專利名稱：：鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于無機隔熱材料領(lǐng)域，具體涉及一種鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，全球能源消耗急劇上升，能源緊缺已成為世界范圍的問題。隔熱材料作為能源節(jié)約最為有效的措施之一，在航空航天、能源、化工和冶金等眾多工業(yè)領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。在工業(yè)中采用良好的隔熱材料有利于減少產(chǎn)品能耗，降低生產(chǎn)成本，增長設(shè)備使用壽命等，具有可觀的社會經(jīng)濟效益。目前，在高溫隔熱領(lǐng)域主要采用耐火纖維制品，包括氧化鋯纖維、硅酸鋁纖維、氧化鋁纖維和六鈦酸鉀纖維等，其中六鈦酸鉀纖維由于其價廉、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、優(yōu)異的耐腐蝕性、隔熱耐火性、耐磨性、高的電氣絕緣性，還具有紅外反射率高，高溫下導(dǎo)熱系數(shù)極低等特點而備受關(guān)注。然而六鈦酸鉀纖維為粉末狀物質(zhì)，難以直接用于保溫隔熱場合，因此在實際應(yīng)用過程中常將其成型和燒結(jié)出具有一定形狀的六鈦酸鉀多孔陶瓷材料。與之帶來的如何協(xié)調(diào)不同原料配方、成型方式、熱處理條件以及后處理等因素對其隔熱性能的影響，開發(fā)具有高溫低熱導(dǎo)率的六鈦酸鉀多孔隔熱材料是亟待解決的一個重要的研究課題。專利ZL200510040921.1(六鈦酸鉀晶須多孔材料的制備方法)具體采用六鈦酸鉀晶須和其他鈦酸鹽及含鉀化合物的混合物通過成型、燒結(jié)、水洗后得到的鈦酸鉀多孔材料在具有良好孔隙率(1575%)、低變形率(<5%)、高持液量(在10(TC去離子水中浸泡lh后，吸水率^20%)和高抗彎強度(1080MPa)的同時，還表現(xiàn)出比商業(yè)氧化鋁膜支撐體更低的耐堿強度損失率(<20%)，已初步應(yīng)用于膜支撐體和堿性燃料電池隔膜方面。然而，經(jīng)測試該多孔材料高溫?zé)釋?dǎo)率數(shù)值很高，很難進一步用于隔熱耐火領(lǐng)域。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，該多孔材料在具有高溫低熱導(dǎo)率的同時還保持原有的高抗彎強度、高孔隙率以及良好耐強堿腐蝕性能。這種多孔材料不僅可以用于各種膜支撐體以及堿性燃料電池隔膜等領(lǐng)域，更可應(yīng)用于隔熱耐火材料方面。本發(fā)明的目的可以通過以下措施達(dá)到—種鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，將原料六鈦酸鉀材料、氧化鈦和含鉀化合物混合，成型，再在650130(TC下燒結(jié)，最后水洗，得到鈦酸鹽多孔隔熱材料。該鈦酸鹽多孔隔熱材料在800°C下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.015W/(m.K)，優(yōu)選為0.010.2W/(m.K)。其孔隙率為550%，最可幾孔徑為0.0510ym，抗彎強度為580MPa。本發(fā)明制備的鈦酸鉀多孔材料經(jīng)過15(TC、25mol/kgNaOH溶液5天耐堿實驗后與經(jīng)相同條件處理的多孔0^1203膜支撐體相比，強度損失明顯減小。原料中六鈦酸鉀材料與氧化鈦的摩爾比為5:9595:5，即原料中以六鈦酸鉀材料與氧化鈦之和為100%計，六鈦酸鉀材料的含量為595mol%。3六鈦酸鉀材料可以為顆粒狀或晶須狀，即六鈦酸鉀材料為六鈦酸鉀顆?；蛄佀徕浘ы殻渲芯ы殸钗镔|(zhì)的直徑為0.15ym，長度直徑比不小于2(長徑比的上限并無要求，可以達(dá)到幾百或上千，甚至更大)。原料中氧化鈦和含鉀化合物折合成1102與1(20，其摩爾比為1102/1(20=1.06.0。其中氧化鈦選自銳鈦礦型氧化鈦、金紅石型氧化鈦、板鈦礦型氧化鈦、單斜型氧化鈦、水解二氧化鈦或偏鈦酸(一種無定形的納米氧化鈦顆粒材料)中的一種或幾種；優(yōu)選選自銳鈦礦型氧化鈦、水解二氧化鈦或偏鈦酸中的一種或幾種。含鉀化合物選自氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、硝酸鉀、硫酸鉀或氯化鉀中的一種或幾種。本發(fā)明中的成型方式可以采用現(xiàn)有的各種成熟的成型方法，如先造粒再成型、直接壓制成型、模具成型、擠條成型等。成型后多孔材料的形狀為球形、片狀、長方體形、圓柱狀、中空柱狀、粒、輪輻狀、三葉草或四葉草狀。經(jīng)燒結(jié)水洗后的鈦酸鹽多孔隔熱材料也具有類似結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果1、采用本發(fā)明的方法制得的鈦酸鹽多孔隔熱材料與同類型的鈦酸鹽多孔材料相比，不僅在孔隙率、最可幾孔徑、抗彎強度等方面具有相同或類似的性能，更具有較好的隔熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)比其他方法制得的多孔材料低224倍，拓寬了其在耐堿陶瓷膜支撐體、電池隔膜、隔熱耐火等方面的應(yīng)用。2、采用的原料價廉易得，節(jié)約了從氧化鈦到鈦酸鹽的過程，減少了時間及能耗，不僅制得了與常規(guī)利用昂貴原料(鈦酸鹽)制得的同等多孔產(chǎn)品，而且還給該多孔產(chǎn)品帶來了更新更優(yōu)異的性能。此外本發(fā)明具有一定的通用性，適合不同鈦酸鹽和成型坯體形狀材料的制備、工藝簡單、成本較低，適宜工業(yè)放大生產(chǎn)。