一種中溫吸熱型隔熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種中溫吸熱型隔熱材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航空航天技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是可重復(fù)使用航天器、臨近空間飛行器和高 超聲速飛行器等面向未來(lái)飛行器的快速發(fā)展，熱防護(hù)系統(tǒng)和材料已成為制約飛行器研發(fā)能 否成功的最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著飛行馬赫數(shù)的不斷提高，對(duì)熱防護(hù)材料的使用溫度 的要求越來(lái)越高，工作時(shí)，燃燒室外壁的溫度高達(dá)2200?2500K，為了保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)金屬殼體 及其周邊的電子設(shè)備，同時(shí)減少熱量的散耗及其帶來(lái)的明顯的紅外信號(hào)特征，燃燒室外壁 采用超高溫隔熱材料進(jìn)行熱防護(hù)。
[0003] 相變吸熱材料在相變過(guò)程中吸收大量的熱，因此相變吸熱材料可以有效降低溫 度。但通常的相變材料的相變溫度低，不適合在高溫環(huán)境下使用。如石蠟的相變47-64°C， 密度為〇.9g/cm3,吸熱能力為200-220J/g。并且只有單一的儲(chǔ)熱功能，不具備隔熱性能。近 年來(lái)研制了一些新型相變材料，相變?cè)现饕獮橄跛徜?、硝酸鈉、硝酸鉀、氫氧化鋰等，可用 于工業(yè)熱能回收、太陽(yáng)能熱利用等。其相變溫度在300°C以下，仍不適于較高溫度條件下使 用。還有相變物質(zhì)由棕櫚酸和硬脂酸經(jīng)熔融混合而成，基體材料為膨脹石墨，相變溫度區(qū)間 為52-55°C，相變潛熱為160-170J/g?？蓱?yīng)用于空調(diào)冷凝回收制備生活熱水系統(tǒng)中。使用 溫度也比較低。另外，還有主要成分為十二水磷酸氫二鈉，氯化鉀，九水偏硅酸鈉，石墨，其 相變溫度為25°C左右，相變潛熱值為170JJ/g，適用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫室和農(nóng)業(yè)建筑?？梢?jiàn)，現(xiàn) 有相變儲(chǔ)熱材料存在功能單一，不具備隔熱性能、不能耐高溫、儲(chǔ)熱能力差等問(wèn)題

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種一種中溫吸熱型隔熱材料及其制備方法，主要 目的是提高耐溫溫度，及儲(chǔ)熱性能。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明主要提供如下技術(shù)方案：
[0006] 一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種中溫吸熱型隔熱材料，其原料由如下組分組 成：
[0007] 耐中溫基體材料 6?85重量份
[0008] 耐中溫相變吸熱材料15?94重量份。
[0009] 作為優(yōu)選，所述耐中溫基體材料為硅酸鈣晶須團(tuán)聚粉、硅酸鋁粉和高鋁澆注料粉 中的一種或多種。
[0010] 作為優(yōu)選，所述硅酸鈣晶須團(tuán)聚粉體為硬硅鈣石型晶須團(tuán)聚粉體，晶須直徑為 0? 2ym?10ym，長(zhǎng)度為10ym?300ym;娃酸錯(cuò)粉直徑0? 1ym?300ym;高錯(cuò)饒注料粉 體直徑10ym?500ym。
[0011] 作為優(yōu)選，所述硅酸鈣晶須團(tuán)聚粉體為采用動(dòng)態(tài)水熱合成法制備的硬硅鈣石型晶 須團(tuán)聚體。
[0012] 作為優(yōu)選，所述耐中溫相變材料為碳酸鈉粉體、碳酸鋰和碳酸鈉/碳酸鋰混合熔 鹽粉體中的一種或多種。
[0013] 作為優(yōu)選，所述碳酸鋰粉體和碳酸鈉粉體的直徑為0. 1ym?300ym;碳酸鋰/碳 酸鈉混合熔鹽粉體的直徑為0. 1ym?300ym。
[0014] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種上述任一種中溫吸熱型隔熱材料的制備方 法，包括如下步驟：
[0015] 將按比例稱好的耐中溫基體材料和耐中溫相變材料加入去離子水混合打漿均勻， 獲得混合料；
[0016] 將均勻的混合料，加入模具中，模壓成形，得到濕坯；
[0017] 模壓成形后的濕坯常壓干燥即得中溫吸熱型隔熱材料。
[0018] 作為優(yōu)選，所述濕坯在常壓50°C?250°C干燥。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0020] 1、本發(fā)明實(shí)施例的中溫吸熱型隔熱材料的基體可耐1100°C高溫。
[0021] 2、本發(fā)明實(shí)施例的中溫吸熱型隔熱材料的高溫相變吸熱的溫度比較高，達(dá)到 450°C-650°C，可用于工業(yè)余熱回收等高溫領(lǐng)域。
[0022] 3、本發(fā)明實(shí)施例的中溫吸熱型隔熱材料吸熱能力強(qiáng)，可達(dá)300_400J/g。
