[发明专利]用于低温深冷绝热的氧化锆纤维纸及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种用于低温深冷绝热的氧化锆纤维纸及其制备方法与应用，该氧化锆纤维纸的ZrO₂质量含量≥85％，氧化锆纤维直径0.5‑2.5μm。制备步骤如下：(1)将氧化锆纤维切割成短纤维，分散于纯水或/和白水中，加入粘结剂，搅拌分散均匀，得浆液；(2)将浆液除渣后上网抄取，经抽滤脱水、压榨、烘干，即得。本发明的氧化锆纤维纸抗辐射能力强、绝热性能好，真空下放气率小，遇明火不燃烧，在液氮和液化天然气等低温下性质稳定。

技术领域

本发明涉及一种氧化锆纤维纸、制备方法以及作为高真空多层间隔绝热材料的应用，属于应用于深冷容器、管道等储运设备的隔热材料技术领域。

背景技术

目前超低温绝热材料最具代表性的是玻璃纤维纸和硬质聚氨酯泡沫材料。聚氨酯泡沫塑料最大的缺点是阻燃性差，低温下尺寸稳定性差，容易变形开裂，对于LNG储运设备上的应用有一定的危险性。玻璃纤维超低温隔热材料在使用时需要和定量较低的铝箔或无纺布经多层复合后，做成像棉被一样的保温层，包裹在液态气体或冷冻样品的储存设备上。

CN103836306A提供了一种玻璃纤维超低温隔热材料生产工艺，以玻璃纤维棉为原料，加入软化增强剂，经过工艺处理以后，得到一种定量很低、保温及透气性好的新型玻璃纤维超低温隔热材料。能在-273～500℃的环境下使用，尤其是用于深冷状态下的液氮、液氢、液氦和石油液化气等气体的贮存、运输设备的保温；在使用过程中，抽真空速度快，节省工作时间。CN103836306A提供的玻璃纤维超低温隔热材料生产工艺，是以玻璃纤维棉为原料生产的玻璃纤维纸。申请号201310022591.8提及的一种超强透气型深冷绝热材料及其制备方法，也是包括无碱玻璃纤维和水拉丝玻璃纤维制备的玻璃纤维纸，但是，玻璃纤维不耐高温燃烧时收缩厉害，热导率系数不是最低的，低温下易脆化抗拉伸强度降低，生产过程中添加的化学物质会影响到换气率从而影响真空度使产品性能降低等缺点。

目前超低温绝热结构和材料存在突出的缺点是绝热效果较差，主要是低温热导率较高，材料本身反射率较低，抗热辐射能力较差，低温下力学强度降低，影响使用效果。

氧化锆具有高熔点、高强度、低热导率、高折射率、低的高温蒸汽压和良好的化学稳定性等特性，氧化锆纤维是一种优异的高温、超高温领域性质优异的绝热材料。与其他无机纤维相比，氧化锆纤维具有许多独特的、不可替代的优越性能，在航空、航天和超高温工业窑炉隔热等领域都具有极其重要的应用价值。尤其是在超过1800℃的氧化气氛环境下可长期使用，因此现有技术中对氧化锆纤维的应用都集中在高温隔热应用。而在低温与深冷领域的研究与应用，目前在国际上尚属空白，未见任何研究文献及专利报道。

氧化锆纤维作为轻质高温耐火材料及其其制制备已有报道，参见CN1459418A高性能氧化锆连续纤维的制备方法及设备,CN103993389A一种醋酸氧锆-甲醇体系制备连续氧化锆晶体纤维的方法。另外，耐火材料氧化锆纤维板的制备也有报道，参见中国专利文件CN101462876A一种氧化锆陶瓷纤维板的制备方法。除上述耐高温氧化锆纤维、纤维板之外，尚未见有氧化锆纤维纸工业生产的报道。

发明内容

针对现有保温材料的不足，本发明提供一种氧化锆纤维纸及其制备方法与应用。本发明的氧化锆纤维纸是一种新的低温深冷保温材料，可作为深冷容器、输管等应用在高真空间隔隔热材料领域。

术语说明：

低温：指从环境温度～120K(-153℃)；超低温：指120K～0K(-273.15℃)，深冷区。

低温、深冷保温材料：是指具有较低导热系数、能在0℃～-273.15℃的环境下长期使用的材料。

白水：为行业术语，指造纸过滤回用的废水。

本发明的技术方案如下：

一种氧化锆纤维纸，该氧化锆纤维纸的ZrO₂质量含量≥85％，氧化锆纤维直径0.5-2.5μm。