一种耐高温轻质保温材料及其制备方法与流程

本发明涉及耐火材料的，具体涉及一种耐高温轻质保温材料及其制备方法。

背景技术：

1、轻质保温材料是高温窑炉实现节能降耗与安全运行的关键材料。在窑炉内衬构建由轻质保温材料组成的隔热层，能够有效阻挡热量向炉外传导散失。用该轻轻质保温材料替代重质耐火砖，不仅能大幅降低炉体蓄热损失、加快升降温速度，还能减薄炉墙厚度、优化窑炉结构，综合节能效果显著，部分新型材料甚至可实现50%以上的节能率。

2、业界所习知，在材料内部构建微纳尺度孔结构，其核心传热抑制机理在于：当孔径小于气体分子平均自由程时，孔壁对气体分子的碰撞占据主导，从而有效抑制气相导热和对流传热。这种“纳米限域”效应在高温下尤为显著—随着温度升高，气体分子运动加剧，但受限于纳米孔道，其对导热系数的贡献增幅有限，使得材料整体导热系数在宽温区内保持相对稳定，显著优于常规多孔材料。基于该原理，当前保温隔热材料正加速向微孔化、纳米孔化方向发展。典型代表为二氧化硅气凝胶，其拥有纳米级三维连续多孔网络，孔隙率高达80-99%，具有极低导热系数（最低可达0.013 w/(m·k)）和极低密度。然而，该类材料通过溶胶-凝胶法制备，所采用的气凝胶前驱体多为有机硅源，合成工艺复杂、周期长，成本高昂，且力学强度低、脆性大、成型困难，长期耐温性也有限，制约了其大规模应用。

3、气相二氧化硅体积密度小，其中形成有大量介孔结构，孔径远小于常温空气分子平均自由程，从而能够有效抑制气相传热，在600°c高温下，导热系数仍可保持在0.020~0.030 w/(m·k)，绝热性能远超传统无机保温材料，也是当前常用的纳米轻质保温材料的载体。但其在800°c的高温条件下长期服役时，纳米粒子表面活性高，会导致颗粒间烧结、孔隙率下降、导热系数急剧升高，绝热性能大幅退化。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种耐高温轻质保温材料，其具有良好的高温热稳定性，且在高温应用环境下能够保持优异的绝热性能。

2、本发明的第一方面提供一种耐高温轻质保温材料，包括65~80wt%的气相纳米sio2粉、5~15wt%的硅微粉、3~15wt%的偏高岭土、3~10wt%的高硅氧玻璃纤维，和1~5wt%的铝酸钙水泥。

3、其中，所述偏高岭土中sio2含量为50-56wt%，al2o3含量为40-45%。

4、其中，所述气相纳米sio2粉体中二氧化硅的含量≥99.8wt%。

5、其中，所述硅微粉中二氧化硅的含量≥99.0wt%，粒径为1-10 μm。

6、其中，所述高硅氧玻璃纤维中二氧化硅的含量≥96wt%，玻璃纤维的长度为3-30mm。

7、其中，所述耐高温轻质保温材料还包括1~10wt%的阻隔剂。

8、其中，所述阻隔剂选自sic微粉、si3n4微粉、tic微粉、tio2微粉、zro2微粉、k2ti6o13晶须中的至少一种。

9、本发明的第二方面，还涉及一种上述耐高温轻质保温材料的制备方法，包括以下步骤：

10、s1、原料的准备：按重量百分比称取气相纳米sio2粉、硅微粉、偏高岭土、高硅氧玻璃纤维、铝酸钙水泥和可选地阻隔剂备用；

11、s2、混合原料的制备：将步骤s1中的原料依次加入搅拌机中，进行第一次搅拌混合，搅拌混合后再向搅拌机中通入蒸汽，再次进行搅拌，得到所需的混合原料，备用；

12、s3、混合原料的压制：将步骤s2中制备的混合原料进行压制成型，得到成型坯料；

13、s4、干燥和烧制：将步骤s3中压制成型后的成型坯料进行干燥处理，然后升温至750~820℃，保温1~3小时。

14、其中，步骤s3中，干燥温度为90~150℃；优选地，干燥温度为100~120℃。

15、其中，步骤s4中，升温速率为5~20℃/min；优选地，升温速率为5~15℃/min。

16、与现有技术相比，本发明的耐高温轻质保温材料具有以下有益效果：

17、本发明的耐高温轻质保温材料以气相纳米sio2粉为基体，通过加入适量的硅微粉和偏高岭土能够抵消或缓解保温材料整体的收缩内应力，稳定内部结构并提升材料整体的耐温能力，能够维持高温使用条件下的绝热性能。

1.一种耐高温轻质保温材料，其特征在于：包括65~80wt%的气相纳米sio2粉、5~15wt%的硅微粉、3~15wt%的偏高岭土、3~10wt%的高硅氧玻璃纤维，和1~5wt%的铝酸钙水泥。

2.根据权利要求1所述的耐高温轻质保温材料，其特征在于：所述偏高岭土中sio2含量为50-56wt%，al2o3含量为40-45%。

3.根据权利要求1所述的耐高温轻质保温材料，其特征在于：所述气相纳米sio2粉体中二氧化硅的含量≥99.8wt%。

4. 根据权利要求1所述的耐高温轻质保温材料，其特征在于：所述硅微粉中二氧化硅的含量≥99.0wt%，粒径为1-10 μm。

5.根据权利要求1所述的耐高温轻质保温材料，其特征在于：所述高硅氧玻璃纤维中二氧化硅的含量≥96wt%，玻璃纤维的长度为3-30mm。

6.根据权利要求1所述的耐高温轻质保温材料，其特征在于：所述耐高温轻质保温材料还包括1~10wt%的阻隔剂。

7.根据权利要求6所述的耐高温轻质保温材料，其特征在于：所述阻隔剂选自sic微粉、si3n4微粉、tic微粉、tio2微粉、zro2微粉、k2ti6o13晶须中的至少一种。

8.根据权利要求1~7任一项所述的耐高温轻质保温材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的耐高温轻质保温材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中干燥温度为90~150℃。

10.根据权利要求8所述的耐高温轻质保温材料的制备方法，其特征在于：步骤s4中升温速率为5~20℃/min。