專利名稱：一種Al₂O₃插層膨脹蛭石隔熱材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
研制與開發(fā)優(yōu)質(zhì)的隔熱耐火材料，并在工業(yè)窯爐中合理配套使用，是行之有效的節(jié)能途徑。既可提高窯爐的壽命，又可提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少熱損失、提高熱能利用效率和減少能源浪費(fèi)，從而達(dá)到節(jié)約能源、降低產(chǎn)品成本的目的。因此，對(duì)有效的高溫隔熱材料的需求就愈顯迫切。蛭石是結(jié)構(gòu)單元層為2 1型、層間具有可交換性陽離子及水分子的二八面體或三八面體鋁硅酸鹽礦物，層間電荷在0. 6 0. 9之間；具有可膨脹的層間域，層間域內(nèi)吸附有水分子和可交換性陽離子。蛭石煅燒到200°C以上時(shí)會(huì)急劇膨脹，可制成膨脹蛭石，膨脹蛭石有低密度(8(Tl20kg/ m3)、低導(dǎo)熱率
和相對(duì)高的熔點(diǎn) (1240 °C 1430 °C)，膨脹后的蛭石具有松散密度低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、隔熱、隔音、抗菌、耐火、耐冷等優(yōu)良性能，在建筑、電力、石油、化工、冶金、紡織等行業(yè)具有廣泛的用途。作為制造高溫隔熱材料填料的膨脹蛭石充填應(yīng)用時(shí)，其制品雖然導(dǎo)熱系數(shù)較低， 但強(qiáng)度也較低，應(yīng)用受到很大限制。當(dāng)使用高強(qiáng)膠結(jié)材料將膨脹蛭石粘結(jié)成成品時(shí)，雖具有比膨脹蛭石強(qiáng)度更大的強(qiáng)度，同時(shí)也降低了蛭石的隔熱效果。并且膨脹蛭石由于較大的高溫膨脹率，致使層間間距增大，層間的貫通氣孔導(dǎo)致隔熱材料耐壓強(qiáng)度降低，強(qiáng)度隨著容重的減小而減小，且隨著溫度的升高其導(dǎo)熱系數(shù)迅速升高，從而使隔熱材料的使用溫度很難提高，特別是導(dǎo)熱率仍然較高或蛭石產(chǎn)品占有體積較大，使應(yīng)用范圍受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種高溫條件下導(dǎo)熱系數(shù)較低、強(qiáng)度較高、應(yīng)用范圍較廣的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
第一步、將膨脹蛭石九水硝酸鋁乙醇按質(zhì)量比為1:1: (2 3. 5)配料；再按所述質(zhì)量比將九水硝酸鋁溶于乙醇中，然后加入膨脹蛭石，攪拌纊12h，室溫下陳化廣池，得到膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物；
第二步、將膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物浸泡在乙醇溶液中，在陽飛51條件下浸泡If 30 h， 再在68 75°C條件下浸泡42飛4h，然后將膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物取出在65 75°C條件下恒溫干燥64 78h，制得Al2O3插層膨脹蛭石；
第三步、以4(T80wt%的Al2O3插層膨脹蛭石和2(T60wt%的鎂橄欖石為原料混合，外加所述原料l(T20wt%的磷酸二氫鋁溶液，攪拌，壓制成型，在50(Γ650°C條件下保溫2飛h，即得Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料。在上述技術(shù)方案中膨脹蛭石的粒徑為0. 05 Imm ；壓制的壓力為4 20MPa ；磷酸二氫鋁溶液的濃度為4(T60wt%。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明利用溶膠凝膠法改性使膨脹蛭石層間間距增大， 在膨脹蛭石的片層間鑲嵌大量氧化鋁顆粒，降低了膨脹蛭石的導(dǎo)熱系數(shù)。膨脹蛭石特有的片層結(jié)構(gòu)具有熱流反射能力，而且改性后的膨脹蛭石層間孔隙孔容變小，對(duì)流傳熱途徑受阻，使Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料的隔熱性能進(jìn)一步增強(qiáng)；同時(shí)改性后的蛭石層間形成的大量均勻的納米微孔，使Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料耐壓強(qiáng)度增大。另由于所制材料的熱導(dǎo)率降低，使得在相同隔熱條件下所用材料的厚度減小，故Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料能應(yīng)用于體積有限部位的范圍增加。本發(fā)明所制備的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料的工作溫度能從800°C提高到1200°C，經(jīng)硬化處理后的主要物理性能為體積密度1. 15 1.27g/cm3 ；抗壓強(qiáng)度 17.廣21. 8MPa ；600。C 導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 153 0. 190 W/ (M · K)。因此，本發(fā)明所制備的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料具有導(dǎo)熱系數(shù)較低、強(qiáng)度較高和應(yīng)用范圍較廣的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式
