本發(fā)明涉及一種真空隔熱耐火材料制品及其制備方法，屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前我國能源供給形勢(shì)不容樂觀，工業(yè)能耗占全社會(huì)能耗73%，2010年高耗能工業(yè)能源消耗比重達(dá)到81.2%，占工業(yè)耗能的絕大部分。根據(jù)國家節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的基本國策，如何降低高溫工業(yè)中的能源和資源的損耗、保護(hù)環(huán)境勢(shì)在必行。大量高溫工業(yè)窯爐外表面的散熱損失仍較明顯，研究開發(fā)高效節(jié)能隔熱材料迫在眉睫。

現(xiàn)有的真空隔熱材料是以粉體、泡沫、纖維、氣凝膠等為芯層材料，經(jīng)過真空封裝后得到的高效保溫板材，主要用于制冷、建筑等行業(yè)，但不能滿足高溫工業(yè)爐襯節(jié)能隔熱的需求。

如申請(qǐng)?zhí)枮?00420053407.2，海爾集團(tuán)公司申請(qǐng)的真空絕熱板，應(yīng)用在冰箱等電器上。如申請(qǐng)?zhí)枮?01610067278.X的中國發(fā)明專利公布了一種新型氣凝膠真空絕熱板及其制備方法，可大量應(yīng)用于高層建筑外墻保溫材料，申請(qǐng)?zhí)枮?01320665323.3的中國專利公布了一種氣凝膠復(fù)合板，該復(fù)合板應(yīng)用范圍廣泛，如工業(yè)、建筑物的外墻體、室內(nèi)裝飾、交通運(yùn)輸車輛、船舶等。但也僅限中低溫領(lǐng)域，在高溫條件下不能使用。并且由于都采用氣凝膠作為填充材料，成本較高，不利于規(guī)?；虡I(yè)生產(chǎn)。

如申請(qǐng)?zhí)枮?01510559717.4及201520682637.3專利，靳親國、馬成良等人發(fā)明的真空結(jié)構(gòu)高溫隔熱板及其制備方法，該真空結(jié)構(gòu)高溫隔熱板比非真空同材質(zhì)同比重的輕質(zhì)材料導(dǎo)熱系數(shù)低,保溫節(jié)能效果好,特別是排氣熱封裝后直接使用,無需高溫?zé)?節(jié)約能源,簡單方便。但芯材和封裝材料仍需要改善，進(jìn)一步降低其導(dǎo)熱系數(shù)，提高其隔熱性能，并提高使用溫度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)無法滿足市場對(duì)隔熱耐火材料的低導(dǎo)熱高耐火性能的要求，本發(fā)明的目的是提供隔熱性能更優(yōu)異、可以在較高的溫度條件下使用、并且生產(chǎn)成本較低，可以規(guī)?；虡I(yè)生產(chǎn)的真空隔熱耐火材料制品及其制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種真空隔熱耐火材料制品，由芯材和包裹在芯材外的高阻隔薄膜構(gòu)成，所述芯材是將低導(dǎo)熱微孔粉體和散狀耐火纖維均勻分散后壓制而成的混合物，其中，低導(dǎo)熱微孔粉體的重量占比為95~70wt%,散狀耐火纖維重量占比為5~30wt%；所述高阻隔薄膜是指以氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、硅酸鋁的一種或幾種無機(jī)材料為主要成分制成的耐高溫氣密性薄膜，包括能耐高溫并保持氣密性的陶瓷膜、玻璃膜或復(fù)合耐熱膜；

所述低導(dǎo)熱微孔粉體是具有較低導(dǎo)熱率和微米級(jí)氣孔粉狀材料的二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯的一種或幾種的混合；

所述散狀耐火纖維是散狀短切無機(jī)纖維，散狀短切無機(jī)纖維為硅酸鋁、高鋁、莫來石、氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、硅酸鋯的一種或幾種的混合。

所述散狀短切無機(jī)纖維直徑0.2-3mm，長度0.5-5mm。

所述制品的芯材厚度為3mm-30mm，高阻隔薄膜厚度為0.1mm-0.8mm。

上述的真空隔熱耐火材料制品的制備方法如下：

芯材的制備：將重量占比95~70wt%的低導(dǎo)熱微孔粉體和5~30wt%散狀耐火纖維在攪拌機(jī)里充分?jǐn)嚢?、均勻混合，使纖維與粉體交錯(cuò)穿插，具備一定整體性，壓制成型制備成芯材；

