一种高效防火绝热材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有纳米孔结构的防火绝热材料。所述高效防火绝热材料包括各组分及重量配比如下：纳米级ＳｉＯ２：５０～７０份；液体溶胶：２５～４０份；结构稳定剂：５～１０份；遮光剂：５～２０份。所述高效防火绝热材料的制备方法为：利用正硅酸乙脂（ＴＥＯＳ）和盐酸配制液体溶胶；向液体溶胶加入纳米级ＳｉＯ２、结构稳定剂和遮光剂得到凝胶体；乙醇浸泡得到ＳｉＯ２醇凝胶；超临界干燥获得高效防火绝热材料。本发明专利技术中的纳米孔隙结构均布稳定，不受是否吸水的影响；在１０００℃以上的高温环境下使用时仍具有稳定的纳米孔结构；生产成本低，能够实现连续的规模化生产，同时在生产过程中也不存在对人体健康有害的石棉和有机物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于绝热保温
，尤其是涉及一种具有纳米孔结构的防火绝热材 料。
技术介绍
随着国防尖端技术的发展和人们节能意识的提高，能源节约已成为工业发展中的 重点关注对象，绝热材料是广泛应用于建筑围护或者热工设备上的用于阻抗热流传递的材 料或者材料复合体，其既包括保温材料，也包括保冷材料。绝热材料由于对热流有较强阻抗 作用，可以用于房屋建筑的墙体、屋面或工业管道、窑炉等的保温和隔热。绝热材料一方面 满足了建筑空间或热工设备的热环境，另一方面也节约了能源。导热系数是衡量绝热材料性能优劣的主要指标。目前，超级绝热材料主要有真空 绝热材料和纳米孔材料两种。近年来，纳米孔绝热材料作为一种新型的绝热保温材料，越来 越受到人们的关注。纳米孔绝热保温材料的原理如下处于静止状态的空气及大部分气体 的导热系数都很低，但是由于它们的对流性能，以及对红外辐射的透明性，决定了它们无法 单独用作绝热材料。为此，需要采用一些固体材料来限制它们的对流性能及透红外线性能。 但是，几乎所有的固体材料都具有比静止空气大得多的导热系数。因而，为了最大限度降低 固体材料的热传导，作为气体屏障的固体薄壁应尽量地薄。同时，设想将固体间空隙的大小 限定到纳米数量级，则气体的传导及对流将基本得到控制，这类绝热材料的导热系数将低 于静止的空气。纳米孔绝热材料具有纤细的纳米网络结构，能偶有效地限制局域激发的传播，其 固态热导率可比相应的玻璃态材料低2 3个数量级；又由于其孔洞尺寸通常在几到几十 纳米，比常压下气体分子的平均自由程小，微孔洞内的气体分子对热传导的的贡献受到抑 制。以硅气凝胶为例，硅气凝胶的折射率接近于1，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达 到100以上，能有效地透过太阳光并组织环境唯独的红外热辐射，是一种理想的绝热材料。但是目前的纳米孔超级绝热材料一般存在以下几个缺陷(1)吸水性较大， 如果有水进入则会直接导致纳米孔结构塌陷。(2)强度较低，制品抗压强度一般仅为 1. 0-1. 3MPa0 (3)制造成本过高，只能用于特殊设备及特殊要求的工程，其真正具有规模的 市场还没有形成。(4)强度低、韧性差，不能单独作为块体材料用于绝热保温工程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种容重小、导热系数低、热 稳定性强的高效防火绝热材料及其制备方法。按照本专利技术提供的技术方案一种高效防火绝热材料，其特征在于该高效防火 绝热材料包括各组分及重量配比如下纳米级SiO2 50 70份；液体溶胶25 40份；结 构稳定剂5 10份；遮光剂5 20份。作为本专利技术的进一步改进，所述纳米级SiO2采用焚烧法获得的硅灰或气相SiO2 ；纳米级Si02的粒径为1 lOOnm。作为本专利技术的进一步改进，所述液体溶胶包括正硅酸乙脂(TEOS)和盐酸，正硅酸 乙脂(TEOS)与盐酸的重量配比为1 5 1 10 ；正硅酸乙脂(TEOS)加入盐酸中，溶解 并稀释，形成液体溶胶。 作为本专利技术的进一步改进，所述结构稳定剂采用ai2O3。作为本专利技术的进一步改进，所述遮光剂Ti02。