[实用新型]一种高效绝热纤维棉毡

说明书

技术领域

本实用新型属于无机材料领域，具体涉及一种高效绝热纤维棉毡，可广泛用于1000℃以下各种设备的防火、隔热，尤其适用于需要经常在高低温间转换的设备的隔热。

背景技术

随着科学技术的进步和航空航天技术的发展，人们对高温隔热材料的要求也日益增高，传统的高温隔热材料如石棉、岩棉等由于导热系数较高已经不能满足要求。高硅氧玻璃纤维是一种耐高温无机纤维，具有较高的软化点，同时又具有相对较低的导热系数，但对于一些需要更低导热系数的应用，传统高硅氧棉毡已经很难达到使用要求。

目前有很多专利公开了采用无机纤维增强气凝胶用于绝热材料，既具有很高的耐热性能同时也具有较低的导热系数，但是该复合材料由于刚度较大，可塑性较差，很难对异型体或空间进行保温绝热；同时，气凝胶的制备过程非常繁杂，且设备价格昂贵，因此不利于该项技术的广泛应用和推广。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种耐高温、导热系数小和体积密度小，且特别适合于异型体或空间的高效绝热纤维棉毡。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种高效绝热纤维棉毡，高效绝热纤维棉毡的孔隙率＞93％，厚度为5-20mm，高效绝热纤维棉毡的纤维单丝直径≤3μm，纤维单丝上均匀设有直径小于20nm的闭合真空球体。

申请人经研究发现，由于纤维棉纤维单丝直径较细，使得所述高效绝热纤维棉毡在厚度方向上有无数个固-气、固-固界面，热辐射的射线穿过每一层界面时，都会发生反射、吸收、透射和再辐射，使热辐射的传播能力迅速衰减，最后大部分被吸收在绝热材料靠近热面一侧的表层，有效降低了纤维棉毡的导热系数。

上述闭合真空球体的真空本身使导热系数得到了明显的降低，且闭合真空球体内，残留的空气分子都失去了宏观迁移能力，不具备对流传热的条件，因此纤维本体上的闭合球体，进一步降低了纤维棉的导热系数。

上述高效绝热纤维棉毡柔韧性好，特别适合于对异型体或空间进行保温绝热。

优选，上述纤维单丝直径为0.1-3μm，更优选为0.5-1.5μm。这样不仅保证了制备的简易性，而且保证了产品的隔热效果。

高效绝热纤维棉毡的下表面设有厚为0.5-1.5mm的金属蒙皮。这样可对高效绝热纤维棉毡起到很好的防护作用，大幅度延长了其使用寿命。

高效绝热纤维棉毡的下表面设有厚为0.8-1.1mm的金属蒙皮。这样既保证了产品的使用寿命，又保证了产品的柔韧性。

高效绝热纤维棉毡的上表面设有1-10mm厚的低温隔热材料层。

高效绝热纤维棉毡的上表面设有2-5mm厚的低温隔热材料层。这样既能对被保护面起到更好的防护作用，又能同时满足体积和隔热要求。

高效绝热纤维棉毡的上表面为与被保护面相接触的面，下表面为远离被保护面的面，也即上表面的相对面。上述低温隔热材料层可以为机保温棉层或无机保温棉层。若高效绝热纤维棉毡上同时设有金属蒙皮和低温隔热材料层，则使用时，从被保护面到外依次是被保护面、低温隔热材料层、高效绝热纤维棉毡和金属蒙皮。

高效绝热纤维棉毡的厚度为8-15mm。这样保证了产品的制作均匀性从而保证了产品的绝热性，且制作方便，适于异形材料。

优选，纤维单丝上均匀设有直径为5-15nm的闭合真空球体。这样能进一步提高产品的绝热效果。

纤维单丝上闭合真空球体的体积和为纤维单丝体积的2-20％。这样能更进一步提高产品的绝热效果，同时降低产品的密度。

高效绝热纤维棉毡的密度为20～160kg/m³。可以根据实践选择所需的密度。

高效绝热纤维棉毡的常温导热系数≤0.033W/m·k，热荷重温度≥600℃。

上述高效绝热纤维棉毡的制备方法，由采用火焰喷吹法制得的超细玻璃纤维棉依次进行酸处理、烧结、打浆、湿法成型制备而成，其中，超细玻璃纤维棉的单丝直径≤3μm；酸处理所用酸为硫酸或盐酸，所用酸的质量浓度为1-20％，酸处理温度为60-100℃，酸处理时间为2-10h，酸处理过程中以20-40转/分搅拌。

本申请选用火焰喷吹法保证了超细玻璃纤维棉的细度和质量。

上述酸处理后二氧化硅的质量含量大于90％。酸处理所用酸的质量浓度优选5-15％。超细纤玻璃维棉的单丝直径优选为0.1～3μ。

申请人经研究发现：通过上述酸处理，不仅去除了纤维棉中的杂质，而且增加了纤维表面的孔隙率，再经过烧结使纤维表面的孔隙闭合，闭合后冷却形成闭合真空球体，使产品的导热系数得到了大幅度的降低。