一種多孔陶瓷復合隔熱材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多孔陶瓷復合隔熱材料及其制備方法。由以下成分制備而成：多晶莫來石纖維、納米二氧化硅、β?環(huán)狀糊精、對羥基苯甲酸甲酯、碳化硼、碳化硅、聚丙烯酰胺、松香、水玻璃、聚氯乙烯、乙烯基雙硬脂酰胺、硅溶膠、羧甲基纖維素鈉、鹽酸、異丙醇、水。制備方法如下：先將多晶莫來石纖維切成1?3毫米長度，再和鹽酸混合攪拌后用清水漂洗，重復操作3次，洗去纖維中的纖維球，然后加入剩余組分混合攪拌，倒入模具中壓制排出水分，得濕坯；將濕坯放入烘箱中干燥后放入馬弗爐中進行燒結即得。本發(fā)明的多孔陶瓷復合隔熱材料的密度范圍在0.77?0.81g/cm3之間，壓縮強度最高可至7.28MPa，剛性強，同時具有很好的隔熱效果。
【專利說明】
一種多孔陶瓷復合隔熱材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及材料領域，具體涉及一種多孔陶瓷復合隔熱材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，新材料的研究開發(fā)也越來越熱門，性能也越來越復 雜和優(yōu)越，陶瓷多孔材料就是其中一種較為新興的功能型材料。它的制備工藝主要有有機 泡沫浸漬、添加造孔劑、發(fā)泡和真空抽濾等。有機泡沫浸漬適宜于制備氣孔率高和開孔率大 的材料，其缺點是無法控制形狀和密度和氣孔大小。添加造孔劑可用于制得形狀各異且氣 孔率可調節(jié)的材料，其缺點是氣孔分布性差，無法制得大孔隙率材料。發(fā)泡法則更容易控制 材料的最終形狀，成分和密度，其缺點是原料要求較高，工藝條件難以控制。而通過陶瓷纖 維來制備多孔材料，由于工藝設備都較為簡單，且制備的材料孔隙率極高而被廣泛的開發(fā) 與研究，并且還在進行進一步的研究與應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 要解決的技術問題:本發(fā)明的目的是提供一種多孔陶瓷復合隔熱材料，密度范圍 在0.77-0.81g/cm3之間，壓縮強度最高可至7.28MPa，剛性強，同時具有很好的隔熱效果。
[0004] 技術方案:一種多孔陶瓷復合隔熱材料，由以下成分以重量份制備而成：多晶莫來 石纖維15-30份、納米二氧化硅5-10份、β-環(huán)狀糊精4-7份、對羥基苯甲酸甲酯0.1-0.3份、碳 化硼6-10份、碳化硅6-10份、聚丙烯酰胺0.2-0.5份、松香0.2-0.4份、水玻璃1-2份、聚氯乙 烯0.5-1份、乙烯基雙硬脂酰胺0.1-0.2份、硅溶膠1-2份、羧甲基纖維素鈉0.5-1份、鹽酸10-20份、異丙醇10-30份、水60-90份。
[0005] 進一步優(yōu)選的，所述的一種多孔陶瓷復合隔熱材料，由以下成分以重量份制備而 成：多晶莫來石纖維20-25份、納米二氧化硅6-9份、β-環(huán)狀糊精5-6份、對羥基苯甲酸甲酯 0.15-0.25份、碳化硼7-9份、碳化硅7-9份、聚丙烯酰胺0.3-0.4份、松香0.25-0.35份、水玻 璃1.2-1.8份、聚氯乙烯0.6-0.9份、乙烯基雙硬脂酰胺0.11-0.17份、硅溶膠1.3-1.7份、羧 甲基纖維素鈉0.6-0.9份、鹽酸13-18份、異丙醇15-25份、水70-80份。
[0006] 上述多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法包括以下步驟： 步驟1:將多晶莫來石纖維切成1-3毫米長度； 步驟2:將切好的多晶莫來石纖維和鹽酸混合，用攪拌機攪拌3-5分鐘后用清水漂洗； 步驟3:重復操作3次步驟2，洗去纖維中的纖維球； 步驟4:加入剩余組分，用攪拌機在轉速300-500r/min下攪拌2-3小時； 步驟5:將漿料倒入模具中在壓力80-110KPa下進行壓制2-3小時排出水分，得濕坯； 步驟6:將濕坯放入烘箱中，在溫度70-80 °C下干燥10-12小時； 步驟7:放入馬弗爐中進行燒結，升溫速率為2°C/min升溫至500-600°C，保溫2-3小時， 再以速率5°C/min升至1150-1300°C，保溫2-3小時，冷卻即得。
[0007] 進一步優(yōu)選的，步驟1中多晶莫來石纖維長度為2毫米。
[0008]進一步優(yōu)選的，步驟2中攪拌時間為4分鐘。
