼續(xù)攪拌成膏體；

(5)逐步加入220kg珍珠巖粉、0.3kg聚乙烯醇粉末、3kg甲苯二異氰酸酯，充分?jǐn)嚢?，膏體混合膨脹；

(6)將膨脹后的膏體分裝在密閉容器中。

實施例2

準(zhǔn)備原料：

水480kg，珍珠巖粉250kg，硅酸鈉16kg，硅酸鋁棉36kg，海泡石粉25kg，白泥粉0.4kg，膨潤土0.2kg，熟膠粉I 0.5kg，熟膠粉II 0.3kg，纖維素0.6kg，二苯基甲烷二異氰酸酯3kg，阻燃劑10kg，聚丙烯酰胺粉末0.5kg，聚乙烯醇粉末0.3kg，磷酸鋁0.4kg。

高效節(jié)能保溫材料制備

(1)將36kg硅酸鋁棉和0.6kg纖維素加入到480kg水中，浸泡48小時；

(2)將步驟(1)的浸泡液加入到渦流式攪拌器中，充分?jǐn)嚢?小時，成雪花狀；

(3)加入0.5kg聚丙烯酰胺粉末，繼續(xù)攪拌0.5小時；

(4)依次加入0.4kg磷酸鋁、16kg硅酸鈉、25kg海泡石粉、0.4kg白泥粉、0.2kg膨潤土、0.5kg熟膠粉I、0.3kg熟膠粉II、10kg阻燃劑，繼續(xù)攪拌成膏體；

(5)逐步加入250kg珍珠巖粉、0.3kg聚乙烯醇粉末、3kg二苯基甲烷二異氰酸酯，充分?jǐn)嚢瑁囿w混合膨脹；

(6)將膨脹后的膏體分裝在密閉容器中。

實施例3

準(zhǔn)備原料：

水420kg，珍珠巖粉210kg，硅酸鈉12kg，硅酸鋁棉33kg，海泡石粉18kg，白泥粉0.3kg，膨潤土0.1kg，熟膠粉I 0.3kg，熟膠粉II 0.3kg，纖維素0.5kg，甲苯二異氰酸酯4kg，阻燃劑5kg，聚丙烯酰胺粉末0.25kg，聚乙烯醇粉末0.25kg，磷酸鋁0.25kg。

高效節(jié)能保溫材料制備

(1)將33kg硅酸鋁棉和0.5kg纖維素加入到420kg水中，浸泡48小時；

(2)將步驟(1)的浸泡液加入到渦流式攪拌器中，充分?jǐn)嚢?小時，成雪花狀；

(3)加入0.25kg聚丙烯酰胺粉末，繼續(xù)攪拌0.5小時；

(4)依次加入0.25kg磷酸鋁、12kg硅酸鈉、18kg海泡石粉、0.3kg白泥粉、0.1kg膨潤土、0.3kg熟膠粉I、0.3kg熟膠粉II、5kg阻燃劑，繼續(xù)攪拌成膏體；

(5)逐步加入210kg珍珠巖粉、0.25kg聚乙烯醇粉末、4kg甲苯二異氰酸酯，充分?jǐn)嚢?，膏體混合膨脹；

(6)將膨脹后的膏體分裝在密閉容器中。

對比例1

除了省略發(fā)泡劑、阻燃劑、聚丙烯酰胺粉末、聚乙烯醇粉末和磷酸鋁以外，按照與實施例1相同的方式進(jìn)行。

對比例2

除了省略發(fā)泡劑以外，按照與實施例1相同的方式進(jìn)行。

對比例3

除了省略阻燃劑以外，按照與實施例1相同的方式進(jìn)行。

高效節(jié)能保溫材料的性能測試

下面對實施例1-3和對比例1-3制備的保溫材料的性能進(jìn)行測試。

1、保溫材料理化性能測試

依據(jù)GB/T 17371-2008標(biāo)準(zhǔn)對保溫材料的理化性能進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表1。

表1

2、保溫材料的隔熱性能測試

(1)試樣制備

將實施例1和對比例1制備的保溫材料分別做成直徑為約200mm、高度為100mm的圓柱體。

(2)測試裝置

圖1為保溫材料的隔熱性能測試裝置，包括：保溫材料1，不銹鋼圓盤2，熱電偶3，氧氣-乙炔火焰加熱炬4，紅外測溫探頭5。

在保溫材料1的上部鑲有直徑為35mm、厚度為6mm的圓形耐熱不銹鋼圓盤2，與不銹鋼圓盤2的中心對應(yīng)在試樣下部鑲有直徑為6mm的熱電偶3，熱電偶3的頂端與不銹鋼圓盤2的中心的距離為80mm。

試驗用氧氣-乙炔火焰加熱炬4對不銹鋼圓盤2進(jìn)行加熱，在加熱過程中，氧氣、乙炔的流量如下：氧氣流量：1.7L/Min；乙炔流量：1.6L/Min。不銹鋼圓盤導(dǎo)熱快，并且不銹鋼圓盤的邊緣鑲?cè)氡夭牧蟽?nèi)，故其與保溫材料接觸的底部的溫差較小，可視為一個溫度較平均的熱源，則熱源的直徑約為低溫端的熱電偶的測溫直徑的6倍。

用紅外測溫探頭5測不銹鋼圓盤的溫度，從加熱開始計時，50秒后由紅外測溫探頭測得不銹鋼圓盤溫度上升到1000℃以上，加熱30分鐘后停止加熱。圖2為紅外測溫探頭測得的不銹鋼圓盤的表面溫度曲線。

用XMTA數(shù)顯調(diào)節(jié)儀顯示熱電偶測得的溫度，記錄不同加熱時間下的熱電偶的溫度，保溫材料的隔熱測試結(jié)果見表2。

表2

結(jié)果顯示，與對比例1相比，根據(jù)實施例1的被測材料的一面在1100℃加熱30分鐘的條件下，非加熱面的溫度只升高了3℃(從22℃升高到25℃)，說明根據(jù)本發(fā)明的高效節(jié)能保溫材料具有良好的隔熱性能。

3、保溫材料的阻燃性能測試

將實施例1-3和對比例1-3制備的保溫材料分別做成125mm×13mm×1.5mm的試片。

按照UL-94測試標(biāo)準(zhǔn)測試保溫材料的阻燃性。測試結(jié)果見表3。

表3

結(jié)果顯示，由于使用了阻燃劑，根據(jù)本發(fā)明的保溫材料具有極佳的阻燃性。

本發(fā)明保溫材料主要適用于各種鍋爐，尤其火力發(fā)電廠鍋爐本體、熱力系統(tǒng)的密封保溫，鍋爐煙風(fēng)道、冷卻系統(tǒng)的密封保溫，汽輪機本體上下缸的密封保溫，各種高低溫加熱器、除氧器、壓力容器、水箱、高低溫管道、閥門、旋轉(zhuǎn)體震動設(shè)備的密封保溫；同時也適用于石油行業(yè)的煉油爐本體的保溫；各種焦化廠、化工廠、冶金、建筑等行業(yè)的保溫等。