一種鈦陶瓷絕熱材料及其制備方法和應用

技術領域

[0001] 本發明涉及一種絕熱材料，具體涉及一種鈦陶瓷絕熱材料，及其制備方法和應用。背景技術

[0002] 節能保溫隔熱新型材料，主要用于電廠、油田、化工等工業熱力設備、熱力管道的節能，力求大幅度減少能源的消耗量，從而減少環境污染和溫室效應。

[0003] 我國的保溫材料目前正處于發展時期，國內使用的保溫絕熱材料主要有以下幾種：

[0004] 膨脹珍珠巖。膨脹珍珠巖在一段時期曾受到礦棉產品的沖擊，但由于其價格和施工性能上所具有的優勢，在建筑和工業保溫材料中占有較大的比重，約為保溫材料的44%。 [0005] 復合硅酸鹽保溫材料。復合硅酸鹽保溫材料是一種固體基質聯系的封閉微孔網狀結構材料，具有可塑性強、導熱系數低、容重輕、黏接性強、施工方便、不污染環境等特點，是新型優質保溫絕熱材料。

[0006] 硅酸鋁纖維。硅酸鋁纖維主要用作窯爐保溫，電站350°C以上的設備管道的保溫。目前我國約有生產企業200家左右，設計年生產能力超過5萬t，實際年產量約為3萬t。硅酸鋁纖維的品種較多，目前國內生產的主要是普通硅酸鋁纖維。但是，硅酸鋁耐火纖維早在1998年就被歐共體列為二類致癌物質。

[0007] 除上述保溫材料外，膨脹蛭石、泡沫石棉（禁用)、泡沫玻璃、膨脹石墨保溫材料、鋁酸鹽纖維以及保溫涂料等，在我國也有一定量的生產和應用。

[0008] 隨著納米高新技術的發展，對隔熱保溫材料的生產帶來“革命性”的變化。納米高新技術在其它產品領域的應用，也為絕熱保溫材料展現了無限的想象空間，新型納米孔絕熱材料技術上的突破，將在節能保溫領域掀起新的高潮，也是國內乃至國際發展的新動向。因此，我們急需把握時機、抓住機遇，發展高精##的節能納米孔新型保溫材料。

發明內容

[0009] 本發明的目的在于：提供一種新型保溫絕熱材料，具有更加優異的絕熱保溫效果。

[0010] 本發明的上述目的是通過以下技術方案實現的：

[0011] 提供一種鈦陶瓷絕熱材料，按重量百分比計，它是由5%～12%的六鈦酸鉀晶須、40 %～55 %的?；⒅?、10 %～30 %的蛇紋石、4%～10 %的短切玻璃纖維、I %～5 %的硅酸鋁纖維、I %～12%的膨潤土、I %～4%的膠黏劑和余量的水為原料制備得到的。

[0012] 所述的膠黏劑優選羥丙基甲基纖維素。

[0013] 所述的膨潤土優選鈉基膨潤土。

[0014] 本發明優選的鈦陶瓷絕熱材料，按重量百分比計，由以下重量百分比的原料制備得到：12%的六鈦酸鉀晶須、45%的?；⒅?、10%的蛇紋石、8%的短切玻璃纖維、4%的硅酸鋁纖維、12%的鈉基膨潤土、4%的膠黏劑和余量的水。

[0015] 本發明還提供所述鈦陶瓷絕熱材料的制備方法，包括以下步驟：

[0016] I)將蛇紋石在60攝氏度的水中浸泡12小時待用，所述蛇紋石與水的重量比為2-3 ： 5-10 ；

[0017] 2)將六鈦酸鉀晶須研磨至150-200目的粉料待用；

[0018] 3)在25攝氏度溫水中慢慢加入膠黏劑，所述水與膠黏劑的重量比為20 ： 1，并以1000轉/分的速度攪拌25～35分鐘，再加入步驟2)得到的六鈦酸鉀粉料，攪拌至均勻，得到含有六鈦酸鉀的膠黏劑；

[0019] 4)在攪拌機中加入步驟I)中蛇紋石6～7倍重量的水，把步驟I)中的蛇紋石及水倒入攪拌機攪拌，按所述比例，依次加入已經切好的短切玻璃纖維、硅酸鋁纖維棉、鈉基膨潤土、?；⒅楹秃佀徕浀哪z黏劑，攪拌均勻；

