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CN107415362B - 一种隔热强的硅酸铝纤维耐火毡 - Google Patents

一种隔热强的硅酸铝纤维耐火毡 Download PDF

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CN107415362B CN201710528041.1A CN201710528041A CN107415362B CN 107415362 B CN107415362 B CN 107415362B CN 201710528041 A CN201710528041 A CN 201710528041A CN 107415362 B CN107415362 B CN 107415362B
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Abstract

本发明属于耐火材料技术领域，具体公开了一种隔热强的硅酸铝纤维耐火毡，将硅酸铝纤维毡置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸渍后干燥，再在两侧分别连接耐热层，然后置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中再次浸渍后干燥而成，硅酸铝纤维毡经改性硅酸铝纤维编织而成，改性硅酸铝纤维由高岭土粉体、氧化铝、钛白粉、分散剂、纳米二氧化硅气凝胶、聚酰亚胺树脂、硅烷偶联剂、磷酸铝粘结剂、水制成。纳米二氧化硅气凝胶浆液由硅藻土、活性白土、纳米二氧化硅气凝胶、水制成。本发明的硅酸铝纤维耐火毡形成多层隔热防护，具有良好的隔热性能，既满足设备保温、防火的需求，又避免了耐火毡外表面的温度过高造成操作人员烫伤或者损害接触的物品。

