纳米微孔绝热板及其制备方法 [0002] 传统上将室温（25°C)导热系数小于0. 23W/m*k的材料成为绝热材料。绝热材 料被广泛应用于工业窑炉中，窑炉设备是投资大、耗能大的关键设施，一般占工业能耗的 5(Γ60%，其性能的优劣直接影响能耗高低和产品的质量，其炉衬材料一般采用聚苯泡沫保 温板、聚氨酯保温板、陶瓷纤维（即硅酸铝纤维）和聚苯板等，聚苯板是由聚苯乙烯泡沫塑料 经破碎而成的颗粒，经水泥、水、以及相应的助剂等材料，经加工而成的隔热材料。这些材料 耐高温性能差，绝热性能欠佳，易老化、开裂，陶瓷纤维的导热率较高；还有如美国专利US 6468205采用至少一层气凝胶颗粒层和至少另外一层间隔物组成，气凝胶颗粒层为气凝胶 颗粒层与粘接剂混合成型，所制备的多层材料具有较低的导热系数，但由于气凝胶粉体强 度不足，必须包覆使用，实用性欠佳。
[0003] 为解决上述问题，本发明提供一种导热系数低、且易于切割成型的纳米微孔绝热 板及其制备方法。 [0004] 本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：纳米微孔绝热板，由高岭土、白炭黑 和纳米级310 2粉、聚丙烯纤维、耐火纤维棉和粘接剂组成，各原料的重量占原料总重量的 百分比为：高岭土 2(Γ35%，白炭黑和纳米级Si02粉5(Γ65%，聚丙烯纤维5?15%，耐火纤维棉 3~5%，粘接剂5~10%，其中，高岭土的细度为320目筛余< 5%，白炭黑和纳米级Si02粉的重 量比例为1:1，纳米级Si02粉的粒径为l(T20nm，白炭黑的粒径为2(T60nm。 [0005] 上述高岭土的化学组成为：A1203 彡 42%，Fe203 彡 0· 8%，Ti02 彡 1. 0%，R20 彡 1. 0%。
[0006] -种纳米微孔绝热板的制备方法，利用纳米复合工艺生产出纳米微孔绝热板，包 括以下步骤：步骤一、按照上述配比称取各原料，备用； 步骤二、将步骤一称取的高岭土、聚丙烯纤维和白炭黑混合后，再依次加入步骤一称取 的耐火纤维棉和纳米级Si02粉，混合均匀，备用； 步骤三、将步骤二的混合物料投入研磨机中研磨1. 5?2h，然后将研磨物料和步骤一称 取的粘接剂加入到混炼机中进行混炼l(Tl5min ; 步骤四、将混炼后的物料装入弹性模具中，将封闭后的弹性模具置于内压力为 20(T240MPa的容器中加压2~3min，在弹性模具中制得所需的板体，将成型后的板体送入窑 头温度为15°C、窑尾温度为85°C的窑炉中匀速烘干48h ; 步骤五、将烘干后的板体用平板机切割后，通过封装机包装后裁边、拣选入库。
[0007] 上述制备方法制得的是一种高性能的绝热板，质量较轻，导热系数低，保温效果相 当于常规聚苯板的5倍，挤塑板的4倍，聚氨酯的2. 8倍，是基于纳米微孔原理制备而成的 窑炉专用材料。
[0008] 本发明的纳米微孔绝热板由高岭土、白炭黑和纳米级Si02粉、聚丙烯纤维、耐火纤 维棉和粘接剂制成，利用高岭土和白炭黑形成纳米机制两个组成部分，通过磨制、混料和等 静压成型制成半成品，并经烘干、切割和包装后制成成品。其中，白炭黑和纳米级Si0 2粉的 纳米颗粒级配，使得二者在成品中均匀的分散，二氧化硅表面的化学键相互结合，并形成链 状纳米微孔结构，由不同粒径的二氧化硅纳米颗粒形成不同结构的纳米颗粒链最终相互混 合成型，这些纳米颗粒链能够改变红外线在其颗粒表面的折射方向；而且二氧化硅微小颗 粒的堆积，形成一些封闭的空间，阻止气体分子将热量通过运动传递。原料中以聚丙烯纤维 作为有机添加剂，使所制得的成品具有阻燃作用。
[0009] 有益效果：其一、本发明利用白炭黑和纳米级5102粉，形成链状的纳米微孔结 构，一方面能够延长热量的传导路径和热福射，另一方面，封闭微孔结构能够抑制气体分 子的碰撞和对流。其二、由于纳米微孔结构延长了热量的传导路径，纳米微孔结构根据固 体传导率与穿过传导路径的面积成正比、与传导路径的直径成反比这两个原理，可得到较 低的固体传导率，该微孔结构能够提供产品的绝热性能，其导热率仅为陶瓷纤维的三分之 一。其三、所制得的纳米微孔绝热板，200°C时导热系数< 0. 020W/m. k，400°C时导热系数 彡 0· 022W/m. k，600°C 时导热系数彡 0· 024W/m. k，800°C 时导热系数彡 0· 028W/m. k，1000°C 时导热系数< 〇. 〇35W/m. k，800°C时的加热线收缩< 1. 9%，加热线收缩小而均匀；而且使用 过程不易氧化、掉渣，热稳定性好。其四、安装使用方便，易于切割成型。


[0010] 纳米微孔绝热板，由高岭土、白炭黑和纳米级Si02粉、聚丙烯纤维、耐火纤维棉和 粘接剂组成，各原料的重量占原料总重量的百分比为：高岭土 2(Γ35%，骨料5(Γ65%，聚丙烯 纤维5~15%，耐火纤维棉：Γ5%，粘接剂5~10%，其中，高岭土的细度为320目筛余< 5%，白炭 黑和纳米级Si02粉的重量比例为1: 1，纳米级Si02粉的粒径为l(T20nm，，白炭黑的粒径为 2(T60nm，炭黑和纳米级Si0 2粉的化学成分为：Si02彡99%。
