[发明专利]一种硅酸铝纤维与气凝胶粉体复合隔热材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔热材料，本发明也涉及一种隔热材料的制备方法。具体地说是一种低热导率的复合隔热材料及制备方法。

背景技术

随着超高速飞行器以及大功率发动机等高技术装备的发展，隔热问题越来越成为人们关注的热点，也成为制约高技术设备发展的关键因素之一。另一方面，对于许多工业设备采用低热导率的隔热材料，也将会改善工作环境，节约能源，降低消耗[杨海龙等，硅酸铝纤维增强纳米孔材料的制备与表征，材料工程，2007（7）]。

目前，在500℃使用的纤维类隔热材料主要是硅酸铝陶瓷纤维制品，包括纤维棉、纤维毡、纤维毯、纤维纸、纤维绳等[张娜等，硅酸铝纤维复合隔热材料的研制，陶瓷，2009（5）]。这类材料的特点是具有稳定的隔热性能和耐化学侵蚀性。然而，硅酸铝纤维制品的热导率、容重相对较高，不能满足许多应用场含的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低热导率的硅酸铝纤维与气凝胶粉体复合隔热材料。本发明的目的还在于提供一种节能、环保、高效、简单的硅酸铝纤维与气凝胶粉体复合隔热材料的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的硅酸铝纤维与气凝胶粉体复合隔热材料由按质量计为55-70份的硅酸铝纤维、5-25份的气凝胶粉体、5-30份的结合剂和2-10份的助剂制成；所述结合剂为聚合氯化铝、或硅酸钠，或聚合氯化铝与硅溶胶复配混合物；所述助剂为KH550型或/和KH570型硅烷偶联剂助剂。

所述气凝胶粉体的孔径为40-100nm。所述气凝胶为二氧化硅气凝胶，作为隔热添加剂。

所述聚合氯化铝与硅溶胶复配混合物的质量比为1:5-30。

本发明的硅酸铝纤维与气凝胶粉体复合隔热材料的制备方法为：

（1）将硅酸铝纤维经水洗分离晶渣、粉碎机粉碎纤维、打浆机打浆、纤维疏解器疏解预处理后，加入水中，搅拌，形成浆料后倒入抄片器中；

（2）在浆料中加入气凝胶粉体，在搅拌的同时依次加入结合剂、助剂，浆料逐渐形成絮状物，当浆料中液体由浑浊变为清澈时，将絮状物从抄片器中抄出；

（3）将抄出的絮状物成型，烘干得到硅酸铝纤维与气凝胶粉体复合隔热材料。

所述结合剂为聚合氯化铝、或硅酸钠，或聚合氯化铝与硅溶胶的质量比为1:5-30的复配混合物。

所述助剂为KH550型或/和KH570型硅烷偶联剂助剂。

所述气凝胶粉体的孔径为40-100nm。所述气凝胶为二氧化硅气凝胶，作为隔热添加剂。

所述成型根据需要可选择板型、块型，制得复合隔热材料纤维扳或复合隔热材料纤维块体。

该发明制备的隔热保温材料先通过制浆造纸加工工艺实验方法前处理，即利用制浆、配浆、成型、烘干等工序，然后再经微波加热的干燥方法制备导热系数较低且具有耐高温隔热性能的硅酸铝纤维复合板。

本发明利用气凝胶低热导率特性，与硅酸铝纤维复合形成低热导率、轻质复合高温隔热材料。本发明隔热材料的低热导率特性是通过添加气凝胶粉体（孔径40-100nm）而实现的，本发明的低热导率复合高温隔热材料是以硅酸铝纤维为基材，以气凝胶粉体（孔径40-100nm）为添加剂，通过加入结合剂和助剂，经过制浆、配浆、成型、烘干等工序，制成的隔热材料。

与现有技术相比，使用气凝胶粉体与硅酸铝纤维复合达到增韧效果，避免气凝胶脆性大；造纸抄造工艺流程替代避免溶胶凝胶超临界传统工艺复杂工艺的高成本制备方法；该发明节能、环保、高效、简化加工工艺。

本发明的材料具有低热导率、质轻、成本低的特点，原来常温常压热导率0.0253W/(m.K)使用本发明可达0.0164W/(m.K)，200在200-500℃的热导率为0.03-0.09W/(m.K)，可以在500℃下使用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。

实施例1.一种低热导率复合高温隔热材料的组分如下：硅酸铝纤维59份，气凝胶粉体（孔径45nm）15份，聚合氯化铝、或硅酸钠、或聚合氯化铝与硅溶胶复配混合物（1:5-30）结合剂30份，KH550硅烷偶联剂助剂6份，均为质量计。

制备方法如下：

将硅酸铝纤维59份经手工水洗分离晶渣、粉碎机粉碎纤维、打浆机打浆、纤维疏解器疏解等预处理后，加入100份水中，搅拌，形成浆料后倒入抄片器中；