Description

一种隔热强的硅酸铝纤维耐火毡
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种隔热强的硅酸铝纤维耐火毡。
背景技术
耐火毡为以耐火纤维为原料、加入结合剂后经加压成型制成的隔热耐火纤维制品，根据使用结合剂的品种和生产工艺不同，可以分为耐火纤维湿法毡、耐火纤维干法毡以及耐火纤维湿毡，可以用于各种热工装备的绝热保温、各种工业窑炉、锅炉、石化裂解炉的内衬，以及热力管道绝热保温、高层建筑隔热保温、吸音、防火。耐火毡虽然可以起到耐火保温的效果，但是大部分的耐火毡存在隔热性能一般或不足的问题，隔热性能不好会造成两方面的问题，首先不能起到有效的保温作用，其次耐火毡的表面容易烫伤操作人员或者接触的物品。
中国专利2010105805583，专利名称一种耐火隔热湿毡及其生产工艺，申请日期2012年12月9日公开了由无机纤维毯毡与无机粘合剂制备的耐火隔热湿毡以及制备方法，湿毡方便弯曲，湿态强度好，但是没有解决隔热效果一般或不足的问题。
发明内容
针对现有耐火毡存在隔热性能一般或不足的问题，本发明的目的在于提供一种隔热性强的硅酸铝纤维耐火毡，具有良好的隔热性能，既满足设备保温、防火的需求，又避免了耐火毡外表面的温度过高造成操作人员烫伤或者损害接触的物品。
本发明提供如下的技术方案：
一种隔热强的硅酸铝纤维耐火毡，所述硅酸铝纤维耐火毡以硅酸铝纤维毡为基体，将硅酸铝纤维毡置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸渍后干燥，再在两侧分别连接耐热层，然后置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中再次浸渍后干燥而成。
作为本发明的一种改进，硅酸铝纤维毡经改性硅酸铝纤维编织而成，所述改性硅酸铝纤维由以下重量份的组份制备而成：高岭土粉体100～126份、氧化铝8～14份、钛白粉2～6份、分散剂5～10份、纳米二氧化硅气凝胶20～36份、聚酰亚胺树脂8～12份、硅烷偶联剂2～7份、磷酸铝粘结剂4～8份、水200～300份。
作为本发明的一种改进，所述改性硅酸铝纤维经以下过程制备而成：（1）向水中加入高岭土粉体、氧化铝、钛白粉、磷酸铝粘结剂制成悬浮浆液；（2）添加磷酸调节悬浮浆液的pH值至4～6，加热至40～50℃保持16～24小时；（3）向悬浮浆液中加入硅烷偶联剂、纳米二氧化硅气凝胶、聚酰亚胺树脂、分散剂搅匀得混合浆液；（4）加热混合浆液至400～450℃得到熔融料液，经纺丝得到改性硅酸铝纤维。
作为本发明的一种改进，所述高岭土粉体研磨后经800～1000目的筛网过筛，再经600～800 ℃煅烧2～4小时处理后使用。
作为本发明的一种改进，所述纳米二氧化硅气凝胶浆液由以下过程制备而成：分别研磨硅藻土、活性白土经600～1000目筛网过筛，将重量份的硅藻土21～29份、活性白土10～16份与纳米二氧化硅气凝胶36～50份、水200～300份混匀制成纳米二氧化硅气凝胶浆液。
作为本发明的一种改进，所述耐热层由高硅氧玻璃纤维与改性硅酸铝纤维按质量比为100:43～57混编而成，高硅氧玻璃纤维中的二氧化硅含的质量含量为68%～79%。
作为本发明的一种改进，所述硅酸铝纤维耐火毡由以下过程制备而成：将硅酸铝纤维毡置于20～30℃的纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸泡4～7小时，再置于通风环境中阶段保温干燥，然后经高硅氧玻璃纤维与耐热层缝接，再次置于20～30℃的纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸泡4～7小时，然后置于通风环境中阶段保温干燥。
作为本发明的一种改进，阶段保温干燥的通风速率为3～6m/s，各保温阶段的温度分别为：300℃/60～90分钟、500℃/2～4小时、700℃/60～90分钟，然后自然降温。
本发明的硅酸铝纤维耐火毡以改性硅酸铝纤维编织的硅酸铝纤维毡为基体，经纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸渍后干燥，再在两侧分别连接耐热层，然后置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中再次浸渍干燥而成。首先改性硅酸铝纤维制备中以高岭土粉体、氧化铝、钛白粉为无机耐火材料，耐火性能高，同时添加聚酰亚胺树脂、纳米二氧化硅气凝胶进行改性增强隔热性能。聚酰亚胺树脂可以耐400 ℃的高温，经钛白粉作为分散剂与高岭土粉体充分混匀，并在硅烷偶联剂的作用下在高岭土粉体表面形成交联网状层结构，具有良好的隔热保温效果。纳米二氧化硅气凝胶具有良好的粘结作用，强化改性硅酸铝纤维的强度，同时纳米二氧化硅气凝胶具有极高的孔隙率与极低的热导率，将其添加到改性硅酸铝纤维中强化聚酰亚胺树脂的隔热保温效果。其次经纳米二氧化硅气凝胶浆液浸渍后在硅酸铝纤维毡两侧形成隔热浸渍层，纳米二氧化硅气凝胶浆液中的硅藻土、活性白土具有丰富的孔洞结构，并在纳米二氧化硅气凝胶的粘结，使隔热浸渍层中形成充满空气的隔热孔，从而强化改性硅酸铝纤维的隔热效果。再次在浸渍后的硅酸铝纤维毡两侧连接耐热层，耐热层中的高硅氧玻璃纤维强化硅酸铝纤维毡的耐热耐火性能，而改性硅酸铝纤维与再次浸渍形成的隔热浸渍层具有进一步强化隔热效果，从而使硅酸铝纤维毡形成多层隔热防护，使耐火毡外表面与接触窑炉、工业炉等的内表面之间在正常使用中形成30～80℃的温差，具有良好的耐热保温作用，同时避免耐火毡外表面的温度过高造成操作人员烫伤或者损害接触的物品。
本发明的有益效果如下：
本发明的隔热性强的硅酸铝纤维耐火毡，由内而外形成多层隔热防护，具有良好的隔热性能，既满足设备保温、防火的需求，又避免了耐火毡外表面的温度过高造成操作人员烫伤或者损害接触的物品。
具体实施方式
下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。
如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
实施例1
