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CN108298920A - 隔热材料组合物、隔热圈及其制备方法、及烹饪电器 - Google Patents

隔热材料组合物、隔热圈及其制备方法、及烹饪电器 Download PDF

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CN108298920A
CN108298920A CN201810323959.7A CN201810323959A CN108298920A CN 108298920 A CN108298920 A CN 108298920A CN 201810323959 A CN201810323959 A CN 201810323959A CN 108298920 A CN108298920 A CN 108298920A
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张兵
陈展传
覃孟科
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Zhongshan City Electrical Appliance Technology Co Ltd Hainai
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Zhongshan City Electrical Appliance Technology Co Ltd Hainai
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    • C04B28/04—Portland cements
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Abstract

本发明公开一种隔热材料组合物、一种隔热圈的制备方法、由该隔热圈的制备方法制得的隔热圈、及应用该隔热圈的烹饪电器，其中，按重量百分比计，所述隔热材料组合物包括气相法二氧化硅，20％‑50％；硅酸盐矿物质，5％‑40％；水泥，5％‑30％。本发明的技术方案的隔热圈具有隔温效果和强度较好的优点。

Description

隔热材料组合物、隔热圈及其制备方法、及烹饪电器
技术领域
本发明涉及隔热材料技术领域，特别涉及一种隔热材料组合物、一种隔 热圈的制备方法、由该隔热圈的制备方法制得的隔热圈、及应用该隔热圈的 烹饪电器。
背景技术
为了减小电陶炉中高温的发热盘对底壳的影响，一般会在底壳内，也即 发热盘的周边缘设置隔热圈，其中，隔热圈通常是由多种耐火材料经过搅拌 混合、压制、烘烤等方法加工成型得到的，然而，在隔热圈的制备中，往往 会因为原材料的选择不当或是使用配方的比例不当，导致制备出的隔热圈隔 温效果较差，而且隔热圈强度不足易断裂，从而影响其使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种隔热材料组合物，旨在能够制备出隔温效 果和强度较好的隔热圈。
为实现上述目的，本发明提出的隔热材料组合物，按重量百分比计包括 气相法二氧化硅，20％-50％；硅酸盐矿物质，5％-40％；水泥，5％-30％。
可选地，所述气相法二氧化硅的比表面积在150-200m2/g之间。
可选地，所述水泥为硅酸盐水泥。
可选地，按重量百分比计，所述隔热材料组合物还包括碳化硅10％- 40％；和/或，所述隔热材料组合物还包括硅酸铝粉10％-50％；和/或，所述 隔热材料组合物还包括氢氧化钙3％-20％；和/或，所述隔热材料组合物还包 括辅助剂水10％-40％。
可选地，按重量百分比计，所述隔热材料组合物还包括无机纤维4％- 40％。
可选地，所述无机纤维为高硅氧纤维和玻璃纤维中的至少一种。
本发明还提出了一种隔热圈的制备方法，所述制备方法包括以下步骤： 提供如上所述的隔热材料组合物；混合所述气相法二氧化硅、所述硅酸盐矿 物质、及所述水泥，得到混合粉料；对所述混合粉料进行压铸处理，得到所 述隔热圈。
可选地，所述混合气相法二氧化硅、硅酸盐矿物质、及水泥时，还包括 向该气相法二氧化硅、硅酸盐矿物质、及水泥中加入助剂的步骤，以得到所 述混合分料，其中，所述助剂为所述碳化硅、所述硅酸铝粉、所述氢氧化 钙、及所述无机纤维中的至少一种。