高阻隔薄膜的制備：采用流延機(jī)制備高阻隔薄膜，首先將90—100份（wt%）氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、或硅酸鋁無機(jī)材料基料，80—90份濃度5-10%聚乙烯醇水溶液、5-10份丙三醇一起混合均勻制成無機(jī)材料漿料，將制備好的無機(jī)材料漿料從上部料斗流延嘴流到銅帶或不銹鋼帶上，通過基帶與刮刀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成素坯，在表面張力的作用下，形成光滑致密的上表面，成坯膜后,采用底板加熱的方法燒結(jié)，燒結(jié)溫度200-1200℃，時(shí)間15-60min，升溫速度0.1-0.5℃/min）制備出高阻隔薄膜，薄膜厚度0.1mm-0.8mm

將壓制成型制備好的芯材用高阻隔薄膜包裹后先熱壓封裝周邊，預(yù)留抽真空封口；將預(yù)封裝好的制品置于真空封裝機(jī)工作位，薄膜封口處擋夾固定，從封口處抽真空，抽至真空度為0.001Pa，然后對(duì)封口進(jìn)行熱壓封裝，制備出真空隔熱耐火材料制品。

真空隔熱耐火材料制品耐溫500~1200℃，并保持氣密性,厚度均勻。

本發(fā)明制品與同類產(chǎn)品隔熱性能比較：

本發(fā)明的積極效果是：

1、采用低導(dǎo)熱微孔粉體與纖維的混合物作為芯材，并采用抽真空技術(shù)，使其具有真空結(jié)構(gòu)，真空度為0.001Pa，200~800℃導(dǎo)熱系數(shù)低至0.01~0.05W/m·k，使得制品隔熱性能得到很大地提高。

2、芯材中加入耐火纖維，不僅使制品具有一定的強(qiáng)度，而且在使用時(shí)能減少燒結(jié)收縮，具有較好地高溫使役性能。

3、采用低導(dǎo)熱微孔粉體與纖維的混合物作為芯材，并采用高阻隔薄膜作為封裝包裹膜，使制品可在500~1200℃較高的溫度條件下使用,并仍能保持真空結(jié)構(gòu)，具有很低的導(dǎo)熱率。

4、以低導(dǎo)熱微孔粉體代替氣凝膠，耐高溫，成本低，性價(jià)比高。適合規(guī)?；a(chǎn)，便于推廣應(yīng)用。安裝使用方便，可與輕質(zhì)、重質(zhì)耐火材料配套，用于高溫工業(yè)窯爐內(nèi)襯復(fù)合高效隔熱，節(jié)能效果顯著。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專利進(jìn)一步解釋說明。但本專利的保護(hù)范圍不限于具體的實(shí)施方式。

實(shí)施例1

一種真空隔熱耐火材料制品，包括芯材和包裹在芯材外的薄膜，芯材是80%的氣相二氧化硅粉體和20%的硅酸鋁纖維均勻分散的混合物；芯材外高阻隔薄膜為氧化鈦陶瓷膜；

制備工藝為：

芯材的制備：稱取氣相二氧化硅粉體和直徑0.5mm、長度1-2mm的硅酸鋁纖維，其重量比為4:1，將二者放入攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杌旌虾螅估w維與粉體交錯(cuò)穿插，具備一定整體性，然后壓制成型制備成芯材；

氧化鈦陶瓷薄膜的制備：采用流延機(jī)制備氧化鈦陶瓷薄膜，首先將90g氧化鈦基料，85g濃度為6%的聚乙烯醇水溶液,7g丙三醇一起混合均勻制氧化鈦漿料，將制備好的氧化鈦漿料從上部料斗流延到不銹鋼基帶上，通過基帶與刮刀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成素坯，在表面張力的作用下，形成光滑致密的上表面，成坯膜后燒結(jié)制備出氧化鈦陶瓷薄膜；燒結(jié)溫度1200℃，時(shí)間60min，升溫速度0.5℃/min。氧化鈦陶瓷薄膜厚度0.6mm；