[0020] 5)攪拌5小時，沉淀10小時后得到漿料，待用；

[0021] 6)將步驟5)沉淀好的漿料注入成型模具，在60-200攝氏度下烘干成型。

[0022] 步驟2)所述的研磨優選使用球磨機研磨。

[0023] 步驟3)所述的膠黏劑優選羥丙基甲基纖維素。

[0024] 本發明還提供所述絕熱材料在油田管線保溫中的應用。

[0025] 本發明的鈦陶瓷絕熱材料導熱系數低，導熱系數相對穩定，是一種節能型新型保溫材料。其優異的絕熱保溫效果主要緣于零對流效應、無窮多折板效應及無窮長路效應等原理。本發明的絕熱材料中的氣孔都為小于50nm的理想封閉氣孔，能使幾乎所有的空氣分子失去運動遷移的能力，因而失去熱對流運動和對流傳熱的能力；另外，在本發明的絕熱材料中，由于六鈦酸鉀晶須會在內部形成反射層結構，使得熱輻射射線穿過六鈦酸鉀晶須界面時都會發生反射、吸收、透射和再輻射，相當于在熱輻射傳播途徑上設置了近似無窮多的遮熱板，無窮多次的反射作用，使得熱輻射的傳播能力迅速衰減，*后大部分被吸收在本發明的納米孔絕熱材料上的靠近熱面一側的表層，然后再以輻射的方式返回原有的發射體，從而達到保溫的目的；再者，本發明絕熱材料中鈦酸鉀的應用大大增加了固體熱傳導路徑的延長。與現有的絕熱材料相比，絕熱保溫性能得到了顯著提升，有以下測試結果為證：

[0026] 測試方案：

[0027] 本次測試選取中國石油化工股份有限公司河南油田分公司井樓一區L1153井注汽管線作為測試對象，該管線40米的范圍內安裝有2種不同結構保溫材料，每種不同結構保溫材料長度20米，管道及閥件無漏汽；保溫結構未見破損、脫落、無偏心。測試進行之前管道已連續注汽24小時，運行工況穩定，符合有關標準規定的測試要求，注汽壓力2. 5MPa。根據現場生產的要求，測試時間從下午16:00至19:00，測試初期現場風速較大，至17:30左右，無風；測試過程環境溫度由24. 1°C下降至13. (TC。

[0028] 測試標準及主要測量儀表：

[0029] 測試標準參照《設備及管道散熱損失的測定》（SY/T6421-1999)和《熱力輸送系統節能監測方法》（GB/T15910-1995)執行。

[0030] 主要測試儀器儀表：

[0031]


[0032] 測試數據表：

[0033]


[0034] 測試結果：

[0035]


[0036] 由上述測試結果可知，本發明的鈦陶瓷絕熱材料具有比現有材料更加優異的絕熱保溫性能。

具體實施方式

[0037] 實施例I

[0038] 原料比例：

[0039] 12kg的六鈦酸鉀晶須、45kg的?；⒅?、IOkg的蛇紋石、8kg的短切玻璃纖維、4kg的硅酸鋁纖維、12kg的鈉基膨潤土、4kg的羥丙基甲基纖維素膠黏劑。制備方法：

[0040] 一、準備工作

[0041] I、蛇紋石在溫度攝氏60度時的40公斤水浸泡12小時待用；

[0042] 2、將六鈦酸鉀晶須用球球磨機研磨至150目的粉料待用；

[0043] 3、在攪拌桶量入80公斤溫水25度左右，慢慢加入羥丙基甲基纖維素并使用快速電動攪拌機1000轉/分攪拌，大約攪拌30分鐘，再加入步驟2得到的六鈦酸鉀粉料，攪拌至均勻；

[0044] 二、生產工作

[0045] 4、在生產攪拌機中加入60公斤水，把步驟I中的蛇紋石及水倒入攪拌機攪拌,依次加入已經切好的短切玻璃纖維、硅酸鋁纖維棉、?；⒅?、鈉基膨潤土、再加入步驟3已經攪拌好的的含六鈦酸鉀的膠黏劑。

[0046] 5、攪拌5小時，沉淀10小時待用。

[0047] 6、將沉淀好的漿料用注漿機注入成型模具，在100攝氏度烘干，即可成型。

[0048] 實施例2.

