一种高耐温绝热毯及其制备方法与流程

本发明属于高温绝热材料，涉及用于一种高耐温绝热毯及其制备方法。

背景技术：

1、隔热毯是一种广泛使用的隔热保温用品。隔热毯通常使用石棉、玻璃纤维等材料制成，但这些材料的使用温度通常局限于500-600℃，难以满足更高温度工况下的隔热需求。

2、中国专利cn205522750u公开了一种耐高温隔热毯，其结构分为四层，依次为过饱和硅胶涂布层、高硅氧棉芯层、高硅氧布层和氧化锆纤维层。该方案采用氧化锆纤维层使其能够在1600℃以上温度环境下使用，然而，该专利层间结合方式存在高温失效风险。cn205522750u公开将各层之间通过耐热硅胶粘合，但硅胶粘合剂在长期高温服役过程中会发生老化、分解，导致层间结合力下降甚至完全剥离，严重影响隔热毯的使用寿命和可靠性；

3、同时，芯层高温强度不足，其采用高硅氧棉芯层内设置有钢丝加强网用于结构加固，然而钢丝在500℃左右时强度会大幅衰减，尽管该方案意图通过氧化锆纤维层控制芯层温度，但实际工况中的热传导和热辐射仍可能导致芯层温度超过钢丝的安全使用温度；多层复合结构为简单堆叠，各层功能单一；结构笨重，柔性不足，难以满足对柔性有要求的工程应用场景。

4、因此，开发一种兼具超高温耐受性、梯度隔热设计、一体化成型结构和良好柔性的高耐温绝热毯，具有重要的应用价值。

技术实现思路

1、本发明涉及一种高耐温绝热毯及其制备方法，属于高温绝热材料技术领域。本发明公开的绝热毯依次包括超高温反射层、高温隔热过渡层、中温承载层、低温高效绝热层和表面防护密封层，各层之间通过针刺纤维互锁一体化结合形成连续过渡界面，本发明绝热毯最高使用温度≥1600℃，1000℃导热系数≤0.048w/(m·k)，10次热震循环后最小的导热系数变化率为2.1%，具备超高温耐受性、高效隔热性和优异的结构稳定性，适用于移动房屋壁炉、高温管道及建筑防火隔离。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高耐温绝热毯，高耐温绝热毯的结构层依次为：超高温反射层、高温隔热过渡层、中温承载层、低温高效绝热层和表面防护密封层，其中各层之间通过纤维针刺互锁一体化结合，各层纤维在厚度方向上相互缠绕勾连形成连续过渡界面。

4、进一步地，所述超高温反射层包含氧化锆纤维和铂铑合金丝，其中氧化锆纤维的zro2含量≥99%，纤维直径为5-8μm，所述铂铑合金丝直径为0.05-0.2mm。

5、进一步地，所述高温隔热过渡层包含氧化铝纤维和红外遮光剂掺杂的气凝胶，所述氧化铝纤维的al2o3含量≥95%，所述红外遮光剂为氧化钛纳米颗粒，其粒径20-50nm，掺杂量为5-15wt%。

6、进一步地，所述中温承载层包含锆硅酸铝纤维和莫来石晶须，其中锆硅酸铝纤维中zro2含量为15-18%，所述莫来石晶须的长径比为20:1，其添加量为5-10wt%。

7、进一步地，所述低温高效绝热层包含陶瓷纤维和二氧化硅气凝胶，其中二氧化硅气凝胶粒径为5-50nm，所述表面防护密封层为氟硅烷疏水涂层，接触角≥140°。

8、一种高耐温绝热毯的制备方法，具体包括以下步骤：

9、s1.纤维梯度预制体制备：将所有结构层的纤维分别经开松、梳理后按功能梯度顺序铺叠，采用双面针刺工艺进行加固，得到纤维梯度预制体；

10、s2.梯度溶胶配制：配制浓度不同的铝溶胶、硅铝复合溶胶和硅溶胶；

11、s3.高压真空梯度浸渍：纤维梯度预制体置于浸渍罐中，真空负压下依次注入溶胶，溶胶沿厚度方向形成梯度分布，静置凝胶化；

12、s4.分级干燥与烧结：对凝胶化后的毯体进行超临界干燥和分级高温烧结处理；

13、s5.表面防护处理：最后在低温面施加疏水涂层，烘干固化，得到高耐温绝热毯。

14、进一步地，所述步骤s1双面针刺工艺的针刺密度为200-300针/cm²，所述步骤s2铝溶胶的固含为25-35%、硅铝复合溶胶的固含为15-25%、硅溶胶的固含为8-15%。

