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(fā)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(jié)能保溫隔熱新型材料，主要用于電廠、油田、化工等工業(yè)熱力設備、熱力管道的節(jié)能，力求大幅度減少能源的消耗量，從而減少環(huán)境污染和溫室效應。

[0003]我國的保溫材料目前正處于發(fā)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(yōu)勢，在建筑和工業(yè)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(lián)系的封閉微孔網狀結構材料，具有可塑性強、導熱系數(shù)低、容重輕、黏接性強、施工方便、不污染環(huán)境等特點，是新型優(yōu)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(yè)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(fā)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(xiàn)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(jié)能保溫領域掀起新的高潮，也是國內乃至國際發(fā)展的新動向。因此，我們急需把握時機、抓住機遇，發(fā)展高精尖端的節(jié)能納米孔新型保溫材料。

發(fā)明內容

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

[0010]本發(fā)明的上述目的是通過以下技術方案實現(xiàn)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(yōu)選羥丙基甲基纖維素。

[0013]所述的膨潤土優(yōu)選鈉基膨潤土。

[0014]本發(fā)明優(yōu)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椤?0%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(fā)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(yōu)選使用球磨機研磨。

[0023]步驟3)所述的膠黏劑優(yōu)選羥丙基甲基纖維素。

[0024]本發(fā)明還提供所述絕熱材料在油田管線保溫中的應用。

[0025]本發(fā)明的鈦陶瓷絕熱材料導熱系數(shù)低，導熱系數(shù)相對穩(wěn)定，是一種節(jié)能型新型保溫材料。其優(yōu)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(fā)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(fā)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(fā)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，最后大部分被吸收在本發(fā)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(fā)射體，從而達到保溫的目的；再者，本發(fā)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(xiàn)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(qū)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(xù)注汽24小時，運行工況穩(wěn)定，符合有關標準規(guī)定的測試要求，注汽壓力2. 5MPa。根據現(xiàn)場生產的要求，測試時間從下午16:00至19:00，測試初期現(xiàn)場風速較大，至17:30左右，無風；測試過程環(huán)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(tǒng)節(jié)能監(jiān)測方法》（GB/T15910-1995)執(zhí)行。

[0030]主要測試儀器儀表：

[0031]

[0032]測試數(shù)據表：

[0033]

[0034]測試結果：

[0035]

[0036]由上述測試結果可知，本發(fā)明的鈦陶瓷絕熱材料具有比現(xiàn)有材料更加優(yōu)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的玻化微珠、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椤⑩c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。