一种纳米隔热材料及其制备方法

技术领域

本发明属于纳米隔热材料技术领域。具体涉及一种纳米隔热材料及其制备方法。

背景技术

纳米隔热材料具有低体积密度、高孔隙率、低热导率等特点，具有优异的隔热性能。随着能源紧缺和人们对节能环保的日益重视，采用纳米隔热材料能有效降低生产和生活中的能量散失。随着科学技术的进步，纳米隔热材料也逐步被应用，它与普通隔热材料的明显区别在于：纳米隔热材料具有比空气更低的热导率，并且随着温度的升高，特别在高温区热导率的增长速度远远低于普通隔热材料。

目前，已有制备纳米隔热材料的技术，如“一种纳米隔热材料用物料及其混合方法、纳米隔热材料及其制备方法”(CN201811409159.3)专利技术，公开了一种纳米隔热材料的制备方法，制得的纳米隔热材料在常温导热系数0.014～0.035W/(m·K)的情况下，耐压强度只有0.89～1.21MPa，制得的纳米隔热材料强度低；“一种纳米隔热材料及其制备方法”(CN201811409160.6)专利技术，该方法整个过程对设备要求高(需要配备高速分散机、鼓风干燥箱)，工艺流程复杂和成本高；“一种高强度纳米隔热材料及其制备方法”(CN201911099302.8)专利技术，制得的纳米隔热材料的体积密度大(0.3～1.0g/cm

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种合成温度低、工艺流程简单、操作简便和成本低的纳米隔热材料的制备方法；用该方法制备的纳米隔热材料体积密度小、显气孔率大、耐压强度大和常温导热系数低。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的具体步骤是：

步骤一、将53～66wt％的纳米氧化铝、11～18wt％的纳米二氧化硅、12～17wt％的碳化硅、1～3wt％的玻璃纤维、3～7wt％的磷酸二氢铵和3～7wt％的磷酸二氢铝混合，球磨，烘干，制得纳米隔热材料粉体。

步骤二、将所述纳米隔热材料粉体在0.2～1.0MPa条件下机压成型，干燥，制得纳米隔热材料坯体。

步骤三、将所述纳米隔热材料坯体加热至1000～1200℃，保温1～3小时，自然冷却，制得纳米隔热材料。

所述纳米氧化铝的纯度大于93.0％；所述纳米氧化铝的粒径小于500nm。

所述纳米二氧化硅的纯度大于96.7％；所述纳米二氧化硅的粒径小于100nm。

所述碳化硅的纯度大于99.5％；所述碳化硅的粒径小于0.5μm。

所述玻璃纤维的纯度大于98.0％；所述玻璃纤维的粒径小于0.5μm。

所述磷酸二氢铵的纯度大于99.0％；所述磷酸二氢铵的粒径小于0.5μm。

所述磷酸二氢铝的纯度大于95.0％；所述磷酸二氢铝的粒径小于0.5μm。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：

1、本发明将纳米氧化铝、纳米二氧化硅、碳化硅、玻璃纤维、磷酸二氢铵和磷酸二氢铝混合，机压成型，干燥，然后于1000～1200℃保温，制得纳米隔热材料。整个制备过程合成温度低、工艺流程简单、操作简便和成本低。

2、本发明在以纳米氧化铝和纳米二氧化硅为主要原料制备纳米隔热材料的基础上，利用添加的玻璃纤维和碳化硅不仅提高了纳米隔热材料的耐压强度，且降低了纳米隔热材料的常温导热系数，达到具有良好力学性能和热学性能的目的。

3、本发明在用纳米氧化铝和纳米二氧化硅为主要原料制备纳米隔热材料的基础上，加入了磷酸二氢铵与磷酸二氢铝的混合物，在烧结过程中能起到结合剂的作用，促进烧结，增加了纳米隔热材料的耐压强度。

本发明所制备的纳米隔热材料经检测：体积密度为0.26～0.69g/cm

因此，本发明具有合成温度低、工艺流程简单和操作简便和成本低的特点；所制备的纳米隔热材料体积密度小、显气孔率大、耐压强度大和常温导热系数低。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。

一种纳米隔热材料及其制备方法。本具体实施方式所述制备方法是：

步骤一、将53～66wt％的纳米氧化铝、11～18wt％的纳米二氧化硅、12～17wt％的碳化硅、1～3wt％的玻璃纤维、3～7wt％的磷酸二氢铵和3～7wt％的磷酸二氢铝混合，球磨，烘干，制得纳米隔热材料粉体。