15、进一步地，所述步骤s3的真空负压为-0.08~-0.1 mpa，所述梯度浸渍依次注入铝溶胶、硅铝复合溶胶和硅溶胶。

16、进一步地，所述步骤s4超临界干燥是以co2为介质，温度为40-50℃，压力为10-15mpa下干燥4-8小时，所述高温烧结是以2-5℃/min升温至600℃保温2小时，再以3-5℃/min升温至1200℃保温4小时，所述步骤s5疏水涂层为氟硅烷改性溶液，其浓度为1-5wt%，喷涂量为50-100 g/m²，所述烘干的温度为80-120℃，所述固化的时间为30-60分钟。

17、与现有技术相比，其有益效果包括：

18、1.本发明公开的绝热毯依次包括超高温反射层、高温隔热过渡层、中温承载层、低温高效绝热层和表面防护密封层，各层之间通过针刺纤维互锁一体化结合形成连续过渡界面，其中超高温反射层包含氧化锆纤维和铂铑合金增强丝，高温隔热过渡层包含氧化铝纤维和氧化钛纳米颗粒掺杂气凝胶，中温承载层包含含锆硅酸铝纤维和莫来石晶须，低温高效绝热层包含陶瓷纤维和二氧化硅气凝胶。制备方法采用分层铺网结合双面针刺工艺形成预制体，经高压真空梯度浸渍使不同浓度溶胶沿厚度方向梯度分布，再经超临界干燥和高温烧结分级处理，最后施加疏水涂层。本发明绝热毯最高使用温度≥1600℃，1000℃导热系数≤0.048w/(m·k)，10次热震循环后最小的导热系数变化率为2.1%，具备超高温耐受性、高效隔热性和优异的结构稳定性。

1.一种高耐温绝热毯，其特征在于，高耐温绝热毯的结构层依次为：超高温反射层、高温隔热过渡层、中温承载层、低温高效绝热层和表面防护密封层，其中各层之间通过纤维针刺互锁一体化结合，各层纤维在厚度方向上相互缠绕勾连形成连续过渡界面。

2.根据权利要求1所述的一种高耐温绝热毯，其特征在于，所述超高温反射层包含氧化锆纤维和铂铑合金丝，其中氧化锆纤维的zro2含量≥99%，纤维直径为5-8μm，所述铂铑合金丝直径为0.05-0.2mm。

3.根据权利要求1所述的一种高耐温绝热毯，其特征在于，所述高温隔热过渡层包含氧化铝纤维和红外遮光剂掺杂的气凝胶，所述氧化铝纤维的al2o3含量≥95%，所述红外遮光剂为氧化钛纳米颗粒，其粒径20-50nm，掺杂量为5-15wt%。

4.根据权利要求1所述的一种高耐温绝热毯，其特征在于，所述中温承载层包含锆硅酸铝纤维和莫来石晶须，其中锆硅酸铝纤维中zro2含量为15-18%，所述莫来石晶须的长径比为20:1，其添加量为5-10wt%。

5.根据权利要求1所述的一种高耐温绝热毯，其特征在于，所述低温高效绝热层包含陶瓷纤维和二氧化硅气凝胶，其中二氧化硅气凝胶粒径为5-50nm，所述表面防护密封层为氟硅烷疏水涂层，接触角≥140°。

6.一种如权利要求1所述的高耐温绝热毯的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种高耐温绝热毯的制备方法，其特征在于，所述步骤s1双面针刺工艺的针刺密度为200-300针/cm²，所述步骤s2铝溶胶的固含为25-35%、硅铝复合溶胶的固含为15-25%、硅溶胶的固含为8-15%。

8.根据权利要求6所述的一种高耐温绝热毯的制备方法，其特征在于，所述步骤s3的真空负压为-0.08~-0.1 mpa，所述梯度浸渍依次注入铝溶胶、硅铝复合溶胶和硅溶胶。

9.根据权利要求6所述的一种高耐温绝热毯的制备方法，其特征在于，所述步骤s4超临界干燥是以co2为介质，温度为40-50℃，压力为10-15mpa下干燥4-8小时，所述高温烧结是以2-5℃/min升温至600℃保温2小时，再以3-5℃/min升温至1200℃保温4小时。

10.根据权利要求6所述的一种高耐温绝热毯的制备方法，其特征在于，所述步骤s5疏水涂层为氟硅烷改性溶液，其浓度为1-5wt%，喷涂量为50-100 g/m²，所述烘干的温度为80-120℃，所述固化的时间为30-60分钟。