將上述壓制成型制備好的芯材用氧化鈦陶瓷薄膜包裹后先熱壓封裝大部分周邊，預(yù)留抽真空封口；將預(yù)封裝好的芯材置于真空封裝機(jī)工作位，薄膜封口處擋夾固定，從封口處抽真空，抽至真空度為0.001Pa，然后對(duì)封口進(jìn)行熱壓封裝，制備出氣相二氧化硅基真空隔熱耐火材料制品。

制備得到的真空隔熱耐火材料制品，熱面可耐1000~1200℃溫度，350℃導(dǎo)熱系數(shù)為0.022 W/m·k。

實(shí)施例2

一種真空隔熱耐火材料制品，包括芯材和包裹在芯材外的薄膜，芯材是70%的氧化鋁粉體和30%的氧化鋯晶質(zhì)纖維均勻分散的混合物；芯材外高阻隔薄膜為耐熱合金復(fù)合膜；

制備工藝為：

芯材的制備：稱取氧化鋁粉體和纖維直徑0.7mm，長度1-3mm的氧化鋯晶質(zhì)纖維，其重量比為7:3，將二者放入攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杌旌虾?，使纖維與粉體交錯(cuò)穿插，具備一定整體性，然后壓制成型制備成芯材；

耐熱合金復(fù)合膜的制備：首先將100g耐熱合金1Cr18Ni9Ti粉，濃度7%的聚乙烯醇水溶液85g,7g丙三醇一起混合均勻后制成漿料，將制備好的漿料從上部料斗流延到不銹鋼基帶上，通過基帶與刮刀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成素坯，在表面張力的作用下，形成光滑致密的上表面，成坯膜后燒結(jié)制備出耐熱合金復(fù)合膜，燒結(jié)溫度800℃，時(shí)間40min，升溫速度0.3℃/min；制備耐熱合金復(fù)合膜厚度0.5mm；

將壓制成型制備好的芯材用耐熱合金復(fù)合膜包裹后先熱壓封裝大部分周邊，預(yù)留抽真空封口；將預(yù)封裝好的芯材置于真空封裝機(jī)工作位，薄膜封口處擋夾固定，從封口處抽真空，抽至真空度為0.001Pa，然后對(duì)封口進(jìn)行熱壓封裝，制備出氧化鋁/氧化鋯基真空隔熱耐火材料制品。

制備得到的真空隔熱耐火材料制品，熱面可耐600~1000℃溫度，350℃導(dǎo)熱系數(shù)為0.025W/m·k。

實(shí)施例3

一種真空隔熱耐火材料制品，包括芯材和包裹在芯材外的薄膜，芯材是75%的微孔氧化鈦粉體和25%的氧化鋁晶質(zhì)纖維均勻分散的混合物；芯材外薄膜為高阻隔硅氧玻璃膜。

制備工藝為：

芯材的制備：稱取微孔氧化鈦粉體和纖維直徑1-2mm，長度2-3mm的氧化鋁纖維，其重量比為3:1，將二者放入攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杌旌虾?，使纖維與粉體交錯(cuò)穿插，具備一定整體性，然后壓制成型制備成芯材；

硅氧玻璃膜的制備：采用流延機(jī)制備硅氧玻璃膜，首先將95g硅氧玻璃基料，83g濃度7%的聚乙烯醇水溶液,6g丙三醇一起混合均勻后制成硅氧玻璃漿料，將制備好的硅氧玻璃漿料從上部料斗流延到不銹鋼基帶上，通過基帶與刮刀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成素坯，在表面張力的作用下，形成光滑致密的上表面，成坯膜后燒結(jié)制備出硅氧玻璃膜，燒結(jié)溫度1100℃，時(shí)間50min，升溫速度0.4℃/min；制備氧化鈦陶瓷膜厚度0.4mm；

將壓制成型制備好的芯材用硅氧玻璃膜包裹后先熱壓封裝大部分周邊，預(yù)留抽真空封口；將預(yù)封裝好的芯材置于真空封裝機(jī)工作位，薄膜封口處擋夾固定，從封口處抽真空，抽至真空度為0.001Pa，然后對(duì)封口進(jìn)行熱壓封裝，制備出氧化鈦/氧化鋁基真空隔熱耐火材料制品。

制備得到的真空隔熱耐火材料制品，熱面可耐700~1100℃溫度，350℃導(dǎo)熱系數(shù)為0.027W/m·k。