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      一體盤隔熱部件及其制備方法和應(yīng)用與流程

      文檔序號:40360687發(fā)布日期:2024-12-18 13:41閱讀:19來源:國知局
      一體盤隔熱部件及其制備方法和應(yīng)用與流程

      本發(fā)明涉及隔熱材料,尤其涉及一體盤隔熱部件及其制備方法和應(yīng)用。


      背景技術(shù):

      1、電陶爐作為一種利用電流熱效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為熱能的爐灶設(shè)備,其核心部件發(fā)熱盤的效率和隔熱性能對整個設(shè)備的性能起著至關(guān)重要的作用。在現(xiàn)有技術(shù)中,電陶爐的隔熱部件通常由隔熱圈和隔熱墊兩部分組成,這種分體式結(jié)構(gòu)在組裝時將隔熱圈放置于隔熱墊上。

      2、然而,這種設(shè)計存在一些無法忽視的缺陷。傳統(tǒng)的分體式隔熱部件結(jié)構(gòu)中,隔熱圈和隔熱墊的結(jié)合處容易外溢熱量,導致額外的熱量損耗,降低了發(fā)熱盤的熱效率。分體式部件需要分別生產(chǎn)和組裝,這不僅增加了生產(chǎn)工序,也增加了制造成本和時間。發(fā)熱盤在組裝和使用過程中可能會因為隔熱部件的位移或變形而影響其性能和使用壽命。

      3、本發(fā)明的目的在于中國發(fā)明專利cn114133258a公開了一種莫來石質(zhì)微納孔絕隔熱耐火材料及其制備方法。該隔熱耐火材料主要由基礎(chǔ)料、添加料和水制成,制備過程綠色環(huán)保無污染,簡單易控。該絕隔熱耐火材料的主晶相為大尺寸的針、柱狀莫來石。制品外觀呈白色或淡黃色,氣孔孔徑分布在0.006-200μm間,平均孔徑0.1-19μm,封閉的球狀微納米尺寸氣孔結(jié)構(gòu)保證了制品在較低體積密度、高強度下較佳的絕隔熱性能。通過調(diào)控各原料用量及工藝,可使最終制得的絕隔熱耐火材料既滿足了低導熱和輕量化的需求,還具有較佳的力學性能。但其隔熱、能效、絕緣及強度不足。

      4、為了解決這些問題,行業(yè)急需一種新型的隔熱部件,這種隔熱部件能夠與發(fā)熱盤一體成型,有效避免熱量的外溢,同時簡化生產(chǎn)流程,降低成本,并提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和耐用性。


      技術(shù)實現(xiàn)思路

      1、針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,本發(fā)明旨在提供一種新型的電陶爐發(fā)熱盤隔熱部件,該部件能夠整體壓制成型,有效減少熱量的損失,并簡化生產(chǎn)工序。同時,本發(fā)明還旨在提供一種制備這種隔熱部件的方法,使得隔熱部件能夠固定發(fā)熱電阻絲的同時,具備足夠的邊沿強度和所需的高度,以確保電氣間隙,滿足現(xiàn)代電陶爐對隔熱部件性能的嚴格要求。

      2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:

      3、一體盤隔熱部件的制備方法,將各原料壓鑄成型,所述各原料按重量百分比配制如下:

      4、(1).納米二氧化硅30-70%;

      5、(2).擬薄水鋁石5-25%;

      6、(3).高硅氧短切纖維1-10%;

      7、(4).鈦白粉3-15%;

      8、(5).硅酸鎂鋁粉5-20%。

      9、所述納米二氧化硅的比表面積在80-120m2/g之間;擬薄水鋁石粒徑為≤50μm;高硅氧短切纖維的直徑為5-8μm,長度在6±2mm之間;所述鈦白粉為金紅石型二氧化鈦,金紅石型二氧化鈦粒徑為180-220μm;硅酸鎂鋁粉目數(shù)為1100-1300目。

      10、所述一體盤隔熱部件的制備方法如下:將納米二氧化硅、擬薄水鋁石、高硅氧短切纖維、鈦白粉、硅酸鎂鋁粉按配方比例稱好重量后依次投加至攪拌機中,并于常溫下攪拌5-15分鐘攪拌均勻,得到最終的隔熱部件待成型混合粉料;將混合粉料投入隔熱部件專用的成型模具中,將混合粉料壓鑄成隔熱部件。

      11、所述壓鑄使用80t-250t液壓機于施加20mpa-120mpa的壓力,1-10s的時間范圍下將混合粉料壓鑄成隔熱部件。液壓機型號:yt-100s-00。

      12、優(yōu)選的,所述各原料按重量百分比配制如下:

      13、(1).納米二氧化硅30-60%;