所涉及到的技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述膨脹蛭石的粒徑為0. 05^1mm ；壓制的壓力為T20MPa ；磷酸二氫鋁溶液的濃度為 4(T60wt%。實(shí)施例1
一種Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料及其制備方法。第一步、將膨脹蛭石九水硝酸鋁乙醇按質(zhì)量比為1:1: (2 2. 4)配料，再按所述質(zhì)量比將九水硝酸鋁溶于乙醇中，然后加入膨脹蛭石，攪拌纊9. 5h，室溫下陳化廣2h， 得到膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物；
第二步、將膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物浸泡在乙醇溶液中，在55飛8°C條件下浸泡26 30h， 再在68 71°C條件下浸泡5(T54h，然后將膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物取出在65飛8°C條件下恒溫干燥72 78h，制得Al2O3插層膨脹蛭石；
第三步、以4(T55wt%的Al2O3插層膨脹蛭石和45 60wt%的鎂橄欖石為原料混合，外加所述原料l(Tl2wt%的磷酸二氫鋁溶液，攪拌，壓制成型，在50(Γ550° C條件下保溫4 5h，即得Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料。本實(shí)施例所制備的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料硬化處理后的主要物理性能是體積密度為1. 19 1. 25g/cm3 ；抗壓強(qiáng)度為19. 4 21. SMPa ；600°C導(dǎo)熱系數(shù)為0. 172 0. 190W/ (M · K)。實(shí)施例2
一種Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料及其制備方法。第一步、將膨脹蛭石九水硝酸鋁乙醇按質(zhì)量比為1:1: (2.壙3)配料，再按質(zhì)量比將九水硝酸鋁溶于乙醇中，然后加入膨脹蛭石，攪拌9. 5 llh，室溫下陳化廣2h，得到膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物；
第二步、將膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物浸泡在乙醇溶液中，在58飛1°C條件下浸泡22 26 h，再在7(T73°C條件下浸泡46飛0h，然后將膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物取出在68 70°C條件下恒溫干燥68 72h，制得Al2O3插層膨脹蛭石；
第三步、以55 70wt%的Al2O3插層膨脹蛭石和3(T45wt%的鎂橄欖石為原料混合，外加所述原料12 16wt%的磷酸二氫鋁溶液，攪拌，壓制成型，在55(Γ600°C條件下保溫3、h，即得Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料。本實(shí)施例所制備的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料硬化處理后的主要物理性能是 體積密度為1. 15 1. 22g/cm3 ；抗壓強(qiáng)度為18. 2 20MPa ；600° C導(dǎo)熱系數(shù)為0. 166 0. 190W/ (M · K)。實(shí)施例3
一種Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料及其制備方法。第一步、將膨脹蛭石九水硝酸鋁乙醇按質(zhì)量比為1:1: (3 3. 5)配料，再按質(zhì)量比將九水硝酸鋁溶于乙醇中，然后加入膨脹蛭石，攪拌1廣12h，室溫下陳化廣池，得到膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物；
第二步、將膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物浸泡在乙醇溶液中，在6廣65°C條件下浸泡If 22 h， 再在72 75°C條件下浸泡42、他，然后將膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物取出在7(T75°C條件下恒溫干燥64 6他，制得Al2O3插層膨脹蛭石；
第三步、以7(T80wt%的Al2O3插層膨脹蛭石和2(T30wt%的鎂橄欖石為原料混合，外加所述原料16 20wt%的磷酸二氫鋁溶液，攪拌，壓制成型，在600 650°C條件下保溫2 3h，即得Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料。本實(shí)施例所制備的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料硬化處理后的主要物理性能是體積密度為1. 19 1. 27g/cm3 ；抗壓強(qiáng)度為17.廣19. 9MPa ；600°C導(dǎo)熱系數(shù)為0. 153 0. 188W/ (M · K)。本具體實(shí)施方式
