一种耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管及其制备方法

技术领域

本申请涉及耐火纤维材料设备技术领域，具体涉及一种耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管及其制备方法。

背景技术

在航空、航天、能源、化工等科学技术领域，为了保证某些设备或部件在高温下正常工作，需要热防护系统对关键部件或在关键位置进行热防护。隔热管是一种常用的热工设备，用于隔离高温和低温环境。目前，常见的隔热管材料主要包括石棉、橡胶和硅胶等。然而，这些材料在高温环境下的性能存在一定的限制，难以满足高温环境下的隔热要求。

发明内容

技术问题：

传统的隔热管采用石棉、硅胶和橡胶等材料制成，其在1300℃高温环境下难以保持良好的形态，隔热效果差，且使用寿命较短。

技术方案：

一方面，提供一种耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，其包括以下步骤：

(1)采用斜纹编织的方式将细度为150～250tex的氧化铝纤维编织成管状，得到管状氧化铝纤维织物；

(2)以耐1300℃以上的超高温胶作为固化材料，将步骤(1)制得的管状氧化铝纤维织物固定在一起，形成纤维管；

(3)将步骤(2)制得的纤维管在1300℃下高温处理2h；

(4)在步骤(3)得到的纤维管的表面涂覆耐高温涂料以得到厚度为1～3mm的耐高温涂层，得到耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管；其中：

所述耐高温涂料的配方如下：以重量份数计，30份硅丙乳液、30份聚磷酸铵、10份季戊四醇、20份三聚氰胺、10份可膨胀石墨与200份水；

所述耐高温涂料的制备方法，包括如下步骤：按照所述耐高温涂料的配方将各组分混合，置于高速搅拌机中以600～1200r/min的转速搅拌15～30min，得到耐高温涂料。

在一些实施例中，在步骤(1)中，氧化铝纤维的细度为200tex。

在一些实施例中，在所述耐高温涂料的制备方法中，搅拌时间为20min。

在一些实施例中，在所述耐高温涂料的制备方法中，搅拌的转速为800r/min。

在一些实施例中，涂覆耐高温涂料时的涂覆厚度为2mm。

在一些实施例中，所述管状氧化铝纤维织物的直径为15～100mm。

另一方面，提供前述的方法制得的耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管。

有益效果：

(1)本发明提供了一种耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，通过采用氧化铝纤维编制管状氧化铝纤维织物，将其固化、高温处理后，在其表面涂覆耐高温涂料，并进一步优化编织的方式，特定的氧化铝纤维的细度，固化材料的选择，高温处理的温度和时间、耐高温涂料的配方及制备参数等，成功制备得到导热系数为0.025W/(m·K)，热膨胀系数为8.0×10

(2)本发明的方法，通过在1300℃下高温处理2h，使用特定配方和特定工艺制得的耐高温涂料等技术手段，使得制得的耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管能够在1300℃的工作环境中保持良好的隔热效果，长时间使用不会出现隔热效果下降的情况；同时，本发明的耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管比传统隔热管具有更长的使用寿命。

(3)本发明通过采用氧化铝纤维，使得制成的耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管具有优异的隔热性能，能够有效隔离高温环境，防止热量传导，从而起到良好的隔热效果。

(4)基于氧化铝是一种相对轻质的材料，本发明的耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管也具有轻质化得特点，比传统隔热管有更轻的质量，有助于减轻设备和管道的重量。

(5)基于氧化铝在常见的化学环境中相对稳定，不易受到化学物质的侵蚀，本发明的耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管也具有稳定的化学性质，有助于长时间维持隔热管的性能。与传统隔热管相比，本发明的耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管拥有更优越的耐腐蚀性能。

附图说明

图1为实施例1的步骤(3)得到的纤维管的示意图；

图2为实施例1制得的耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

测试方法：

导热系数测试：

热膨胀系数测试：

下述实施例和对比例中涉及的原料及工艺除非特别说明均为现有技术。其中：

实施例1中的耐1700℃超高温胶为JL-767高温胶水，购自聚力公司；

实施例1

一种耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用斜纹编织的方式将细度为200tex的氧化铝纤维编织成管状，得到管状氧化铝纤维织物，以适应不同形状的管道；其中，管状氧化铝纤维织物的直径为30mm；

(2)以耐1700℃超高温胶作为固化材料，将步骤(1)制得的管状氧化铝纤维织物固定在一起，形成纤维管；

(3)将步骤(2)制得的纤维管置于热处理炉(型号为赫特HTF/433/16)中在1300℃下高温处理2h；

(4)在步骤(3)得到的纤维管的表面涂覆一层耐高温涂料，自然晾干，随后用砂纸轻微打磨表面，重复前述步骤，直至得到厚度为2mm的耐高温涂层，即得到耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管；其中：