      14、(2).擬薄水鋁石5-25%;

      15、(3).高硅氧短切纖維1-10%;

      16、(4).鈦白粉3-15%;

      17、(5).硅酸鎂鋁粉5-20%;

      18、(6).隔熱材料1-10%。

      19、所述隔熱材料的制備方法如下,以重量份計:

      20、s1、將0.3-0.5份碳氣凝膠置于真空干燥器中,并在真空干燥器中分別加入0.4-0.6份三乙酰氧基乙烯基硅烷和0.7-0.9份?0.5-2mol/l氫氧化鈉水溶液,密封并抽真空;將真空干燥器放入160-180℃的保溫箱中保持5-10小時,得到預處理碳氣凝膠;

      21、s2、將8-12份的硅氧烷溶膠、5-7份的水和3-5份無水乙醇混合后攪拌1-3小時,制得聚硅氧烷溶膠;

      22、s3、將步驟s1制備的預處理碳氣凝膠和0.1-0.3份氧化鋁纖維均勻分散在步驟s2制備的聚硅氧烷溶膠中,60-80℃下10-30rpm攪拌1-5小時,然后加熱至70-90℃,保溫處理4-8小時;在氮氣氣氛中升溫至1000-1500℃,保溫處理2-6小時,隨爐冷卻至室溫,得到復合材料;

      23、s4、將步驟s3所得的復合材料將所得的復合材料置于管式爐中,在空氣環(huán)境中加熱到500-700℃,保溫處理4-6小時,然后置于真空干燥器中,在60-80℃下用0.4-0.6份?1,8-雙(三氯硅基乙基)十六氟辛烷處理1-5小時,然后干燥,得到隔熱材料。

      24、所述硅氧烷溶膠為乙烯基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷按照質(zhì)量比0.5-2:0.5-2組成。

      25、優(yōu)選的,所述一體盤隔熱部件的制備方法如下:將納米二氧化硅、擬薄水鋁石、高硅氧短切纖維、鈦白粉、硅酸鎂鋁粉、隔熱材料按配方比例稱好重量后依次投加至攪拌機中,并于常溫下攪拌5-15分鐘攪拌均勻,得到最終的隔熱部件待成型混合粉料;將混合粉料投入隔熱部件專用的成型模具中,將混合粉料壓鑄成隔熱部件。

      26、所使用的材料中,納米二氧化硅是一種納米級高孔隙率、高比表面積優(yōu)質(zhì)絕緣隔熱耐火材料,較之傳統(tǒng)氣相法二氧化硅更具有成本優(yōu)勢;高純擬薄水鋁石是一種氧化鋁晶體,其晶相在氫氧化鋁合成中形成,晶體形狀為薄的折疊片層,具有高比表面和孔容大的特點,無毒、無味、無臭、白色粉末(干品),晶相純度高、膠溶性能好,粘結(jié)性強。高硅氧短切纖維是一種含sio2達95%以上的高純度玻璃纖維,具有高的比強度和耐火度。金紅石型二氧化鈦是一種高純度、高折射率、無毒耐高溫、化學性能穩(wěn)定的白色粉末狀無機材料,可應(yīng)用于耐火材料中,提高產(chǎn)品的壽命、隔溫耐高溫性能,同時提高產(chǎn)品的致密性。硅酸鎂鋁粉是一種無毒無味的無機凝膠粉,具有高溫穩(wěn)定性和良好的隔溫、絕緣性能及機械性能。

      27、因此,可以理解的,本發(fā)明的技術(shù)方案,通過采用納米二氧化硅、高純擬薄水鋁石、高硅氧短切纖維、鈦白粉、硅酸鎂鋁粉隔熱材料組合物,按照一定比例制備出隔熱部件,由于所使用的材料導熱系數(shù)低,絕緣性能良好,致密強度高,因此隔熱材料組合物制備的隔熱墊具有較好的隔溫、節(jié)能、絕緣效果及優(yōu)異的結(jié)構(gòu)強度。

      28、進一步優(yōu)選的,本發(fā)明還提出一種隔熱部件的制備方法,該制備方法包括以下步驟:

      29、首先,該產(chǎn)品生產(chǎn)使用液壓機設(shè)備進行,底模設(shè)計邊沿與中間分開,邊沿可上下移動。生產(chǎn)投料時邊沿模具下滑至設(shè)定位置,使產(chǎn)品邊沿部分可投入更多的材料;投料完成后上模下壓到設(shè)定的位置,底模上升至設(shè)定位置;上摸回位,底模繼續(xù)上升至設(shè)定位置,將產(chǎn)品頂出料筒上;將產(chǎn)品取出,完成生產(chǎn)壓制工作。