[0009] 進一步優(yōu)選的，步驟4中轉速為350-450r/min，時間為2.5小時。
[0010] 進一步優(yōu)選的，步驟5中壓力為90-100KPa，壓制時間為2.5小時。
[0011]進一步優(yōu)選的，步驟6中溫度為75°C，干燥時間為10.5-11.5小時。
[0012] 進一步優(yōu)選的，步驟7中第一次升溫至550°C，保溫2.5小時，第二次升溫至1200-1250°C，保溫時間為2.5小時。
[0013] 有益效果:本發(fā)明的多孔陶瓷復合隔熱材料的密度范圍在0.77-0.81g/cm3之間， 壓縮強度最高可至7.28MPa，剛性強，密度與壓縮強度具有一定聯(lián)系，密度越大，壓縮強度就 越大。同時本發(fā)明具有很好的隔熱效果，在進行300秒的灼燒后，其表面溫度為1590Γ左右， 而背面溫度最低僅為74°C。
[0014]
【具體實施方式】
[0015] 實施例1 一種多孔陶瓷復合隔熱材料，由以下成分以重量份制備而成:多晶莫來石纖維15份、納 米二氧化硅5份、β-環(huán)狀糊精4份、對羥基苯甲酸甲酯0.1份、碳化硼6份、碳化硅6份、聚丙烯 酰胺0.2份、松香0.2份、水玻璃1份、聚氯乙烯0.5份、乙烯基雙硬脂酰胺0.1份、硅溶膠1份、 羧甲基纖維素鈉〇. 5份、鹽酸10份、異丙醇10份、水60份。
[0016] 上述多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法為:先將多晶莫來石纖維切成1毫米長度， 再和鹽酸混合，用攪拌機攪拌3分鐘后用清水漂洗，重復操作3次，洗去纖維中的纖維球，然 后加入剩余組分，用攪拌機在轉速300r/min下攪拌2小時，倒入模具中在壓力80KPa下進行 壓制2小時排出水分，得濕坯;將濕坯放入烘箱中，在溫度70°C下干燥10小時后放入馬弗爐 中進行燒結，升溫速率為2°C/min升溫至500°C，保溫2小時，再以速率5°C/min升至1150°C， 保溫2小時，冷卻即得。
[0017] 實施例2 一種多孔陶瓷復合隔熱材料，由以下成分以重量份制備而成:多晶莫來石纖維22份、納 米二氧化硅7.5份、β-環(huán)狀糊精5.5份、對羥基苯甲酸甲酯0.2份、碳化硼8份、碳化硅8份、聚 丙烯酰胺0.35份、松香0.3份、水玻璃1.5份、聚氯乙烯0.75份、乙烯基雙硬脂酰胺0.15份、硅 溶膠1.5份、羧甲基纖維素鈉0.75份、鹽酸15份、異丙醇20份、水75份。
[0018] 上述多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法為:先將多晶莫來石纖維切成2毫米長度， 再和鹽酸混合，用攪拌機攪拌4分鐘后用清水漂洗，重復操作3次，洗去纖維中的纖維球，然 后加入剩余組分，用攪拌機在轉速40〇1'/111；[11下攪拌2.5小時，倒入模具中在壓力951(?3下進 行壓制2.5小時排出水分，得濕坯;將濕坯放入烘箱中，在溫度75°C下干燥11小時后放入馬 弗爐中進行燒結，升溫速率為2°C/min升溫至550°C，保溫2.5小時，再以速率5°C/min升至 1230°C，保溫2.5小時，冷卻即得。
[0019] 實施例3 一種多孔陶瓷復合隔熱材料，由以下成分以重量份制備而成:多晶莫來石纖維30份、納 米二氧化硅10份、β-環(huán)狀糊精7份、對羥基苯甲酸甲酯0.3份、碳化硼10份、碳化硅10份、聚 丙烯酰胺0.5份、松香0.4份、水玻璃2份、聚氯乙烯1份、乙烯基雙硬脂酰胺0.2份、硅溶膠2 份、羧甲基纖維素鈉1份、鹽酸20份、異丙醇30份、水90份。
[0020] 上述多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法為:先將多晶莫來石纖維切成3毫米長度， 再和鹽酸混合，用攪拌機攪拌5分鐘后用清水漂洗，重復操作3次，洗去纖維中的纖維球，然 后加入剩余組分，用攪拌機在轉速500r/min下攪拌3小時，倒入模具中在壓力llOKPa下進行 壓制3小時排出水分，得濕坯;將濕坯放入烘箱中，在溫度80°C下干燥12小時后放入馬弗爐 中進行燒結，升溫速率為2°C/min升溫至600°C，保溫3小時，再以速率5°C/min升至1300°C， 保溫3小時，冷卻即得。