一种高效防火绝热材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)按1 5 1 10的重量配比称取正硅酸乙脂(TEOS)和盐酸，将正硅酸乙脂 (TEOS)加入盐酸中，溶解并稀释，形成液体溶胶；(2)称取纳米级Si0250 70份，结构稳定剂5 10份；遮光剂5 20份，混合形 成混合粉体，然后将混合粉体加入到步骤(1)中制备的液体溶胶中，加入碱性化合物调节 PH值至5 7，同时强烈搅拌，然后进行静置陈化10 30天，使网络结构微区充分连接，得 到强度较高的凝胶体；(3)将步骤(2)中制备的凝胶体在水中反复浸泡洗涤20分钟以上，除去各种可溶 离子，然后在常温下的乙醇中浸泡5 8天，在浸泡过程中水与乙醇互溶，凝胶体内绝大部 分水分子都被乙醇所取代，得到SiO2醇凝胶；(4)采用超临界干燥法将步骤(3)中制备SiO2醇凝胶网络孔洞中的溶剂及反应 残留物等除掉，具体方法为将放入高压容器中，加入超临界干燥介质淹没，封闭高压容器； 将容器内的温度及压力调节到相应的超临界干燥介质的临界压力和临界温度以上并保持 2 5小时，使高压容器完全被超临界介质所充满，然后在恒温下将液体缓慢释放出来，当 恢复至常压常温后，开启高压容器，即获得高效防火绝热材料。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤(2)中的碱性化合物采用NH40H。作为本专利技术的进一步改进，所述超临界干燥介质采用水，容器内温度调整至 374. 1°C，压力调整至22MPa。作为本专利技术的进一步改进，所述超临界干燥介质采用正己烷，容器内温度调整至 507. 5°C，压力调整至 3. 04MPa。作为本专利技术的进一步改进，所述超临界干燥介质采用液态CO2，容器内温度调整至 31. 1°C，压力调整至7. 37MPa。本专利技术与现有技术相比，优点在于(1)该纳米孔防火绝热材料中的纳米孔隙结构均布稳定，不受是否吸水的影响。(2)该纳米孔防火绝热材料能够在1000°C以上的高温环境下使用，绝热材料中仍 具有稳定的纳米孔结构，材料具有较低的导热系数。(3)该纳米孔防火绝热材料的生产成本低，能够实现连续的规模化生产，同时在生 产过程中也不存在对人体健康有害的石棉和有机物。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1 (1)按1 5的重量配比称取正硅酸乙脂(TEOS)和盐酸，将正硅酸乙脂(TEOS)力口入盐酸中，溶解并稀释，形成液体溶胶；(2)称取纳米级Si0250份，结构稳定剂10份；遮光剂20份，混合形成混合粉体，然 后将混合粉体加入到步骤(1)中制备的液体溶胶中，加入NH4OH调节PH值至6，同时强烈搅 拌，然后进行静置陈化30天，使网络结构微区充分连接，得到强度较高的凝胶体。(3)将步骤(2)中制备的凝胶体在水中反复浸泡洗涤30分钟，除去各种可溶离子， 然后在常温下的乙醇中浸泡5天，在浸泡过程中水与乙醇互溶，凝胶体内绝大部分水分子 都被乙醇所取代，得到SiO2醇凝胶；(4)将步骤(3)中制备的SiO2醇凝胶放入高压容器中，加入水淹没，封闭高压容 器；将容器内的温度调整至374. 1°C，压力调整至22MPa，保持5小时，然后在恒温下将水缓 慢释放出来，当恢复至常压常温后，开启高压容器，即获得高效防火绝热材料。实施例2:(1)按1 7的重量配比称取正硅酸乙脂(TEOS)和盐酸，将正硅酸乙脂(TEOS)力口 入盐酸中，溶解并稀释，形成液体溶胶；(2)称取纳米级Si0260份，结构稳定剂8份；遮光剂12份，混合形成混合粉体，然 后将混合粉体加入到步骤(1)中制备的液体溶胶中，加入NH4OH调节PH值至7，同时强烈搅 拌，然后进行静置陈化20天，使网络结构微区充分连接，得到强度较高的凝胶体。(3)将步骤(2)中制备的凝胶体在水中反复浸泡洗涤40分钟，除去各种可溶离子， 然后在常温下的乙醇中浸泡6天，在浸泡过程中水与乙醇互溶，凝胶体内绝大部分水分子 都被乙醇所取代，得到SiO2醇凝胶；(4)将步骤(3)中制备的SiO2醇凝胶放入高压容器中，加入正己烷淹没，封闭高压 容器；将容器内的温度调整至507. 5°C，压力调整至3. 04MPa，保持4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效防火绝热材料，其特征在于：该高效防火绝热材料包括各组分及重量配比如下：纳米级ＳｉＯ↓［２］：５０～７０份；液体溶胶：２５～４０份；结构稳定剂：５～１０份；遮光剂：５～２０份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周明刚，
申请(专利权)人：无锡市明江保温材料有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]