[发明专利]一种刚玉粉基超低导热泡沫陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种刚玉粉基超低导热泡沫陶瓷材料及其制备方法，包括原料刚玉粉、铝灰、无机酸、酚类化合物、醛类化合物、无机碱、遮光纳米粉体。本发明利用工业固废铝灰与无机酸反应生成的聚合铝胶体作为助烧剂，降低泡沫陶瓷烧成温度，同时利用酚类化合物与醛类化合物的原位羟醛缩合反应和可控相分离进程，在陶瓷浆料中反应生成直径可控球形造孔剂，其同时具有低温胶结作用。本发明的泡沫陶瓷使用温度≥1600℃，1600×24h下的加热永久线性收缩＜2％，热面1000℃导热系数≤0.175W/m·K，体积密度为600‑800kg/msupgt;3/supgt;，抗压强度大于5MPa，具有优异的高温稳定性和隔热节能效果，可应用于多种高温工况，显著提高高耗能产业能效比和降低碳排放。

技术领域

本发明涉及一种刚玉粉基超低导热泡沫陶瓷材料及其制备方法，属于耐火隔热节能技术领域。

背景技术

能源消耗主要来自于工业、建筑和运输耗能，其中工业耗能占总消耗60％。陶瓷烧成、钢铁冶炼、水泥煅烧、电解铝都是耗能较大的工业领域，它们的高温热处理工况大多超过1000℃，甚至超过1600℃，在向火面铺设耐火隔热材料有利于减少工况热能散失，节约能源，助力二氧化碳减排。应用于高温环境的耐火隔热材料需兼具高温稳定，低导热系数，并且具有一定的结构强度。

泡沫陶瓷材料是一种以陶瓷为三维交联骨架，内部填充大量空隙的多孔材料。根据孔结构的连通状态，泡沫陶瓷可以分为开孔泡沫陶瓷和闭孔泡沫陶瓷。闭孔结构对热对流传热的阻隔能力更强，通常闭孔泡沫陶瓷具有更低的导热系数和节能效果。

中国专利文献CN202110537350.1公开了以石英砂为原料，碳酸钙为发泡剂，硼砂为助熔剂，氧化锌、钠长石、锂长石、锂辉石为调节剂，制备一种表面致密的超轻全闭孔泡沫陶瓷的方法，由于该泡沫陶瓷的三维交联骨架为低耐火度的石英，不适宜应用于高温环境(大于1600℃)。中国专利文献CN202110878443.0公开了一种利用氧化铝粉为陶瓷基体，以颗粒状软木为造孔剂制备氧化铝多孔陶瓷的方法，虽然这种氧化铝多孔陶瓷可应用于高温窑炉炉衬材料，但是颗粒状软木为不规则形状，通过高温烧去后的孔结构为不规则球形孔，这种孔结构对空气热对流和热传导阻隔能力有限，材料的隔热性能差。另外，该方法需要烧成温度高于1500℃，产品生产能耗大，不利于降低生产成本和市场推广。

总结已有耐火隔热用泡沫陶瓷的研究报道可知，现有技术在制备泡沫陶瓷材料时存在以下问题：(1)耐火度低，高温稳定性差，不能满足1600℃以上的高温环境应用需求；(2)导热系数偏高，隔热性能不足，使用过程中对高温工况的节能效果不佳；(3)材料的烧成温度偏高，导致产品生产能效比大，成本高，市场应用不易接受。

因此，亟需研发一种兼具高温稳定性强、导热系数低、生产低能效、低成本的泡沫陶瓷材料及其制备方法。

发明内容：

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种刚玉粉基超低导热泡沫陶瓷材料及其制备方法，该泡沫陶瓷材料耐火度高、导热系数低，同时生产低能效、低成本。

术语解释：

超低导热：导热系数λ值为0.2W/m·K通常作为材料是否具有隔热节能效果的分界值， GB/T 17369-1998《建筑绝热材料的应用类型和基本要求》规定，建筑绝热材料的λ值一般不大于0.175W/m·K，本发明的超低导热为导热系数λ值小于0.175W/m·K。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种刚玉粉基超低导热泡沫陶瓷材料，包括如下重量份的原料：

刚玉粉70～80份，

铝灰3～5份，

无机酸1～2份，

酚类化合物20～30份，

醛类化合物20～30份，

无机碱5～10份，