[0011] 进一步的，上述高岭土的组成成分及各成分的重量百分比为：A1203彡42%， Fe203 < 0· 8%，Ti02 < 1. 0%，R20 < 1. 0%。
[0012] 本发明所制得的纳米微孔绝热板，是一种耐高温纳米微孔隔热材料，微粉状高岭 土具有良好的可塑性和粘结性，聚丙烯纤维和耐火纤维棉可增加绝热板的强度。
[0013] 实施例1 纳米微孔绝热板，按重量百分比，由20%的高岭土、65%的白炭黑和纳米级Si02粉、5% 的聚丙烯纤维、5%的耐火纤维棉和5%的粘接剂组成，其中，高岭土的细度为320目筛余 彡5%，白炭黑和纳米级Si02粉的重量比例为1:1，所述高岭土的化学组成为：A1 203彡42%， Fe203 < 0· 8%，Ti02 < 1. 0%，R20 < 1. 0%。
[0014] 纳米微孔绝热板的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照上述配比称取各原料， 备用； 步骤二、将步骤一称取的高岭土、聚丙烯纤维和白炭黑混合后，再依次加入步骤一称取 的耐火纤维棉和纳米级Si02粉，混合均匀，备用； 步骤三、将步骤二的混合物料投入研磨机中研磨2h，然后将研磨物料加入到混炼机中 进行混炼15min，混炼的过程加入步骤一所称取的粘接剂； 步骤四、将混炼后的物料通过等静压成型法制得所需的板体，将成型后的板体送入窑 头温度为15°C、窑尾温度为85°C的窑炉中匀速烘干48h ; 步骤五、将烘干后的板体用平板机运载切割，通过封装机包装后裁边、拣选入库。
[0015] 上述步骤四中，等静压成型法是将混炼后的物料装入弹性模具内，将弹性模具口 封闭严紧，置于高压容器内，然后将高压容器入口封闭，用超高压泵打入加压介质油，使容 器内压力升高到20(T240MPa，高压器内的液体介质对弹性模具从各个方向均匀加压，在 2~3min后，再将加压介质油放出，然后打开设备容器口，从弹性模具中取出成型好的板体。
[0016] 实施例2 纳米微孔绝热板，按重量百分比，由24%的高岭土、55%的白炭黑和纳米级Si02粉、10% 的聚丙烯纤维、4%的耐火纤维棉和7%的粘接剂组成，其中，高岭土的细度为320目筛余 彡5%，白炭黑和纳米级Si02粉的重量比例为1:1，所述高岭土的化学组成为：A1 203彡42%， Fe203 < 0· 8%，Ti02 < 1. 0%，R20 < 1. 0%。
[0017] 纳米微孔绝热板的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照上述配比称取各原料， 备用； 步骤二、将步骤一称取的高岭土、聚丙烯纤维和白炭黑混合后，再依次加入步骤一称取 的耐火纤维棉和纳米级Si02粉，混合均匀，备用； 步骤三、将步骤二的混合物料投入研磨机中研磨2h，然后将研磨物料和步骤一称取的 粘接剂加入到混炼机中进行混炼15min ; 步骤四、将混炼后的物料装入弹性模具中，将封闭后的弹性模具置于内压力为230MPa 的容器中加压3min，在弹性模具中制得所需的板体，将成型后的板体送入窑头温度为 15°C、窑尾温度为85°C的窑炉中匀速烘干48h ; 步骤五、将烘干后的板体用平板机运载切割，通过封装机包装后裁边、拣选入库。
[0018] 所制得的纳米微孔绝热板，具有热导率低，加热线性收缩小而均匀，无氧化，不掉 渣，热稳定性好、绝热效果好、质轻等质量特性。本产品运用纳米技术，适量加入聚丙烯纤维 与耐火纤维棉配以有机添加剂，混合均匀，与最常用的硅酸铝纤维相比，它的导热率只有后 者的1/3。因此非常适合绝热要求高，空间要求紧凑的各种热工设施。另外，微孔技术的革 新能更好的提高制品的绝热性能，降低制品的热导率。
[0019] 实施例3 纳米微孔绝热板，按重量百分比，由35%的高岭土、50%的白炭黑和纳米级Si02粉、6% 的聚丙烯纤维、3%的耐火纤维棉和6%的粘接剂组成，其中，耐火粘土的细度为320目筛余 彡5%，白炭黑和纳米级Si02粉的重量比例为1:1，所述高岭土的化学组成为：A1 203彡42%， Fe203 < 0· 8%，Ti02 < 1. 0%，R20 < 1. 0%。
[0020] 纳米微孔绝热板的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照上述配比称取各原料， 备用； 步骤二、将步骤一称取的高岭土、聚丙烯纤维和白炭黑混合后，再依次加入步骤一称取 的耐火纤维棉和纳米级Si02粉，混合均匀，备用； 步骤三、将步骤二的混合物料投入研磨机中研磨2h，然后将研磨物料和步骤一称取的 粘接剂加入到混炼机中进行混炼15min ; 步骤四、将混炼后的物料装入弹性模具中，将封闭后的弹性模具置于内压力为240MPa