[0021] 實施例4 一種多孔陶瓷復合隔熱材料，由以下成分以重量份制備而成:多晶莫來石纖維20份、納 米二氧化硅6份、β-環(huán)狀糊精5份、對羥基苯甲酸甲酯0.15份、碳化硼7份、碳化硅7份、聚丙烯 酰胺0.3份、松香0.25份、水玻璃1.2份、聚氯乙烯0.6份、乙烯基雙硬脂酰胺0.11份、硅溶膠 1.3份、羧甲基纖維素鈉0.6份、鹽酸13份、異丙醇15份、水70份。
[0022] 上述多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法為:先將多晶莫來石纖維切成2毫米長度， 再和鹽酸混合，用攪拌機攪拌4分鐘后用清水漂洗，重復操作3次，洗去纖維中的纖維球，然 后加入剩余組分，用攪拌機在轉速35〇1'/111；[11下攪拌2.5小時，倒入模具中在壓力901(?3下進 行壓制2.5小時排出水分，得濕坯;將濕坯放入烘箱中，在溫度75°C下干燥10.5小時后放入 馬弗爐中進行燒結，升溫速率為2°C/min升溫至550 °C，保溫2.5小時，再以速率5 °C/min升至 1200°C，保溫2.5小時，冷卻即得。
[0023] 實施例5 一種多孔陶瓷復合隔熱材料，由以下成分以重量份制備而成:多晶莫來石纖維25份、納 米二氧化硅9份、β-環(huán)狀糊精6份、對羥基苯甲酸甲酯0.25份、碳化硼9份、碳化硅9份、聚丙 烯酰胺0.4份、松香0.35份、水玻璃1.8份、聚氯乙烯0.9份、乙烯基雙硬脂酰胺0.17份、硅溶 膠1.7份、羧甲基纖維素鈉0.9份、鹽酸18份、異丙醇25份、水80份。
[0024] 上述多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法為:先將多晶莫來石纖維切成2毫米長度， 再和鹽酸混合，用攪拌機攪拌4分鐘后用清水漂洗，重復操作3次，洗去纖維中的纖維球，然 后加入剩余組分，用攪拌機在轉速450r/min下攪拌2.5小時，倒入模具中在壓力100即3下進 行壓制2.5小時排出水分，得濕坯;將濕坯放入烘箱中，在溫度75°C下干燥11.5小時后放入 馬弗爐中進行燒結，升溫速率為2°C/min升溫至550 °C，保溫2.5小時，再以速率5 °C/min升至 1250°C，保溫2.5小時，冷卻即得。
[0025] 對比例1 本實施例與實施例5的區(qū)別在于不含有β-環(huán)狀糊精。具體地說是： 一種多孔陶瓷復合隔熱材料，由以下成分以重量份制備而成:多晶莫來石纖維25份、納 米二氧化硅9份、對羥基苯甲酸甲酯0.25份、碳化硼9份、碳化硅9份、聚丙烯酰胺0.4份、松 香0.35份、水玻璃1.8份、聚氯乙烯0.9份、乙烯基雙硬脂酰胺0.17份、硅溶膠1.7份、羧甲基 纖維素鈉〇. 9份、鹽酸18份、異丙醇25份、水80份。
[0026] 上述多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法為:先將多晶莫來石纖維切成2毫米長度， 再和鹽酸混合，用攪拌機攪拌4分鐘后用清水漂洗，重復操作3次，洗去纖維中的纖維球，然 后加入剩余組分，用攪拌機在轉速450r/min下攪拌2.5小時，倒入模具中在壓力100即3下進 行壓制2.5小時排出水分，得濕坯;將濕坯放入烘箱中，在溫度75°C下干燥11.5小時后放入 馬弗爐中進行燒結，升溫速率為2°C/min升溫至550 °C，保溫2.5小時，再以速率5 °C/min升至 1250°C，保溫2.5小時，冷卻即得。
[0027] 對比例2 本實施例與實施例5的區(qū)別在于不含有聚丙烯酰胺和水玻璃。具體地說是： 一種多孔陶瓷復合隔熱材料，由以下成分以重量份制備而成:多晶莫來石纖維25份、納 米二氧化硅9份、β-環(huán)狀糊精6份、對羥基苯甲酸甲酯0.25份、碳化硼9份、碳化硅9份、松香 0.35份、聚氯乙烯0.9份、乙烯基雙硬脂酰胺0.17份、硅溶膠1.7份、羧甲基纖維素鈉0.9份、 鹽酸18份、異丙醇25份、水80份。
[0028] 上述多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法為:先將多晶莫來石纖維切成2毫米長度， 再和鹽酸混合，用攪拌機攪拌4分鐘后用清水漂洗，重復操作3次，洗去纖維中的纖維球，然 后加入剩余組分，用攪拌機在轉速450r/min下攪拌2.5小時，倒入模具中在壓力100即3下進 行壓制2.5小時排出水分，得濕坯;將濕坯放入烘箱中，在溫度75°C下干燥11.5小時后放入 馬弗爐中進行燒結，升溫速率為2°C/min升溫至550 °C，保溫2.5小時，再以速率5 °C/min升至 1250°C，保溫2.5小時，冷卻即得。