[0049] 原料比例：

[0050] 3kg的六鈦酸鉀晶須、12. 5kg的?；⒅?、7. 5kg的蛇紋石、2kg的短切玻璃纖維、 I. 2kg的硅酸鋁纖維、3kg的鈉基膨潤土、0. 5kg的羥丙基甲基纖維素膠黏劑。

[0051] 制備方法：

[0052] 一、準備工作

[0053] I、蛇紋石在溫度攝氏60度時的20公斤水浸泡12小時待用；

[0054] 2、將六鈦酸鉀晶須用球球磨機研磨至150目的粉料待用；

[0055] 3、在攪拌桶量入10公斤溫水25度左右，慢慢加入羥丙基甲基纖維素并使用快速電動攪拌機1000轉/分攪拌，大約攪拌30分鐘，再加入步驟2得到的六鈦酸鉀粉料，攪拌至均勻；

[0056] 二、生產工作

[0057] 4、在生產攪拌機中加入45公斤水，把步驟I中的蛇紋石及水倒入攪拌機攪拌，依次加入已經切好的短切玻璃纖維、硅酸鋁纖維棉、?；⒅?、鈉基膨潤土、再加入步驟3已經攪拌好的的含六鈦酸鉀的膠黏劑。

[0058] 5、攪拌5小時，沉淀10小時待用。

[0059] 6、將沉淀好的漿料用注漿機注入成型模具，在60攝氏度烘干，即可成型。

[0060] 實施例3.

[0061] 原料比例：

[0062] 5kg的六鈦酸鉀晶須、40kg的?；⒅?、IOkg的蛇紋石、4kg的短切玻璃纖維、Ikg的硅酸鋁纖維、Ikg的鈉基膨潤土、Ikg的羥丙基甲基纖維素膠黏劑。

[0063] 制備方法：

[0064] 一、準備工作

[0065] I、蛇紋石在溫度攝氏60度時的25公斤水浸泡12小時待用；

[0066] 2、將六鈦酸鉀晶須用球球磨機研磨至200目的粉料待用；

[0067] 3、在攪拌桶量入20公斤溫水25度左右，慢慢加入羥丙基甲基纖維素并使用快速電動攪拌機1000轉/分攪拌，大約攪拌30分鐘，再加入步驟2得到的六鈦酸鉀粉料，攪拌至均勻；

[0068] 二、生產工作

[0069] 4、在生產攪拌機中加入60公斤水，把步驟I中的蛇紋石及水倒入攪拌機攪拌,依次加入已經切好的短切玻璃纖維、硅酸鋁纖維棉、?；⒅?、鈉基膨潤土、再加入步驟3已經攪拌好的含六鈦酸鉀的膠黏劑。

[0070] 5、攪拌5小時，沉淀10小時待用。

[0071] 6、將沉淀好的漿料用注漿機注入成型模具，在100攝氏度烘干，即可成型。

[0072] 實施例4.[0073] 原料比例：

[0074] IOkg的六鈦酸鉀晶須、50kg的?；⒅?、20kg的蛇紋石、8kg的短切玻璃纖維、3kg的硅酸鋁纖維、IOkg的鈉基膨潤土、2kg的羥丙基甲基纖維素膠黏劑。制備方法：

[0075] 一、準備工作

[0076] I、蛇紋石在溫度攝氏60度時的100公斤水浸泡12小時待用；

[0077] 2、將六鈦酸鉀晶須用球球磨機研磨至200目的粉料待用；

[0078] 3、在攪拌桶量入40公斤溫水25度左右，慢慢加入羥丙基甲基纖維素并使用快速電動攪拌機1000轉/分攪拌，大約攪拌30分鐘，再加入步驟2得到的六鈦酸鉀粉料，攪拌至均勻；

[0079] 二、生產工作

[0080] 4、在生產攪拌機中加入120公斤水，把步驟I中的蛇紋石及水倒入攪拌機攪拌,依次加入已經切好的短切玻璃纖維、硅酸鋁纖維棉、?；⒅?、鈉基膨潤土、再加入步驟3已經攪拌好的含六鈦酸鉀的膠黏劑。

[0081] 5、攪拌5小時，沉淀10小時待用。

[0082] 6、將沉淀好的漿料用注漿機注入成型模具，在200攝氏度烘干，即可成型。