高效節能保溫材料及其製備方法與流程

2023-05-30 10:30:06

本發明提供一種高效節能保溫材料及其製備方法。

背景技術：

目前的保溫材料主要為固體、絮狀以及泡沫狀，這種保溫材料存在很多問題：耐火性差，易燃，汙染環境，對高溫保溫效果差。施工時需採用粘貼、掛網、固定等多道工序，十分繁瑣，同時傳統保溫材料形狀的局限性導致了在狹窄空間等特殊部位施工不便。固體或絮狀以及施工工藝的原因使做好的保溫層始終存在縫隙，從而影響保溫效果。此類保溫材料不可循環使用，三年後必須更新，既浪費資源能源也汙染環境。

技術實現要素：

技術問題

本發明的目的在於解決現有保溫材料耐火性差，易燃，汙染環境，施工工藝複雜等問題，提供一種高效節能保溫材料，具有耐高溫、清潔無汙染、隔熱、耐火性強、可循環使用、施工工藝簡單、高效率的特點，可廣泛應用於各種需要採取保溫措施的高溫主輔設備及管道外表面保溫。

技術方案

本發明的目的是通過如下措施來實現：

一種高效節能保溫材料，由以下重量份的原料組成：水400-500份，珍珠巖粉200-250份，矽酸鈉10-20份，矽酸鋁棉30-40份，海泡石粉10-30份，白泥粉0.1-0.5份，膨潤土0.1-0.3份，熟膠粉I 0.3-0.7份，熟膠粉II 0.1-0.5份，纖維素0.3-0.7份，發泡劑2-5份，阻燃劑1-10份，聚丙烯醯胺0.3-0.7份，聚乙烯醇0.1-0.5份，磷酸鋁0.1-0.5份。

優選地，所述高效節能保溫材料由以下重量份的原料組成：水450份，珍珠巖粉220份，矽酸鈉15份，矽酸鋁棉35份，海泡石粉20份，白泥粉0.3份，膨潤土0.2份，熟膠粉I 0.5份，熟膠粉II 0.3份，纖維素0.5份，發泡劑3份，阻燃劑8份，聚丙烯醯胺粉末0.5份，聚乙烯醇粉末0.3份，磷酸鋁0.3份。

其中，熟膠粉是羧甲基澱粉的一種，由天然澱粉經羧甲基化、交聯、熟膠化製成，外形為不規則片狀物，具有速溶性和高粘性，是新型建築用高性能粘合劑。熟膠粉I為適用於各種幹混砂漿的添加劑，熟膠粉II為適用於內牆耐水膩子的添加劑。

海泡石是一種纖維狀富鎂矽酸鹽粘土礦物，具有極強的吸附性能和密封性能。

發泡劑可以增加保溫材料中氣體的含量，從而增強保溫的效果。

所述發泡劑可選擇異氰酸酯，基本原理是異氰酸酯與水發生化學反應釋放出CO2，CO2起發泡作用。

所述異氰酸酯的例子包括甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)等。

阻燃劑可以提高保溫材料的阻燃性能和熱穩定性。

以重量份計，所述阻燃劑包含：八溴二苯基乙烷22份，三氧化二銻15份，三苯基磷酸酯8份。

所述阻燃劑可以通過如下方法製備：將八溴二苯基乙烷、三氧化二銻和三苯基磷酸酯在混合機中進行充分混合，即得所述阻燃劑。

八溴二苯基乙烷與三氧化二銻一起使用可以增強阻燃效果。三苯基磷酸酯可以提高保溫材料的熱穩定性。

本發明還提供了一種製備高效節能保溫材料的方法，包括：

(1)將矽酸鋁棉和纖維素加入水中，浸泡30-50小時；

(2)將步驟(1)的浸泡液加入到渦流式攪拌器中，充分攪拌1-2小時，成雪花狀；

(3)加入聚丙烯醯胺粉末，繼續攪拌0.5-1小時；

(4)依次加入磷酸鋁、矽酸鈉、海泡石粉、白泥粉、膨潤土、熟膠粉I、熟膠粉II、阻燃劑，繼續攪拌成膏體；

(5)逐步加入珍珠巖粉、聚乙烯醇粉末、發泡劑，充分攪拌，膏體混合膨脹；

(6)將膨脹後的膏體分裝在密閉容器中；或者將膨脹後的膏體倒入模具中加壓成型，然後烘乾成高效節能保溫型材。

其中，在步驟(1)中，在矽酸鋁棉中加入纖維素可以縮短浸泡時間，並軟化矽酸鋁棉。

在步驟(6)中，將膨脹後的膏體立即稱量分裝在密閉容器中，開封後要及時將膏體材料塗抹在需保溫的設備上；或者將膨脹後的膏體倒入模具中加壓成型，烘乾成高效節能保溫型材，使用時將保溫型材直接包裹在或鋪裝在需要保溫的設備上。