利用溶膠凝膠法改性使膨脹蛭石層間間距增大，在膨脹蛭石的片層間鑲嵌大量氧化鋁顆粒，降低了膨脹蛭石的導(dǎo)熱系數(shù)。膨脹蛭石特有的片層結(jié)構(gòu)具有熱流反射能力，而且改性后的膨脹蛭石層間孔隙孔容變小，對(duì)流傳熱途徑受阻，使Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料的隔熱性能進(jìn)一步增強(qiáng)；同時(shí)改性后的蛭石層間形成的大量均勻的納米微孔，使Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料耐壓強(qiáng)度增大。另由于所制材料的熱導(dǎo)率降低，使得在相同隔熱條件下所用材料的厚度減小，故Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料能應(yīng)用于體積有限部位的范圍增加。本具體實(shí)施方式
所制備的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料的工作溫度能從800°C 提高到1200°C，經(jīng)硬化處理后的主要物理性能為體積密度1. 15^1. 27g/cm3 ；抗壓強(qiáng)度 17.廣21. 8MPa ；600。C 導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 153 0. 190 W/ (M · K)。因此，本具體實(shí)施方式
所制備的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料具有導(dǎo)熱系數(shù)較低、 強(qiáng)度較高和應(yīng)用范圍較廣的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料的制備方法，其特征在于所述的制備方法是 第一步、將膨脹蛭石九水硝酸鋁乙醇按質(zhì)量比為1:1: (2 3. 5)配料，再按所述質(zhì)量比將九水硝酸鋁溶于乙醇中，然后加入膨脹蛭石，攪拌纊12h，室溫下陳化廣2h，得到膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物；第二步、將膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物浸泡在乙醇溶液中，在55飛5°C條件下浸泡If 30 h， 再在68 75°C條件下浸泡42飛4h，然后將膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物取出在65 75°C條件下恒溫干燥64 78h，制得Al2O3插層膨脹蛭石；第三步、以4(T80wt%的Al2O3插層膨脹蛭石和2(T60wt%的鎂橄欖石為原料混合，外加所述原料l(T20wt%的磷酸二氫鋁溶液，攪拌，壓制成型，在50(Γ650°C條件下保溫2飛h，即得Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料及其制備方法，其特征在于所述膨脹蛭石的粒徑為0. 05 1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料及其制備方法，其特征在于所述壓制的壓力為4 20MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料及其制備方法，其特征在于所述磷酸二氫鋁溶液的濃度為4(T60wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料的制備方法所制備的Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料及其制備方法，其技術(shù)方案是第一步、將膨脹蛭石∶九水硝酸鋁∶乙醇按質(zhì)量比為1∶1∶(2~3.5)配料；再按質(zhì)量比將九水硝酸鋁溶于乙醇中，然后加入膨脹蛭石，攪拌8~12h，室溫下陳化1~2h，得到膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物；第二步、將膨脹蛭石鋁凝膠復(fù)合物浸泡在乙醇溶液中，在55~65℃和68~75℃條件下先后浸泡18~30h和42~54h，取出干燥，制得Al2O3插層膨脹蛭石；第三步、以40~80wt%的Al2O3插層膨脹蛭石和20~60wt%的鎂橄欖石為原料混合，外加所述原料10~20wt%的磷酸二氫鋁溶液，攪拌，壓制成型，干燥，即得Al2O3插層膨脹蛭石隔熱材料。本發(fā)明具有導(dǎo)熱系數(shù)較低、強(qiáng)度較高和應(yīng)用范圍較廣的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B14/20GK102503202SQ20111034212
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者吳斌, 周飛, 王春風(fēng), 趙義, 顧華志, 高雄, 黃奧 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué), 浙江自立股份有限公司