[发明专利]一种低维SiO2高强度轻质保温材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种低维SiO₂高强度轻质保温材料及其制备方法。以粒度为300～500nm的二氧化硅微粉和粒度为100～200nm的二氧化硅微粉为主要原料，CaO‑MgO‑SiO₂质耐火纤维为增强材料得到低维SiO₂高强度轻质保温材料，在该材料表面设超细无机纤维喷涂胶，再通过低温烧成得到轻量化保温材料。以副产品二氧化硅微粉为主要原料，以对人体无害的生物质可溶性纤维为增强材料，在砖坯表面设置喷涂胶提高了砖坯的强度，降低了成型压力增加了砖坯内部空隙率，降低了保温材料的导热率；低温烧成，提高了制品强度，且不改变保温材料的微孔结构，不增加高温工作时导热率，防止了保温砖吸潮水化的发生，进一步增加了保温性能。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种低维SiO₂高强度轻质保温材料及其制备方法。

技术背景

随着资源的不断消耗，能源问题越来越显著，人类对节约能源和保护环境的要求越来越高。耐火材料作为高温窑炉工业中的关键材料，其导热性能对高温工业行业的节能减排起着决定性的作用，其中轻质保温耐火材料充当窑炉保温层更是具有重要的意义。

目前轻质保温耐火材料主要有耐火纤维和硅酸钙板等，低温时耐火纤维、硅酸钙制品的导热系数较低(常温下、耐火纤维的导热系数为0.03W/m·k，硅酸钙制品的导热系数为 0.06W/m·k)，随着温度的升高两者的导热系数不断增加，高温时导热系数会较高(如在600℃时，耐火纤维的导热系数为0.2W/m·k，硅酸钙制品的导热系数为0.7W/m·k)。因此，该类轻质保温材料随着温度的升高其导热系数增加很明显，在温度稍高的环境中应用时无法达到要求的保温效果。

众所周知，在材料内部引入微孔/纳米孔时，利用该微孔结构可有效降低气体分子的导热系数并减少材料内部的对流传导传热，高温下该作用体现的更加明显，因此在较高温度环境下该种材料的导热系数不会出现大幅度的提高，能够较好的防止高温下热量的散失。基于该原理，现有保温隔热材料集中向微孔材料发展，例如采用二氧化硅气凝胶与增强纤维制备的隔热毡保温材料，其利用二氧化硅气凝胶中的纳米孔结构有效降低材料的导热系数，并增强其隔音效果，在建筑材料领域广泛应用，但是其采用的二氧化硅气凝胶属于合成原料，制备工艺复杂，生产成本高，耐火材料领域鲜有应用；例如采用纳米孔硅质粉末与增强纤维及其他外加剂制备的复合隔热材料，其利用硅质粉末的纳米孔结构提高材料的保温性能，但是这种材料使用温度较低，如通常使用在600℃左右，且该温度下导热系数在0.05W/m·k左右，仍然不能满足在较高环境下的使用，同时所用的纳米孔硅质粉末实际为溶胶凝胶等化学方法合成块体多孔二氧化硅制得。因此，目前在耐火材料领域采用二氧化硅气凝胶、纳米孔硅质材料及纤维制备的保温材料存在制备工艺复杂、生产成本较高的问题，同时在诸多温度较高的场合如水泥窑热风管道等使用时其导热系数仍然较高，不能完全满足节能减排的需要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种低维SiO₂高强度轻质保温材料，该材料以冶炼硅铁合金或金属硅的副产品零维二氧化硅微粉为主要原料，生物可溶性纤维为增强材料，并采用超细无机纤维喷涂胶为表面结构增强剂，制备得到的保温材料导热系数低、高温使用过程中不会出现导热系数增大的情况；且保温材料的结构强度高、能够有效防止砖坯的破损；

本发明还提供了一种低维SiO₂高强度轻质保温材料及其制备方法，该方法在低压成型压力的条件下采用低温烧成，使得制备的保温材料更加轻量化、明显提升其保温性能，并且强度更大。

本发明是通过以下技术方案实现的

一种低维SiO₂高强度轻质保温材料，所述的低维SiO₂高强度轻质保温材料由以下重量百分含量的原料制备而成：

粒度为300～500nm的二氧化硅微粉：40～55％；