本发明还提出了一种隔热圈，所述隔热圈由上述制备方法得到。
本发明还提出了一种烹饪电器，所述烹饪电器包括发热盘和如上所述的 隔热圈，所述隔热圈围设于所述发热盘的外周边缘。
本发明的技术方案，通过采用气相法二氧化硅、硅酸盐矿物质、及水泥 的隔热材料组合物，按照一定比例制备出隔热圈，由于气相法二氧化硅和蛭 石的热导率较小，均具有较好的隔热效果，故由此隔热材料组合物制备的隔 热圈具有较好的隔温效果，从而可以节约电能；此外，水泥具有较好的强 度，则制备的隔热圈强度较好。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域 普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现 时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之 内。
本发明提出一种隔热材料组合物，按重量百分比计，该隔热材料组合物 包括：气相法二氧化硅，20％-50％；硅酸盐矿物质，5％-40％；水泥，5％- 30％。
气相法二氧化硅是一种纳米多孔透明隔热材料，具有高孔隙率，小的平 均孔径，大的比表面积，低密度以及较低的热导率，也即隔热效果较好；硅 酸盐矿物质，俗称蛭石，是一种天然、无机、无毒的矿物质，且其热导率较 低，故具有较强的保温隔热性能；蛭石一般为层状结构，可作为骨架，且其 强度较好，则蛭石加入后会使得制备的隔热圈具有较好的强度；蛭石的规格 选择要适当，如果太细，则会使得制备的隔热圈强度不足容易开裂，优选 地，其规格一般为20-60目；另外，蛭石还具有具有较好的膨胀性，故其使 用量也要适当，如若量太多会使其膨胀过多而影响隔热圈强度；水泥具有较 好的强度，加入后会使得制备的隔热圈强度较好。
因此，可以理解的，本发明的技术方案，通过采用气相法二氧化硅、硅 酸盐矿物质、及水泥的隔热材料组合物，按照一定比例制备出隔热圈，由于 气相法二氧化硅和蛭石的热导率较小，均具有较好的隔热效果，故由此隔热 材料组合物制备的隔热圈具有较好的隔温效果，从而可以节约电能；此外， 水泥具有较好的强度，则制备的隔热圈强度较好。
优选地，气相法二氧化硅的比表面积在150-200m2/g之间。
优选地，水泥为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥不仅具有很好的强度，还具有 较好的耐高温性，可进一步提高隔热圈的耐温性能。
按重量百分比计，隔热材料组合物还包括碳化硅10％-40％；碳化硅，是 一种红外遮光剂，具有较好的隔温性能，此外，加入碳化硅后制备的隔热圈 还具有较好的外观。
隔热材料组合物还包括硅酸铝粉10％-50％；硅酸铝粉亦具有较好的隔温 耐热性能，可更进一步提高隔热圈的耐温性能。
隔热材料组合物还包括氢氧化钙3％-20％；氢氧化钙具有较好的强度， 加入后会进一步增强隔热圈的强度。
隔热材料组合物还包括辅助剂水10％-40％。在制备隔热圈的过程中，会 加入一定量的辅助剂水。
按重量百分比计，隔热材料组合物还包括无机纤维4％-40％。为了增加 隔热圈的韧性，一般会该隔热材料组合物中添加一定量的无机纤维，以使得 隔热圈不易开裂，从而更进一步地提高隔热圈的强度。需要说明的是，无机 纤维的加入亦可以减少其吸湿率，但太多也会影响隔热圈的结构，故选择要 适量。无机纤维的加入后制备的隔热圈的吸湿率较小，从而使得该隔热圈符 合安规的耐电压的要求，同时，在其运输过程中也不必对其做防潮包装，从 而降低了包装成本。
优选地，无机纤维为高硅氧纤维和玻璃纤维中的至少一种。高硅氧纤维 是一种耐高温无机纤维，加入后不仅可以进一步提高隔热圈的隔温效果，还 能提高隔热圈的韧性，以使得其不易断裂。玻璃纤维亦具有较强的耐热性， 且机械强度较高，加入后亦可进一步提高隔热圈的耐温效果和强度。一般 地，由于高硅氧纤维成本较高，往往会加入高硅氧纤维和玻璃纤维的混合 物。
优选地，高硅氧纤维和玻璃纤维的直径范围均在10-13μm之间，长度均 在6-12mm之间。
本发明还提出一种隔热圈的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
提供隔热材料组合物，按重量百分比计，该隔热材料组合物包括气相法 二氧化硅，20％-50％；硅酸盐矿物质，5％-40％；水泥，5％-30％；
混合气相法二氧化硅、硅酸盐矿物质、及水泥，得到混合粉料；对混合 粉料进行压铸处理，得到隔热圈。