[0023] 4、本發(fā)明實(shí)施例的中溫吸熱型隔熱材料的制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。在 下述說(shuō)明中，不同的"一實(shí)施例"或"實(shí)施例"指的不一定是同一實(shí)施例。此外，一或多個(gè)實(shí) 施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點(diǎn)可由任何合適形式組合。
[0025] 一種中溫吸熱型隔熱材料，其原料由如下組分組成：
[0026] 耐中溫基體材料 6?85重量份
[0027] 耐中溫相變吸熱材料15?94重量份。
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例的一種中溫吸熱型隔熱材料通過(guò)適當(dāng)比例的耐中溫基體材料和耐 中溫相變吸熱材料即可獲得骨架耐溫溫度高，相變溫度高，儲(chǔ)熱能力強(qiáng)的隔熱材料。本 發(fā)明實(shí)施例的一種中溫吸熱型隔熱材料相變吸熱的溫度為450°C-6 50°C，吸熱能力為 350-400J/g〇
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 晶須直徑為0. 2ym?10ym，長(zhǎng)度為10ym?300ym的硅酸鈣晶須團(tuán)聚粉體6重 量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鈉粉94重量份；將按上述比例混合的原料與去離子 水混合，在打漿機(jī)中打漿，充分混合均勻，得到均勻的混合料；將得到的混合料注入到模具 中，采用壓機(jī)壓力成形，獲得濕坯；將獲得的濕坯常壓50°C?250°C干燥即得到中溫吸熱型 隔熱材料。
[0031] 實(shí)施例2
[0032]與實(shí)施例1不同在于，原料組成為：直徑為0.lym?300ym硅酸鋁粉85重量份， 直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鋰粉15重量份。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 與實(shí)施例1不同在于，原料組成為：直徑為10ym?500ym的高鋁澆注料粉45重 量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鈉粉55重量份。
[0035] 實(shí)施例4
[0036] 與實(shí)施例1不同在于，原料組成為：晶須直徑為0. 2ym?10ym，長(zhǎng)度為10ym? 300ym的硅酸鈣晶須團(tuán)聚粉體10重量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鋰粉90重量份。
[0037] 實(shí)施例5
[0038] 與實(shí)施例1不同在于，原料組成為：直徑為10ym?500ym的高鋁澆注料粉10重 量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鋰/碳酸鈉混合熔鹽粉90重量份。
[0039] 實(shí)施例6
[0040] 與實(shí)施例1不同在于，原料組成為：晶須直徑為0? 2ym?10ym，長(zhǎng)度為10ym? 300ym的硅酸鈣晶須團(tuán)聚粉體85重量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鋰/碳酸鈉混合 熔鹽粉15重量份。
[0041] 實(shí)施例7
[0042] 與實(shí)施例1不同在于，原料組成為：直徑為10ym?500ym的高鋁澆注料粉6重 量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鋰/碳酸鈉混合熔鹽粉94重量份。
[0043] 實(shí)施例8
[0044] 與實(shí)施例1不同在于，原料組成為：晶須直徑為0?2ym?10ym，長(zhǎng)度為10ym? 300ym的硅酸鈣晶須團(tuán)聚粉體45重量份，直徑為0. 1ym?300ym硅酸鋁粉5重量份，直 徑為10ym?500ym的高鋁澆注料粉10重量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鈉粉10 重量份，直徑為〇. 1um?300ym的碳酸鋰粉15重量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸 鋰/碳酸鈉混合恪鹽粉45重量份。
[0045] 實(shí)施例9
[0046] 與實(shí)施例1不同在于，原料組成為：晶須直徑為0? 2ym?10ym，長(zhǎng)度為10ym? 300ym的硅酸鈣晶須團(tuán)聚粉體40重量份，直徑為0. 1ym?300ym硅酸鋁粉10重量份，直 徑為10ym?500ym的高鋁澆注料粉10重量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鈉粉10 重量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鋰粉10重量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸 鋰/碳酸鈉混合恪鹽粉60重量份。