耐高温涂料的配方如下：以重量份数计，30份硅丙乳液、30份聚磷酸铵、10份季戊四醇、20份三聚氰胺、10份可膨胀石墨与200份水。

耐高温涂料的制备方法，包括如下步骤：按照上述耐高温涂料的配方将各组分混合，置于高速搅拌机中以800r/min的转速搅拌20min，得到耐高温涂料。

测试发现，实施例1制得的耐1300℃氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的导热系数为0.025W/(m·K)，热膨胀系数为8.0×10

对比例1

一种氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，参照实施例1，区别仅在于，将步骤(1)中的氧化铝纤维的细度改为100tex，得到氧化铝连续纤维柔性隔热管。

测试发现，对比例1制得的氧化铝连续纤维柔性隔热管的导热系数为0.020W/(m·K)，热膨胀系数为11.0×10

对比例2

一种氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，参照实施例1，区别仅在于，将步骤(1)中的氧化铝纤维的细度改为400tex，得到氧化铝连续纤维柔性隔热管。

测试发现，对比例2制得的氧化铝连续纤维柔性隔热管的导热系数为0.040W/(m·K)，热膨胀系数为5.5×10

对比例3

一种氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，参照实施例1，区别仅在于，将步骤(1)中的氧化铝纤维的编织方式改成平纹编织，得到氧化铝连续纤维柔性隔热管。

测试发现，对比例3制得的氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的导热系数为0.050W/(m·K)，热膨胀系数为6.5×10

对比例4

一种氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，参照实施例1，区别仅在于，将步骤(3)中的高温处理的温度改为1000℃，得到氧化铝连续纤维柔性隔热管。

测试发现，对比例4制得的氧化铝连续纤维柔性隔热管的导热系数为0.06W/(m·K)，热膨胀系数为5.5×10

对比例5

一种氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，参照实施例1，区别仅在于，将步骤(3)中的高温处理的的时间改为4h，得到氧化铝连续纤维柔性隔热管。

测试发现，对比例5制得的氧化铝连续纤维柔性隔热管的导热系数为0.03W/(m·K)，热膨胀系数为5.3×10

对比例6

一种氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，参照实施例1，区别仅在于，将步骤(4)中的耐高温涂料替换成铝粉漆，得到氧化铝连续纤维柔性隔热管。

测试发现，对比例6制得的氧化铝连续纤维柔性隔热管的导热系数为0.07W/(m·K)，热膨胀系数为5.0×10

对比例7

一种氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，参照实施例1，区别仅在于，将步骤(4)中的耐高温涂料中的可膨胀石墨省略，得到氧化铝连续纤维柔性隔热管。

测试发现，对比例7制得的氧化铝连续纤维柔性隔热管的导热系数为0.07W/(m·K)，热膨胀系数为3.0×10

对比例8

一种氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，参照实施例1，区别仅在于，将步骤(4)中的耐高温涂料的制备方法中的搅拌时间改成5min，得到氧化铝连续纤维柔性隔热管。

测试发现，对比例8制得的氧化铝连续纤维柔性隔热管的导热系数为0.05W/(m·K)，热膨胀系数为4.5×10

对比例9

一种氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，参照实施例1，区别仅在于，省略步骤(4)，得到氧化铝连续纤维柔性隔热管。

测试发现，对比例9制得的氧化铝连续纤维柔性隔热管的导热系数为0.08W/(m·K)，热膨胀系数为3.0×10

对比例10

一种氧化铝连续纤维柔性膨胀隔热管的制备方法，参照实施例1，区别仅在于，将步骤(1)中的氧化铝纤维的编织方式改成平纹编织，将步骤(2)中的耐1700℃超高温胶替换为购自上海岭冠新材料有限公司的耐高温胶带，得到氧化铝连续纤维柔性隔热管。

测试发现，对比例10制得的氧化铝连续纤维柔性隔热管的导热系数为0.08W/(m·K)，热膨胀系数为7.0×10

将实施例1和对照例1-10制得的氧化铝连续纤维柔性隔热管的测试结果汇总如表1。

表1实施例1和对比例1-10制得的氧化铝连续纤维柔性隔热管的性能测试结果

对于膨胀隔热管而言，当其热膨胀系数在6.5～8.0×10

以上所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明权利要求书所界定的保护范围之内。