具体地，首先，按照一定重量百分比称取相应的气相法二氧化硅、硅酸 盐矿物质、及水泥；然后将其依次投加至搅拌罐中，并于常温下搅拌20-25 分钟，使其混合充分，以得到混合粉料；最后，将混合粉料投入隔热圈特定 的模具中，并使用60T-100T范围的液压机于25MPa-50MPa的压力范围、 0.1s-2s的时间范围下将混合粉料压铸成隔热圈。由于该隔热材料组合物具有 较好的隔温效果和较大的强度，则制备得到的隔热圈也具有较好的隔温效果 和较大的强度。
优选地，混合气相法二氧化硅、硅酸盐矿物质、及水泥时，还包括向该 气相法二氧化硅、硅酸盐矿物质、及水泥中加入助剂的步骤，以得到所述混 合分料，其中，助剂为碳化硅、硅酸铝粉、氢氧化钙、及无机纤维中的至少 一种。
具体地，分别按照一定重量百分比称取相应量的助剂，并依次添加至盛 有气相法二氧化硅、硅酸盐矿物质、及水泥的搅拌罐中，并将其搅拌混合均 匀得到混合粉料，并重复后续步骤以制备出隔热圈。助剂的加入，可进一步 提高隔热圈的隔温效果和强度，此外，特别是无机纤维的添加，可以减小隔 热圈的吸湿率，从而使得制备的隔热圈符合安规的耐电压要求。
本发明还提出一种隔热圈，该隔热圈是由上述制备方法得到。
本发明还提出一种烹饪电器，该烹饪电器包括发热盘和如上所述的隔热 圈，隔热圈围设于发热盘的外周边缘。该烹饪电器可以为电陶炉、养生壶、 电磁炉等。
以下通过具体实施例对本发明隔热圈及其制备方法进行具体说明。
实施例1
各原料按重量百分比配制如下：
气相法二氧化硅，43％；
硅酸盐矿物质，32％；
水泥，25％。
本实施例中，气相法二氧化硅的比表面积为200m2/g；高硅氧纤维的直 径为12μm；长度为10mm，玻璃纤维的直径为12μm；长度为10mm；水泥 为硅酸盐水泥。
将各原料依次投加至搅拌罐中，并于常温下搅拌20分钟，使其混合充 分，得到混合粉料。需要说明的是，在搅拌过程中，会加入辅助剂水19％。 然后，将混合粉料投入隔热圈特定的模具中，并使用60T的液压机于25MPa 的压力、1s的时间将混合粉料压铸，即可得到隔热圈。
实施例2
各原料按重量百分比配制如下：
气相法二氧化硅，28％；
硅酸盐矿物质，22％；
硅酸盐水泥，11％；
碳化硅，15％；
硅酸铝粉，14％；
氢氧化钙，6％；
高硅氧纤维，2％；
玻璃纤维，2％。
本实施例中，气相法二氧化硅的比表面积为200m2/g；高硅氧纤维的直 径为12μm；长度为10mm，玻璃纤维的直径为12μm；长度为10mm。
将各原料依次投加至搅拌罐中，并于常温下搅拌20分钟，使其混合充 分，得到混合粉料。需要说明的是，在搅拌过程中，会加入辅助剂水19％。 然后，将混合粉料投入隔热圈特定的模具中，并使用60T的液压机于25MPa 的压力、1s的时间将混合粉料压铸，即可得到隔热圈。
实施例3
各原料按重量百分比配制如下：
气相法二氧化硅，30％；
硅酸盐矿物质，24％；
硅酸盐水泥，12％；
碳化硅，14％；
硅酸铝粉，10％；
氢氧化钙，6％；
高硅氧纤维，2％；
玻璃纤维，2％。
本实施例中，气相法二氧化硅的比表面积为200m2/g；高硅氧纤维的直 径为12μm；长度为10mm，玻璃纤维的直径为12μm；长度为10mm。
将各原料依次投加至搅拌罐中，并于常温下搅拌20分钟，使其混合充 分，得到混合粉料。需要说明的是，在搅拌过程中，会加入辅助剂水20％。 然后，将混合粉料投入隔热圈特定的模具中，并使用60T的液压机于25MPa 的压力、1s的时间将混合粉料压铸，即可得到隔热圈。
实施例4
各原料按重量百分比配制如下：
气相法二氧化硅，32％；
硅酸盐矿物质，27％；
硅酸盐水泥，12％；
碳化硅，13％；
硅酸铝粉，6％；
氢氧化钙，6％；
高硅氧纤维，2％；
玻璃纤维，2％。
本实施例中，气相法二氧化硅的比表面积为200m2/g；高硅氧纤维的直 径为12μm；长度为10mm，玻璃纤维的直径为12μm；长度为10mm。
将各原料依次投加至搅拌罐中，并于常温下搅拌20分钟，使其混合充 分，得到混合粉料。需要说明的是，在搅拌过程中，会加入辅助剂水23％。 然后，将混合粉料投入隔热圈特定的模具中，并使用60T的液压机于25MPa 的压力、1s的时间将混合粉料压铸，即可得到隔热圈。
实施例5
各原料按重量百分比配制如下：
气相法二氧化硅，33％；
硅酸盐矿物质，26％；
硅酸盐水泥，13％；
碳化硅，9％；
硅酸铝粉，5％；
氢氧化钙，7％；
高硅氧纤维，3％；
玻璃纤维，4％。