保存在密閉容器中的膏狀高效節能保溫材料，開封後要及時將膏體材料塗抹在需保溫的設備上，以防止材料中的空氣大量外溢。必要時表面乾燥後，再塗一層凝固層，以加強表面強度，防止震擊破損。

施工方法：根據介質溫度得出最佳保溫層的總厚度，先塗第一層，第一層厚度一般為20～30mm，在第一層乾燥程度達到90％左右後，再塗第二層，依次類推直至達到所需的保溫厚度。

本發明的保溫材料的耐高溫能力可達到1000℃以上，容重為150～180kg/m3，附著力強，在複雜的外觀形狀下均可包裹牢固。

有益效果

本發明的保溫材料隔熱效果好，並具有很強的耐高溫性能和阻燃性能；導熱係數低，粘貼能力強，耐酸鹼，無毒無塵無汙染。

本發明的保溫材料為膏體，可以在管道狹窄及特殊部位使用，而且只需普通瓦工即可操作，施工簡單，極大提高了施工效率。

本發明可廣泛應用於各種需要採取保溫措施的高溫主輔設備及管道的外表面保溫，並可以形成嚴密無縫的完整保溫層，最大幅度地減少散熱損失，極大地提高了熱能利用率，提升了保溫性能。

加工工藝簡單，無需加熱消耗能源，無需靜置，縮短了製備時間。

本發明可現場進行加工，減少了運輸費用，在使用時不易燃，無危害，不龜裂，不易風化脫落，拆除掉的廢棄保溫材料可以重複利用，有效節約資源。

附圖說明

圖1為保溫材料隔熱測試裝置的示意圖。

圖2為紅外測溫探頭測得的不鏽鋼圓盤的表面溫度曲線。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明的高效節能保溫材料進行詳細描述。

本發明的保溫材料中所使用的原料均可以從市場上直接購買，其中熟膠粉I、熟膠粉II均購買自北京安順達裝飾材料有限公司。

本發明使用二氧化碳類發泡劑，通過異氰酸酯和水反應生成CO2，CO2起發泡作用。

所述異氰酸酯可為甲苯二異氰酸酯或二苯基甲烷二異氰酸酯。

阻燃劑通過如下方法製備：

將八溴二苯基乙烷2.2kg、三氧化二銻1.5kg、三苯基磷酸酯0.8kg在混合機中進行充分混合，得到阻燃劑粉末。

實施例1

準備原料：

水450kg，珍珠巖粉220kg，矽酸鈉15kg，矽酸鋁棉35kg，海泡石粉20kg，白泥粉0.3kg，膨潤土0.2kg，熟膠粉I 0.5kg，熟膠粉II 0.3kg，纖維素0.5kg，甲苯二異氰酸酯3kg，阻燃劑8kg，聚丙烯醯胺粉末0.5kg，聚乙烯醇粉末0.3kg，磷酸鋁0.3kg。

高效節能保溫材料製備

(1)將35kg矽酸鋁棉和0.5kg纖維素加入到450kg水中，浸泡48小時；

(2)將步驟(1)的浸泡液加入到渦流式攪拌器中，充分攪拌1小時，成雪花狀；

(3)加入0.5kg聚丙烯醯胺粉末，繼續攪拌0.5小時；

(4)依次加入0.3kg磷酸鋁、15kg矽酸鈉、20kg海泡石粉、0.3kg白泥粉、0.2kg膨潤土、0.5kg熟膠粉I、0.3kg熟膠粉II、8kg阻燃劑，繼續攪拌成膏體；

(5)逐步加入220kg珍珠巖粉、0.3kg聚乙烯醇粉末、3kg甲苯二異氰酸酯，充分攪拌，膏體混合膨脹；

(6)將膨脹後的膏體分裝在密閉容器中。

實施例2

準備原料：

水480kg，珍珠巖粉250kg，矽酸鈉16kg，矽酸鋁棉36kg，海泡石粉25kg，白泥粉0.4kg，膨潤土0.2kg，熟膠粉I 0.5kg，熟膠粉II 0.3kg，纖維素0.6kg，二苯基甲烷二異氰酸酯3kg，阻燃劑10kg，聚丙烯醯胺粉末0.5kg，聚乙烯醇粉末0.3kg，磷酸鋁0.4kg。

高效節能保溫材料製備

(1)將36kg矽酸鋁棉和0.6kg纖維素加入到480kg水中，浸泡48小時；

(2)將步驟(1)的浸泡液加入到渦流式攪拌器中，充分攪拌1小時，成雪花狀；

(3)加入0.5kg聚丙烯醯胺粉末，繼續攪拌0.5小時；

(4)依次加入0.4kg磷酸鋁、16kg矽酸鈉、25kg海泡石粉、0.4kg白泥粉、0.2kg膨潤土、0.5kg熟膠粉I、0.3kg熟膠粉II、10kg阻燃劑，繼續攪拌成膏體；

