一种新型陶瓷纤维吸热材料及制备方法与流程

本发明属于陶瓷纤维材料，涉及一种新型陶瓷纤维吸热材料及制备方法。

背景技术：

1、陶瓷纤维制品作为一种轻质耐火材料，具有耐高温、重量轻、导热率低、热稳定性好、比热容小以及耐机械震动等优点，目前在石油、化工、机械、冶金、电子、船舶、轻工及交通运输等工业部门得到广泛的应用。

2、在不同陶瓷纤维制品中，陶瓷纤维板作为一种优良的耐火材料，具有韧性和机械强度优良，质地坚硬，抗风蚀能力强；加热后不膨胀，收缩小，保持良好的机械强度等优点。目前陶瓷纤维板主要分为有机板和无机板两大类，有机板具有质轻、导热系数低、施工方便、可任意剪切的优点，是管道、窑炉及其他保温设备的理想节能材料，如申请号为cn202310836728.7、cn202011554152.8、cn202011088065.8公开的专利。在某些特殊行业，如家电行业、陶瓷壁挂炉等领域，在这些领域内，除了需要保持以上有机板性能外，还需要无味无烟并且表面不能发黑，通常采用以陶瓷纤维和无机结合剂为主要制备原料的无机板代替有机板，如申请号为cn201410777561.2、cn201711316952.4、cn201611104615.4公开的专利。

3、在输电、通信等电缆电线布设密度较大的区域，当发生火灾时，由易燃的电动照明覆盖构成的电缆和电线等很容易成为火灾蔓延的一个途径，因此，电缆电线布设密度较大的区域的消防防火措施是非常重要的。同时建筑物的各种管道和钢结构等的防火也是重中之重，建筑物中的各种管道贯穿到各个地方，易发生火灾并成为烟雾的传播途径；钢结构作为建筑物重要的支撑件，在发生火灾时能否承载住整个建筑至关重要。

4、目前，在管道包裹、电缆桥架以及钢结构防火技术中，常见的防火材料包括纤维防火毡、纤维防火卷材、防火涂料、纤维增强石膏毡、岩棉毡等。对于各种复杂结构部件的防火，纤维类防火卷材由于柔软性好、安装简单、容易做成各种复杂结构，并且具有优异的防火耐火性能，成为应对新环境、新建筑、维护修复以及特殊应用场景下的防火耐火挑战。在纤维类防火卷材产品中，陶瓷纤维类防火卷材比如陶瓷纤维纸、陶瓷纤维毡等因耐温高、机械性能强等优点而被广泛应用，如申请号cn202210909158.5、cn201911227677.8和cn202311059323.3专利。

5、虽然现有的陶瓷纤维制品具有一定的优势，但其本身也会存在一些缺点。目前制备陶瓷纤维制品所用的陶瓷纤维棉都会带着非纤物质和渣球，这导致在湿坯成型和干燥过程中容易出现裂纹，降低产品质量合格率。同时，渣球的存在还会降低产品的柔韧性，很容易弯折开裂。非纤物质和渣球的存在还会提高产品的导热系数，不能满足低导热系数的产品需求。另外，在某些高温行业，现有的陶瓷纤维制品满足不了特定的防火隔热性能。

技术实现思路

1、基于上述所要解决的技术问题，本发明提供一种新型陶瓷纤维吸热材料及制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、本发明提供一种新型陶瓷纤维吸热材料，制备原料包括：纯相陶瓷纤维、粘结剂、高温辐射遮光剂、无机吸热材料、絮凝剂和纯水，其中，所述纯相陶瓷纤维为空心结构，无渣球，纯度≥98%，非纤物质≤1.5%。

4、优选地，制备原料按照重量份数包括：8-55份纯相陶瓷纤维、2-20份粘结剂、1-25份高温辐射遮光剂、6-28份无机吸热材料、0.5-9份絮凝剂和250-5500份纯水。