[0029] 將各實施例與對比例作對比，對比結果見下表，我們可以看到本發(fā)明實施例的密 度范圍在0.77-0.81g/cm3之間，壓縮強度最高可至7.28MPa，剛性強，密度與壓縮強度具有 一定聯(lián)系，密度越大，壓縮強度就越大。同時本發(fā)明具有很好的隔熱效果，在進行300秒的灼 燒后，其表面溫度為1591Γ，背面溫度最低僅為74°C。
[0030] 表1多孔陶瓷復合隔熱材料的性能指標
注:灼燒試驗中試樣尺寸為50mm*25mm，質量為25g。
【主權項】
1. 一種多孔陶瓷復合隔熱材料，其特征在于：由以下成分以重量份制備而成：多晶莫來 石纖維15-30份、納米二氧化硅5-10份、β-環(huán)狀糊精4-7份、對羥基苯甲酸甲酯0.1-0.3份、碳 化硼6-10份、碳化硅6-10份、聚丙烯酰胺0.2-0.5份、松香0.2-0.4份、水玻璃1-2份、聚氯乙 烯0.5-1份、乙烯基雙硬脂酰胺0.1-0.2份、硅溶膠1-2份、羧甲基纖維素鈉0.5-1份、鹽酸10-20份、異丙醇10-30份、水60-90份。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種多孔陶瓷復合隔熱材料，其特征在于：由以下成分以重量 份制備而成:多晶莫來石纖維20-25份、納米二氧化硅6-9份、β-環(huán)狀糊精5-6份、對羥基苯甲 酸甲酯0.15-0.25份、碳化硼7-9份、碳化硅7-9份、聚丙烯酰胺0.3-0.4份、松香0.25-0.35 份、水玻璃1.2-1.8份、聚氯乙烯0.6-0.9份、乙烯基雙硬脂酰胺0.11-0.17份、硅溶膠1.3-1.7份、羧甲基纖維素鈉0.6-0.9份、鹽酸13-18份、異丙醇15-25份、水70-80份。3. 權利要求1至2任一項所述的一種多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法，其特征在于： 包括以下步驟： 步驟1:將多晶莫來石纖維切成1-3毫米長度； 步驟2:將切好的多晶莫來石纖維和鹽酸混合，用攪拌機攪拌3-5分鐘后用清水漂洗； 步驟3:重復操作3次步驟2，洗去纖維中的纖維球； 步驟4:加入剩余組分，用攪拌機在轉速300-500r/min下攪拌2-3小時； 步驟5:將漿料倒入模具中在壓力SO-IlOKPa下進行壓制2-3小時排出水分，得濕坯； 步驟6:將濕坯放入烘箱中，在溫度70-80 °C下干燥10-12小時； 步驟7 :放入馬弗爐中進行燒結，升溫速率為2°C/min升溫至500-600°C，保溫2-3小時， 再以速率5°C/min升至1150-1300°C，保溫2-3小時，冷卻即得。4. 根據(jù)權利要求3所述的一種多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法，其特征在于:所述步 驟1中多晶莫來石纖維長度為2毫米。5. 根據(jù)權利要求3所述的一種多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法，其特征在于:所述步 驟2中攪拌時間為4分鐘。6. 根據(jù)權利要求3所述的一種多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法，其特征在于:所述步 驟4中轉速為350-450r/min，時間為2.5小時。7. 根據(jù)權利要求3所述的一種多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法，其特征在于:所述步 驟5中壓力為90-100即&，壓制時間為2.5小時。8. 根據(jù)權利要求3所述的一種多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法，其特征在于:所述步 驟6中溫度為75 °C，干燥時間為10.5-11.5小時。9. 根據(jù)權利要求3所述的一種多孔陶瓷復合隔熱材料的制備方法，其特征在于:所述步 驟7中第一次升溫至550 °C，保溫2.5小時，第二次升溫至1200-1250 °C，保溫時間為2.5小時。
【文檔編號】C04B35/185GK105948785SQ201610295243
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】陳昌
【申請人】陳昌