[0047] 實(shí)施例10
[0048] 與實(shí)施例1不同在于，原料組成為：晶須直徑為0. 2ym?10ym，長(zhǎng)度為10ym? 300ym的硅酸鈣晶須團(tuán)聚粉體50重量份，直徑為0. 1ym?300ym硅酸鋁粉5重量份，直 徑為10ym?500ym的高鋁澆注料粉5重量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鈉粉5重 量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鋰粉5重量份，直徑為0. 1ym?300ym的碳酸鋰/ 碳酸鈉混合熔鹽粉50重量份。
[0049] 現(xiàn)有的相變材料基體材料的耐溫低，多在600°C以下，本發(fā)明實(shí)施例的基體耐溫高 達(dá)1100°C以上。本發(fā)明實(shí)施例的吸熱能力強(qiáng)，吸熱能力在350-400J/g。此外，本發(fā)明實(shí)施 例的隔熱材料中，在相變物質(zhì)在發(fā)生固液相轉(zhuǎn)變之后，基體材料能成功的將液相封裝，使其 不能流出，保證相變材料的完整、有效。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)基體材料原料處理、成型工藝控 制，獲得結(jié)構(gòu)均勻、孔徑尺寸合適的材料，使相變物質(zhì)均勻分散在基本的微孔之中。
[0050] 參照GB/T17911. 3-1999耐火陶瓷纖維制品體積密度試驗(yàn)方法，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例 的一種中溫吸熱型隔熱材料及對(duì)比例進(jìn)行性能測(cè)試，所得結(jié)果見(jiàn)下表1。其中對(duì)比例1為無(wú) 機(jī)混合鹽（KN03-NaN03)相變材料，對(duì)比例2為石蠟/陶粒相變材料。
[0051]表1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種中溫吸熱型隔熱材料，其特征在于，其原料由如下組分組成： 耐中溫基體材料 6?85重量份 耐中溫相變吸熱材料15?94重量份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中溫吸熱型隔熱材料，其特征在于，所述耐中溫基體材料為 硅酸鈣晶須團(tuán)聚粉、硅酸鋁粉和高鋁澆注料粉中的一種或多種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的中溫吸熱型隔熱材料，其特征在于，所述硅酸鈣晶須團(tuán)聚粉 體為硬娃媽石型晶須團(tuán)聚粉體，晶須直徑為0. 2 μπι?10 μπι，長(zhǎng)度為10 μπι?300 μπι ;娃酸 鋁粉直徑0. 1 μ m?300 μ m ;高鋁澆注料粉體直徑10 μ m?500 μ m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的中溫吸熱型隔熱材料，其特征在于，所述硅酸鈣晶須團(tuán)聚粉 體為采用動(dòng)態(tài)水熱合成法制備的硬硅鈣石型晶須團(tuán)聚體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中溫吸熱型隔熱材料，其特征在于，所述耐中溫相變材料為 碳酸鈉粉體、碳酸鋰和碳酸鈉/碳酸鋰混合熔鹽粉體中的一種或多種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的中溫吸熱型隔熱材料，其特征在于，所述碳酸鋰粉體和碳 酸鈉粉體的直徑為〇. 1 μπι?300 ym ;碳酸鋰/碳酸鈉混合熔鹽粉體的直徑為0,1 ym? 300 μ m〇
7. 權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述中溫吸熱型隔熱材料的制備方法，其特征在于，包括如下 步驟： 將按比例稱好的耐中溫基體材料和耐中溫相變材料加入去離子水混合打漿均勻，獲得 混合料； 將均勻的混合料，加入模具中，模壓成形，得到濕坯； 模壓成形后的濕坯常壓干燥即得中溫吸熱型隔熱材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，所述濕坯在常壓50°C?250°C干燥。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種中溫吸熱型隔熱材料及其制備方法，其中中溫吸熱型隔熱材料的原料由如下組分組成：耐中溫基體材料6～85重量份；耐中溫相變吸熱材料15～94重量份。本發(fā)明的中溫吸熱型隔熱材料具有耐溫溫度高，儲(chǔ)熱性能好的特點(diǎn)。
【IPC分類】C04B32-00, C04B30-02
【公開號(hào)】CN104591685
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510020673
【發(fā)明人】王廣海, 陳玉峰, 孫浩然, 孫現(xiàn)凱, 張峰, 張世超, 李世新, 方凱, 鄧可為
【申請(qǐng)人】中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日