(5)逐步加入250kg珍珠巖粉、0.3kg聚乙烯醇粉末、3kg二苯基甲烷二異氰酸酯，充分攪拌，膏體混合膨脹；

(6)將膨脹後的膏體分裝在密閉容器中。

實施例3

準備原料：

水420kg，珍珠巖粉210kg，矽酸鈉12kg，矽酸鋁棉33kg，海泡石粉18kg，白泥粉0.3kg，膨潤土0.1kg，熟膠粉I 0.3kg，熟膠粉II 0.3kg，纖維素0.5kg，甲苯二異氰酸酯4kg，阻燃劑5kg，聚丙烯醯胺粉末0.25kg，聚乙烯醇粉末0.25kg，磷酸鋁0.25kg。

高效節能保溫材料製備

(1)將33kg矽酸鋁棉和0.5kg纖維素加入到420kg水中，浸泡48小時；

(2)將步驟(1)的浸泡液加入到渦流式攪拌器中，充分攪拌1小時，成雪花狀；

(3)加入0.25kg聚丙烯醯胺粉末，繼續攪拌0.5小時；

(4)依次加入0.25kg磷酸鋁、12kg矽酸鈉、18kg海泡石粉、0.3kg白泥粉、0.1kg膨潤土、0.3kg熟膠粉I、0.3kg熟膠粉II、5kg阻燃劑，繼續攪拌成膏體；

(5)逐步加入210kg珍珠巖粉、0.25kg聚乙烯醇粉末、4kg甲苯二異氰酸酯，充分攪拌，膏體混合膨脹；

(6)將膨脹後的膏體分裝在密閉容器中。

對比例1

除了省略發泡劑、阻燃劑、聚丙烯醯胺粉末、聚乙烯醇粉末和磷酸鋁以外，按照與實施例1相同的方式進行。

對比例2

除了省略發泡劑以外，按照與實施例1相同的方式進行。

對比例3

除了省略阻燃劑以外，按照與實施例1相同的方式進行。

高效節能保溫材料的性能測試

下面對實施例1-3和對比例1-3製備的保溫材料的性能進行測試。

1、保溫材料理化性能測試

依據GB/T 17371-2008標準對保溫材料的理化性能進行測試，測試結果見表1。

表1

2、保溫材料的隔熱性能測試

(1)試樣製備

將實施例1和對比例1製備的保溫材料分別做成直徑為約200mm、高度為100mm的圓柱體。

(2)測試裝置

圖1為保溫材料的隔熱性能測試裝置，包括：保溫材料1，不鏽鋼圓盤2，熱電偶3，氧氣-乙炔火焰加熱炬4，紅外測溫探頭5。

在保溫材料1的上部鑲有直徑為35mm、厚度為6mm的圓形耐熱不鏽鋼圓盤2，與不鏽鋼圓盤2的中心對應在試樣下部鑲有直徑為6mm的熱電偶3，熱電偶3的頂端與不鏽鋼圓盤2的中心的距離為80mm。

試驗用氧氣-乙炔火焰加熱炬4對不鏽鋼圓盤2進行加熱，在加熱過程中，氧氣、乙炔的流量如下：氧氣流量：1.7L/Min；乙炔流量：1.6L/Min。不鏽鋼圓盤導熱快，並且不鏽鋼圓盤的邊緣鑲入保溫材料內，故其與保溫材料接觸的底部的溫差較小，可視為一個溫度較平均的熱源，則熱源的直徑約為低溫端的熱電偶的測溫直徑的6倍。

用紅外測溫探頭5測不鏽鋼圓盤的溫度，從加熱開始計時，50秒後由紅外測溫探頭測得不鏽鋼圓盤溫度上升到1000℃以上，加熱30分鐘後停止加熱。圖2為紅外測溫探頭測得的不鏽鋼圓盤的表面溫度曲線。

用XMTA數顯調節儀顯示熱電偶測得的溫度，記錄不同加熱時間下的熱電偶的溫度，保溫材料的隔熱測試結果見表2。

表2

結果顯示，與對比例1相比，根據實施例1的被測材料的一面在1100℃加熱30分鐘的條件下，非加熱面的溫度只升高了3℃(從22℃升高到25℃)，說明根據本發明的高效節能保溫材料具有良好的隔熱性能。

3、保溫材料的阻燃性能測試

將實施例1-3和對比例1-3製備的保溫材料分別做成125mm×13mm×1.5mm的試片。

按照UL-94測試標準測試保溫材料的阻燃性。測試結果見表3。

表3

結果顯示，由於使用了阻燃劑，根據本發明的保溫材料具有極佳的阻燃性。

本發明保溫材料主要適用於各種鍋爐，尤其火力發電廠鍋爐本體、熱力系統的密封保溫，鍋爐煙風道、冷卻系統的密封保溫，汽輪機本體上下缸的密封保溫，各種高低溫加熱器、除氧器、壓力容器、水箱、高低溫管道、閥門、旋轉體震動設備的密封保溫；同時也適用於石油行業的煉油爐本體的保溫；各種焦化廠、化工廠、冶金、建築等行業的保溫等。