一种隔热强的硅酸铝纤维耐火毡，以硅酸铝纤维毡为基体，将硅酸铝纤维毡置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸渍后干燥，然后在两侧分别连接耐热层，然后置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中再次浸渍干燥而成。
其中硅酸铝纤维毡优选经改性硅酸铝纤维编织而成；纳米二氧化硅气凝胶浆液优选由以下过程制备而成：分别研磨硅藻土、活性白土并经700目筛网过筛，将硅藻土21g、活性白土10g与纳米二氧化硅气凝胶36g、水200g混匀制成纳米二氧化硅气凝胶浆液；耐热层优选由高硅氧玻璃纤维与改性硅酸铝纤维按质量比为100:43混编而成，高硅氧玻璃纤维中的二氧化硅含的质量含量为68%。
改性硅酸铝纤维优选由以下过程制备而成：（1）研磨高岭土粉体并经800目的筛网过筛，然后600 ℃煅烧2小时；（2）向200g水中加入高岭土粉体100g、氧化铝8g、钛白粉2g、磷酸铝粘结剂4g制成悬浮浆液；（3）添加磷酸调节悬浮浆液的pH值至4，加热至40℃保持16小时；（4）向悬浮浆液中加入分散剂5g、纳米二氧化硅气凝胶20g、聚酰亚胺树脂8g、硅烷偶联剂2g搅匀得混合浆液；（5）加热混合浆液至400℃得到熔融料液，然后送入纺丝装置中以300m/min的速率纺丝得到改性硅酸铝纤维。
硅酸铝纤维耐火毡的优选制备过程如下：将硅酸铝纤维毡置于20℃的纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸泡4小时，再置于通风环境中阶段保温干燥，然后经高硅氧玻璃纤维与耐热层缝接，再次置于20℃的纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸泡4小时，然后置于通风环境中阶段保温干燥，优选的通风速率为3m/s，各保温阶段的温度分别为：300℃/60分钟、500℃/2小时、700℃/60分钟，然后自然降温。
由上述方法制备的硅酸铝纤维耐火毡的导热系数为0.35±0.2W/（m·k），隔热性良好。
实施例2
一种隔热强的硅酸铝纤维耐火毡，以硅酸铝纤维毡为基体，将硅酸铝纤维毡置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸渍后干燥，然后在两侧分别连接耐热层，然后置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中再次浸渍干燥而成。
其中硅酸铝纤维毡优选经改性硅酸铝纤维编织而成；纳米二氧化硅气凝胶浆液优选由以下过程制备而成：分别研磨硅藻土、活性白土并经900目筛网过筛，将硅藻土25g、活性白土23g与纳米二氧化硅气凝胶43g、水250g混匀制成纳米二氧化硅气凝胶浆液；耐热层优选由高硅氧玻璃纤维与改性硅酸铝纤维按质量比为100:50混编而成，高硅氧玻璃纤维中的二氧化硅含的质量含量为72%。
改性硅酸铝纤维优选由以下过程制备而成：（1）研磨高岭土粉体并经900目的筛网过筛，然后700 ℃煅烧3小时；（2）向250g水中加入高岭土粉体113g、氧化铝11g、钛白粉4g、磷酸铝粘结剂6g制成悬浮浆液；（3）添加磷酸调节悬浮浆液的pH值至5，加热至45℃保持20小时；4）向悬浮浆液中加入分散剂7.5g、纳米二氧化硅气凝胶28g、聚酰亚胺树脂10g、硅烷偶联剂4.5g搅匀得混合浆液；（5）加热混合浆液至420℃得到熔融料液，然后送入纺丝装置以360 m/min的速率纺丝得到改性硅酸铝纤维。
硅酸铝纤维耐火毡的优选制备过程如下：将硅酸铝纤维毡置于25℃的纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸泡6小时，再置于通风环境中阶段保温干燥，然后经高硅氧玻璃纤维与耐热层缝接，再次置于25℃的纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸泡6小时，然后置于通风环境中阶段保温干燥，优选的通风速率为5m/s，各保温阶段的温度分别为：300℃/75分钟、500℃/3小时、700℃/75分钟，然后自然降温。
由上述方法制备的硅酸铝纤维耐火毡的导热系数为0.35±0.2W/（m·k），隔热性良好。
实施例3
一种隔热强的硅酸铝纤维耐火毡，以硅酸铝纤维毡为基体，将硅酸铝纤维毡置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸渍后干燥，然后在两侧分别连接耐热层，然后置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中再次浸渍干燥而成。
其中硅酸铝纤维毡优选经改性硅酸铝纤维编织而成；纳米二氧化硅气凝胶浆液优选由以下过程制备而成：分别研磨硅藻土、活性白土并经1000目筛网过筛，将硅藻土29g、活性白土16g与纳米二氧化硅气凝胶50g、水300g混匀制成纳米二氧化硅气凝胶浆液；耐热层优选由高硅氧玻璃纤维与改性硅酸铝纤维按质量比为100: 57混编而成，高硅氧玻璃纤维中的二氧化硅含的质量含量为79%。
改性硅酸铝纤维优选由以下过程制备而成：（1）研磨高岭土粉体并经1000目的筛网过筛，然后800 ℃煅烧4小时；（2）向300g水中加入高岭土粉体126g、氧化铝14g、钛白粉6g、磷酸铝粘结剂8g制成悬浮浆液；（3）添加磷酸调节悬浮浆液的pH值至6，加热至50℃保持24小时；4）向悬浮浆液中加入分散剂10g、纳米二氧化硅气凝胶36g、聚酰亚胺树脂12g、硅烷偶联剂7g搅匀得混合浆液；（5）加热混合浆液至450℃得到熔融料液，然后送入纺丝装置在200～230℃下纺丝得到改性硅酸铝纤维。
硅酸铝纤维耐火毡的优选制备过程如下：将硅酸铝纤维毡置于30℃的纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸泡7小时，再置于通风环境中阶段保温干燥，然后经高硅氧玻璃纤维与耐热层缝接，再次置于30℃的纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸泡7小时，然后置于通风环境中阶段保温干燥，优选的通风速率为6m/s，各保温阶段的温度分别为：300℃/90分钟、500℃/4小时、700℃/90分钟，然后自然降温。
由上述方法制备的硅酸铝纤维耐火毡的导热系数为0.35±0.2W/（m·k），隔热性良好。