5、优选地，所述纯相陶瓷纤维为普通陶瓷纤维、标准陶瓷纤维、高纯陶瓷纤维、高铝陶瓷纤维、低锆陶瓷纤维、含锆陶瓷纤维、可溶陶瓷纤维以及多晶陶瓷纤维中的一种或多种制备形成。其中，普通陶瓷纤维中，al2o3+sio2的含量≥95%。标准陶瓷纤维中，al2o3+sio2的含量≥97%。高纯陶瓷纤维中，al2o3+sio2的含量≥98.5%。高铝陶瓷纤维中，al2o3+sio2的含量≥98.5%。低锆陶瓷纤维中，al2o3+sio2+zro2的含量≥99%，zro2的含量为5-7%。含锆陶瓷纤维中，al2o3+sio2+zro2的含量≥99%，zro2的含量≥15%。可溶陶瓷纤维中，al2o3+sio2+cao+mgo+fe2o3的含量≥99.6%，al2o3的含量≤0.5%。多晶陶瓷纤维中，al2o3+sio2的含量≥98.8%，al2o3的含量为72%左右。

6、更为优选的，纯相陶瓷纤维的制备方法包括：

7、将正常陶瓷纤维分散成小块或小团后加入搅拌罐中，在温度为10-40℃、搅拌速度为80r/min条件下搅拌分散1h，得到分散纤维；其中，所述正常陶瓷纤维包括普通陶瓷纤维、标准陶瓷纤维、高纯陶瓷纤维、高铝陶瓷纤维、低锆陶瓷纤维、含锆陶瓷纤维、可溶陶瓷纤维以及多晶陶瓷纤维中的一种或多种；

8、循环水洗所述分散纤维3-5次，直至无渣球类废弃物；

9、将水洗好的纤维在转速为1000r/min下离心脱水10min，得到湿态纯相陶瓷纤维；

10、所述湿态纯相陶瓷纤维在温度为100-180℃下干燥2h，得到纯相陶瓷纤维。

11、优选地，所述粘结剂包括硅溶胶、丙烯酸乳液聚合物和改性丙烯酸乳液聚合物中的一种或多种。

12、优选地，所述高温辐射遮光剂包括钛酸钾晶须、氧化锆和氧化锌中的一种或多种。

13、优选地，所述无机吸热材料包括偶联剂改性的镁铝水滑石，所述镁铝水滑石的粒径为125-1000目。

14、优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，所述偶联剂的加入量为所述镁铝水滑石质量的0.5-6%。

15、优选地，所述絮凝剂包括所述絮凝剂包括淀粉、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、活性硅酸絮凝剂、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸钙聚合物中的一种或多种。

16、本发明还提供一种新型陶瓷纤维吸热材料的制备方法，包括：

17、将纯相陶瓷纤维和纯水混合分散，打浆10-15min后加入粘结剂充分搅拌浸泡；浸泡结束后，加入高温辐射遮光剂和无机吸热材料，搅拌均匀，得到混合物；

18、所述混合物中加入絮凝剂进行絮凝反应，形成浆料；

19、所述浆料湿法真空成型、干燥后得到陶瓷纤维吸热材料。

20、优选地，所述湿法真空成型的条件为：真空度为0.04-0.06mpa，滚压压力为 0.04-0.06mpa，干燥温度为90-160℃。

21、本发明具有以下有益效果：

22、（1）该新型陶瓷纤维吸热材料以空心结构、无渣球的纯相陶瓷纤维为主要原料，使得制备的陶瓷纤维吸热材料在湿坯成型和干燥过程都不易出现裂纹，提高产品质量合格率。

23、（2）纯相陶瓷纤维的使用降低了陶瓷纤维吸热材料的导热系数和背温，提高了陶瓷纤维吸热材料的吸热和防火隔热性能，为解决目前陶瓷纤维材料的一些缺陷以及满足现在某些领域对产品的特殊需求提供了思路，促进陶瓷纤维吸热材料更广泛的应用。

24、（3）纯相陶瓷纤维的使用还增强了陶瓷纤维吸热材料的机械强度和柔韧性，提高了机械能力。

25、（4）高温辐射遮光剂、无机吸热材料的加入，其协同作用使陶瓷纤维吸热材料具有更好的吸热效果和卓越的防火隔热性能。

26、（5）该制备方法工艺简单，适合大范围生产。