具體實施例方式以下通過具體實施例說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅僅限定于這些實施例。實施例1稱取六鈦酸鉀顆粒后加入單斜型氧化鈦和碳酸鉀并混合均勻，其中六鈦酸鉀晶須為50mol^，氧化鈦為50mol%(以六鈦酸鉀材料與氧化鈦之和為100%)，碳酸鉀加入量按照其和氧化鈦折合成K20與1102，對應(yīng)的Ti02/K20=1.Omol比。將混合物再次篩分，在模具中油壓成型，坯體為片狀。經(jīng)初步干燥后放入馬弗爐85(TC焙燒，自然冷卻至室溫，最后水洗。得到的六鈦酸鉀多孔材料最可幾孔徑為lPm，孔隙率為32.58^，抗壓強度為15.15MPa;經(jīng)過150°C、25mol/kgNaOH溶液5天耐堿實驗后強度損失為12X;80(TC下導(dǎo)熱系數(shù)為0.03W/(m.K)。其他實施例在制備過程中除材料的配方及燒結(jié)溫度外，其它均與實施例1相同，表1為實施例25的配方、制備條件及性能。表1.實施例25的配方、制備條件及性能4<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>將原料中的二鈦酸鉀晶須替換成八鈦酸鉀晶須，其它條件同比較例l，制得的六鈦酸鉀多孔材料80(TC導(dǎo)熱系數(shù)為0.23W/(m.K)，是本發(fā)明的1.67.7倍。比較例4:根據(jù)專利ZL200510104227.1，將50份(質(zhì)量份)硅酸鋁纖維棉加入到200份水中，攪拌，形成漿料。隨后，加入30份六鈦酸鉀晶須，在攪拌的同時逐次加入淀粉12份和聚乙烯醇2份，聚合氯化鋁3份，酰胺3份。在漿料中液體由渾濁變?yōu)榍宄簳r，將絮狀物抄出，成型，于608(TC烘干，制得硅酸鋁纖維/六鈦酸鉀晶須復(fù)合隔熱板在80(TC熱導(dǎo)率為0.072W/(m.K)，是本發(fā)明的5.124.0倍。權(quán)利要求一種鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，其特征在于將原料六鈦酸鉀材料、氧化鈦和含鉀化合物混合，成型，再在650～1300℃下燒結(jié)，最后水洗，得到鈦酸鹽多孔隔熱材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，其特征在于所述的鈦酸鹽多孔隔熱材料在80(TC下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.015W/(m.K)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，其特征在于所述的鈦酸鹽多孔隔熱材料在80(TC下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.010.2W/(m.K)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，其特征在于所述的鈦酸鹽多孔隔熱材料的孔隙率為550%，最可幾孔徑為0.0510iim，抗彎強度為580MPa。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，其特征在于六鈦酸鉀材料與氧化鈦的摩爾比為5:9595:5。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，其特征在于所述的六鈦酸鉀材料為六鈦酸鉀顆?；蛄佀徕浘ы?。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，其特征在于原料中氧化鈦和含鉀化合物折合成Ti02與1(20，其摩爾比為Ti02/K20=1.06.0。8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，其特征在于所述的氧化鈦選自銳鈦礦型氧化鈦、金紅石型氧化鈦、板鈦礦型氧化鈦、單斜型氧化鈦、水解二氧化鈦或偏鈦酸中的一種或幾種。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，其特征在于所述的氧化鈦選自銳鈦礦型氧化鈦、水解二氧化鈦或偏鈦酸的一種或幾種。10.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，其特征在于所述的含鉀化合物選自氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、硝酸鉀、硫酸鉀或氯化鉀中的一種或幾種。全文摘要本發(fā)明公開了一種鈦酸鹽多孔隔熱材料的制備方法，將六鈦酸鉀材料、氧化鈦和含鉀化合物混合，成型，再在650～1300℃下燒結(jié)，最后水洗，得到鈦酸鹽多孔隔熱材料。本發(fā)明方法得到的六鈦酸鉀多孔材料在對孔隙率、最可幾孔徑、抗彎強度、強耐堿性等綜合指標(biāo)較好統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，還得到了低高溫?zé)釋?dǎo)率的特性，并在已有膜支撐體和堿性燃料電池隔膜應(yīng)用基礎(chǔ)上進一步拓寬了其在隔熱耐火材料方面的應(yīng)用潛力。該制備工藝原料價廉易得，操作簡單，成本較低，能夠被大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。文檔編號C04B35/622GK101723701SQ200910234670公開日2010年6月9日申請日期2009年11月26日優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日發(fā)明者馮新,劉暢,姚文俊,朱銀華,楊祝紅,王昌松,陸小華,陳閃山,黃大華申請人:南京工業(yè)大學(xué)