Claims (5)

1.一种隔热强的硅酸铝纤维耐火毡，其特征在于，所述硅酸铝纤维耐火毡以硅酸铝纤维毡为基体，将硅酸铝纤维毡置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸渍后干燥，再在两侧分别连接耐热层，然后置于纳米二氧化硅气凝胶浆液中再次浸渍后干燥而成；
硅酸铝纤维毡经改性硅酸铝纤维编织而成，所述改性硅酸铝纤维由以下重量份的组份制备而成：高岭土粉体100～126份、氧化铝8～14份、钛白粉2～6份、分散剂5～10份、纳米二氧化硅气凝胶20～36份、聚酰亚胺树脂8～12份、硅烷偶联剂2～7份、磷酸铝粘结剂4～8份、水200～300份；
所述纳米二氧化硅气凝胶浆液由以下过程制备而成：分别研磨硅藻土、活性白土经600～1000目筛网过筛，将重量份的硅藻土21～29份、活性白土10～16份与纳米二氧化硅气凝胶36～50份、水200～300份混匀制成纳米二氧化硅气凝胶浆液；
所述耐热层由高硅氧玻璃纤维与改性硅酸铝纤维按质量比为100:43～57混编而成，高硅氧玻璃纤维中的二氧化硅含的质量含量为68％～79％。
2.根据权利要求1所述的隔热强的硅酸铝纤维耐火毡，其特征在于，所述改性硅酸铝纤维经以下过程制备而成：(1)向水中加入高岭土粉体、氧化铝、钛白粉、磷酸铝粘结剂制成悬浮浆液；(2)添加磷酸调节悬浮浆液的pH值至4～6，加热至40～50℃保持16～24小时；(3)向悬浮浆液中加入硅烷偶联剂、纳米二氧化硅气凝胶、聚酰亚胺树脂、分散剂搅匀得混合浆液；(4)加热混合浆液至400～450℃得到熔融料液，经纺丝得到改性硅酸铝纤维。
3.根据权利要求2所述的隔热强的硅酸铝纤维耐火毡，其特征在于，所述高岭土粉体研磨后经800～1000目的筛网过筛，再经600～800℃煅烧2～4小时处理后使用。
4.根据权利要求1所述的隔热强的硅酸铝纤维耐火毡，其特征在于，所述硅酸铝纤维耐火毡由以下过程制备而成：将硅酸铝纤维毡置于20～30℃的纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸泡4～7小时，再置于通风环境中阶段保温干燥，然后经高硅氧玻璃纤维与耐热层缝接，再次置于20～30℃的纳米二氧化硅气凝胶浆液中浸泡4～7小时，然后置于通风环境中阶段保温干燥。
5.根据权利要求4所述的隔热强的硅酸铝纤维耐火毡 ，其特征在于，阶段保温干燥的通风速率为3～6m/s，各保温阶段的温度分别为：300℃/60～90分钟、500℃/2～4小时、700℃/60～90分钟，然后自然降温。
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