步骤二、将所述纳米隔热材料粉体在0.2～1.0MPa条件下机压成型，干燥，制得纳米隔热材料坯体。

步骤三、将所述纳米隔热材料坯体加热至1000～1200℃，保温1～3小时，自然冷却，制得纳米隔热材料。

本具体实施方式中：

所述纳米氧化铝的纯度大于93.0％，所述纳米氧化铝的粒径小于500nm；

所述纳米二氧化硅的纯度大于96.7％，所述纳米二氧化硅的粒径小于100nm；

所述碳化硅的纯度大于99.5％，所述碳化硅的粒径小于0.5μm；

所述玻璃纤维的纯度大于98.0％，所述玻璃纤维的粒径小于0.5μm；

所述磷酸二氢铵的纯度大于99.0％，所述磷酸二氢铵的粒径小于0.5μm；

所述磷酸二氢铝的纯度大于95.0％，所述磷酸二氢铝的粒径小于0.5μm。

实施例中不再赘述。

实施例1

一种纳米隔热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：

步骤一、将66wt％的纳米氧化铝、11wt％的纳米二氧化硅、15wt％的碳化硅、1wt％的玻璃纤维、3wt％的磷酸二氢铵和4wt％的磷酸二氢铝混合，球磨，烘干，制得纳米隔热材料粉体。

步骤二、将所述纳米隔热材料粉体在0.2MPa条件下机压成型，干燥，制得纳米隔热材料坯体。

步骤三、将所述纳米隔热材料坯体加热至1000℃，保温1小时，自然冷却，制得纳米隔热材料。

本实施例制备的纳米隔热材料经检测：体积密度为0.26g/cm

实施例2

一种纳米隔热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：

步骤一、将53wt％的纳米氧化铝、15wt％的纳米二氧化硅、17wt％的碳化硅、3wt％的玻璃纤维、5wt％的磷酸二氢铵和7wt％的磷酸二氢铝混合，球磨，烘干，制得纳米隔热材料粉体。

步骤二、将所述纳米隔热材料粉体在0.6MPa条件下机压成型，干燥，制得纳米隔热材料坯体。

步骤三、将所述纳米隔热材料坯体加热至1100℃，保温3小时，自然冷却，制得纳米隔热材料。

本实施例制备的纳米隔热材料经检测：体积密度为0.48g/cm

实施例3

一种纳米隔热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：

步骤一、将60wt％的纳米氧化铝、16wt％的纳米二氧化硅、12wt％的碳化硅、2wt％的玻璃纤维、7wt％的磷酸二氢铵和3wt％的磷酸二氢铝混合，球磨，烘干，制得纳米隔热材料粉体。

步骤二、将所述纳米隔热材料粉体在1.0MPa条件下机压成型，干燥，制得纳米隔热材料坯体。

步骤三、将所述纳米隔热材料坯体加热至1150℃，保温2小时，自然冷却，制得纳米隔热材料。

本实施例制备的纳米隔热材料经检测：体积密度为0.69g/cm

实施例4

一种纳米隔热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：

步骤一、将58wt％的纳米氧化铝、18wt％的纳米二氧化硅、14wt％的碳化硅、1wt％的玻璃纤维、4wt％的磷酸二氢铵和5wt％的磷酸二氢铝混合，球磨，烘干，制得纳米隔热材料粉体。

步骤二、将所述纳米隔热材料粉体在0.8MPa条件下机压成型，干燥，制得纳米隔热材料坯体。

步骤三、将所述纳米隔热材料坯体加热至1200℃，保温3小时，自然冷却，制得纳米隔热材料。

本实施例制备的纳米隔热材料经检测：体积密度为0.56g/cm

本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：

1、本具体实施方式将纳米氧化铝、纳米二氧化硅、碳化硅、玻璃纤维、磷酸二氢铵和磷酸二氢铝混合，机压成型，干燥，然后于1000～1200℃保温，制得纳米隔热材料。整个制备过程合成温度低、工艺流程简单、操作简便和成本低。

2、本具体实施方式在以纳米氧化铝和纳米二氧化硅为主要原料制备纳米隔热材料的基础上，利用添加的玻璃纤维和碳化硅不仅提高了纳米隔热材料的耐压强度，且降低了纳米隔热材料的常温导热系数，达到具有良好力学性能和热学性能的目的。

3本具体实施方式在以纳米氧化铝和纳米二氧化硅为主要原料制备纳米隔热材料的基础上，加入了磷酸二氢铵与磷酸二氢铝的混合物，在烧结过程中能起到结合剂的作用，促进烧结，增加了纳米隔热材料的耐压强度。

本具体实施方式所制备的纳米隔热材料经检测：体积密度为0.26～0.69g/cm

因此，本具体实施方式具有合成温度低、工艺流程简单和操作简便和成本低的特点；所制备的纳米隔热材料体积密度小、显气孔率大、耐压强度大和常温导热系数低。