本实施例中，气相法二氧化硅的比表面积为200m2/g；高硅氧纤维的直 径为12μm；长度为10mm，玻璃纤维的直径为12μm；长度为10mm。
将各原料依次投加至搅拌罐中，并于常温下搅拌20分钟，使其混合充 分，得到混合粉料。需要说明的是，在搅拌过程中，会加入辅助剂水20％。 然后，将混合粉料投入隔热圈特定的模具中，并使用60T的液压机于25MPa 的压力、1s的时间将混合粉料压铸，即可得到隔热圈。
此外，需要说明的是，对实施例1至4制备得到的隔热圈安装至电陶炉 的底壳内(发热盘的外周边缘)以组装成电陶炉，并对该电陶炉进行性能测 试。
首先，对该电陶炉进行隔温测试，即，将电陶炉开机60分钟后，测试 并记录隔热圈离内圈5mm处的温度值。其次，进行吸湿率测试，即对进行 隔温测试后的隔热圈称重，然后将其放入至温度为25℃，湿度为93％的恒温 恒湿箱中，48小时后取出再次称重，并记录其增重量数据。其测试数据见表 1。同样地，也对传统的隔热圈进行隔温测试，通过测试可知，传统的隔热 圈于电陶炉开机60分钟后，其温度为193℃；同时也进行吸湿率测试，通过 测试可知，传统的隔热圈增重量为12g。
通过表1可以看出，五种实施例中，本发明隔热圈于电陶炉开机60分钟 后，其温度均比传统的(193℃)要低，也即其隔温效果明显提高；通过吸 湿率测试，五种实施例中，本发明隔热圈的增重量均比传统的(12g)要 低，也即其吸湿率明显降低。并且，实施例1至5制备得到的隔热圈外观均为 良好。
可以理解的，由实施例1至5可看出，通过调整隔热材料组合物中各组分 的比例及用量可制备得到隔温效果较好且吸湿率较低的隔热圈，也即，本发 明制备的隔热圈的隔温效果比传统的隔热圈的隔温效果更好，其吸湿率也比 传统的隔热圈的吸湿率要低，因此，本发明的隔热圈的隔温效果和安规性能 均得到显著的提高。
此外，本发明隔热材料组合物的成分符合ROHS认证要求。本发明隔热 圈还具有较大的强度，其使用寿命也较传统的要长；同时该隔热圈的制备成 本也较低。
表1各实施例隔热圈性能测试结果表
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围， 凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换， 或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种隔热材料组合物，其特征在于，按重量百分比计，所述隔热材料组合物包括：
气相法二氧化硅，20％-50％；
硅酸盐矿物质，5％-40％；
水泥，5％-30％。
2.如权利要求1所述的隔热材料组合物，其特征在于，所述气相法二氧化硅的比表面积在150-200m2/g之间。
3.如权利要求1所述的隔热材料组合物，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥。
4.如权利要求1所述的隔热材料组合物，其特征在于，按重量百分比计，所述隔热材料组合物还包括碳化硅10％-40％；和/或，所述隔热材料组合物还包括硅酸铝粉10％-50％；和/或，所述隔热材料组合物还包括氢氧化钙3％-20％；和/或，所述隔热材料组合物还包括辅助剂水10％-40％。
5.如权利要求1至4中任一项所述的隔热材料组合物，其特征在于，按重量百分比计，所述隔热材料组合物还包括无机纤维4％-40％。
6.如权利要求5所述的隔热材料组合物，其特征在于，所述无机纤维为高硅氧纤维和玻璃纤维中的至少一种。
7.一种隔热圈的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
提供如权利要求1至6中任一项所述的隔热材料组合物；
混合所述气相法二氧化硅、所述硅酸盐矿物质、及所述水泥，得到混合粉料；
对所述混合粉料进行压铸处理，得到所述隔热圈。
8.如权利要求7所述的隔热圈的制备方法，其特征在于，所述混合气相法二氧化硅、硅酸盐矿物质、及水泥时，还包括向该气相法二氧化硅、硅酸盐矿物质、及水泥中加入助剂的步骤，以得到所述混合分料，其中，所述助剂为所述碳化硅、所述硅酸铝粉、所述氢氧化钙、及所述无机纤维中的至少一种。
9.一种隔热圈，其特征在于，所述隔热圈由如权利要求7至8中任一项所述的制备方法得到。
10.一种烹饪电器，所述烹饪电器包括发热盘和如权利要求9所述的隔热圈，所述隔热圈围设于所述发热盘的外周边缘。
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