      30、需要特別說明的是,因該配方粉體材料選擇粒度合適,滿足材料體積壓縮比及模具設(shè)計需求,使產(chǎn)品生產(chǎn)具備可行性。

      31、其次,按照擬定的配方重量比例稱取相應(yīng)重量的納米二氧化硅、擬薄水鋁石、高硅氧短切纖維、鈦白粉、硅酸鎂鋁粉,然后依次將其投加至攪拌機中,并于常溫下攪拌10-30分鐘至攪拌均勻,得到隔熱部件待成型混合料;

      32、第三,將隔熱部件待成型混合料投入隔熱部件特定的成型模具中,并使用80t-250t范圍的液壓機于20mpa-120mpa的壓力范圍,1s-10s的時間范圍下將混合粉料壓鑄成隔熱部件。液壓機型號為yt-100s-00。

      33、由于選用的隔熱材料具有優(yōu)異的耐高溫和隔溫效果及較高的絕緣性能和比強度,則制備得到的隔熱部件也具有較好的耐火隔熱效果和耐壓絕緣性能和足夠的強度。

      34、本發(fā)明提出的由上述配方及制備方法得到的隔熱部件,適用于電陶爐一體成型發(fā)熱盤。

      35、在所述隔熱材料的制備方法中,各個物質(zhì)的作用如下:

      36、碳氣凝膠在隔熱部件中占比較小,它作為一種高效的增強材料,提升隔熱部件的整體機械強度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。由于其添加量較小,碳氣凝膠的存在并不會對隔熱部件的絕緣性能造成負面影響,反而有助于保持材料的輕質(zhì)和優(yōu)異的隔熱效果。在耐壓測試中,本發(fā)明的隔熱部件展現(xiàn)出的絕緣性能均低于5ma,遠低于安全標準限值,證明了即使含有微量碳氣凝膠,也不會明顯增強導電性,確保了產(chǎn)品的安全性和可靠性。

      37、三乙酰氧基乙烯基硅烷是一種硅烷偶聯(lián)劑,在此可能用于其反應(yīng)性,通過與碳氣凝膠形成化學鍵,增強復合材料的界面結(jié)合。

      38、氫氧化鈉水溶液作為堿性催化劑,可能用于促進三乙酰氧基乙烯基硅烷的水解和縮合反應(yīng),從而在碳氣凝膠表面形成化學鍵。

      39、硅氧烷溶膠由乙烯基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷組成,作為基體材料,提供隔熱材料的主體結(jié)構(gòu)。

      40、乙烯基三甲氧基硅烷作為硅氧烷溶膠的一部分,提供硅氧烷基體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),有助于形成穩(wěn)定的聚合物基體。

      41、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷同樣作為硅氧烷溶膠的一部分,可能用于提供額外的交聯(lián)點,增加基體的機械強度和耐溫性。

      42、無水乙醇作為溶劑,幫助硅氧烷溶膠更好地混合和分散。

      43、氧化鋁纖維作為增強材料,提高隔熱材料的機械強度和耐磨性。

      44、氮氣氣氛在高溫處理過程中,氮氣用作保護氣氛,防止材料在高溫下被氧化。

      45、1,8-雙(三氯硅基乙基)十六氟辛烷作為表面處理劑,可能用于在復合材料表面形成疏水層,增強隔熱材料的防水性能和使用壽命。

      46、管式爐用于加熱復合材料至高溫,進行熱處理以固化和燒結(jié)材料。

      47、真空干燥器用于在低溫下去除材料中的水分和揮發(fā)性組分,確保隔熱材料的干燥。

      48、通過這些物質(zhì)的協(xié)同作用,制備出的隔熱材料具有良好的隔熱性能、機械強度和耐溫性,適用于高性能的隔熱應(yīng)用。

      49、與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下幾個有益效果:

      50、1)本發(fā)明一體成型的隔熱部件設(shè)計有效減少了熱量從發(fā)熱盤的圈墊結(jié)合處外溢,從而降低了熱量損耗,提高了隔熱效率。

      51、2)本發(fā)明制備的一體盤隔熱部件由于隔熱性能的提升,發(fā)熱盤的熱能可以更有效地被利用,減少了能量的浪費,從而提高了整體的能效。

      52、3)本發(fā)明一體盤隔熱部件的生產(chǎn)省去了傳統(tǒng)隔熱圈和隔熱墊分開組裝的步驟,減少了生產(chǎn)工序,有助于提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。

      53、4)本發(fā)明的隔熱材料組合物經(jīng)過特定配方和工藝處理,具備優(yōu)異的絕緣性能和足夠的機械強度,確保了產(chǎn)品在使用過程中的可靠性和耐用性。

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