SiO2纳米多孔绝热材料的制备与绝热性能研究

以纳米SiO2粉末为主要原料,添加红外遮光剂和无碱超细玻璃纤维,采用干压法成型成功制备了密度小、导热系数低的SiO2纳米多孔绝热材料.为改善高温条件下的绝热性能,重点研究了红外遮光剂的选取及其影响.结果表明:以SiC作为红外遮光剂的SiO2纳米多孔绝热材料可有效降低高温下的红外热辐射.     

纤维和遮光剂对纳米孔粉体隔热材料性能的影响

新型高温隔热材料对工业窑炉高效节能作用显著,降低其高温辐射导热率有利于提高高温隔热性能。采用干压成型制备了添加不同种类和不同含量的纤维及遮光剂的纳米孔粉体隔热材料,分别测试了试样的常温耐压强度和不同温度下的导热系数,探讨了纤维和遮光剂对纳米孔粉体隔热材料的力学性能和隔热性能的影响,并利用SEM、EDS和FTIR对试样的微观结构和红外透射率进行了分析表征。结果表明,多晶莫来石纤维有效增强了纳米孔粉体隔热材料的耐压强度,掺杂9%(质量分数)多晶莫来石纤维试样在800 ℃的导热系数为0.047 W/(m·K),低于添加石英纤维的隔热材料;纳米SiC粉体和锆英石粉体作为遮光剂能够有效抑制辐射传热,降低高温辐射热导率,添加10%(质量分数)纳米SiC粉体遮光剂的隔热材料试样导热系数随温度的变化较小,在800 ℃仅为0.041 W/(m·K)。     

掺活性水化硅酸钙隔热涂料的制备及性能研究

以纯丙乳液为基料,以石英砂和生石灰合成的活性水化硅酸钙为基础填料,加入SiO2气凝胶、红外陶瓷粉、空心玻璃微珠,制备隔热涂料,研究了涂料的基本性能及导热系数,并通过自制隔热装置测定了隔热温差.结果 表明:该隔热涂料的隔热效果优异,隔热温差为9.2℃,导热系数0.170 W/(m· K);耐水性为312 h,耐碱性为187 h,满足国家标准GB/T 9755-2014对优等品要求;附着力达到2级.微观分析显示,该涂料结构致密,活性水化硅酸钙与基体有效结合,使其具有良好的力学性能、耐水及耐碱性能.     

透明隔热涂料的制备

以水性聚氨酯树脂为成膜物质,以ATO（氧化锡锑）为主要隔热原料,制备出可见光透过率为70％,红外阻隔率为90％,遮蔽系数为0.48的透明隔热保温涂料,涂覆该涂料与未涂覆涂料的模拟温差为8～10 ℃,可以有效起到节能减排、降低能耗的作用.     

EVA/Nano-SiO_2隔热复合材料的制备及性能研究

通过挤出共混法将低导热系数的纳米二氧化硅(nano-SiO2)添加到乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)中,制备了用于透明隔热型夹层玻璃中间膜的EVA/nano-SiO2隔热复合材料。系统地研究了nano-SiO2的含量和比表面积对EVA/nano-SiO2复合材料的隔热性能、拉伸性能、可见光透过率以及热稳定性的影响,并考察了复合材料与玻璃之间的黏合强度。结果表明,nano-SiO2作为隔热添加剂,其含量和比表面积的增加均会使EVA/nano-SiO2复合材料的导热系数下降,隔热性能得到改善。与未改性EVA相比,含9.0%nano-SiO2(比表面积为300 m2/g)的EVA/nano-SiO2复合材料的导热系数最低,为0.219 9 W/(m.K);用其胶膜夹在两块玻璃中间制作的盖板能使隔热箱内的温度降低4.1℃。nano-SiO2的质量分数在3.8%～9.0%范围内,EVA/nano-SiO2复合材料与玻璃的黏合强度均大于30 N/cm;nano-SiO2质量分数为5.6%左右,复合材料的黏合强度、拉伸强度和断裂伸长率均出现最大值,可见光透过率约为80%。     

增强型镁铝尖晶石透明陶瓷的制备

以溶胶-凝胶法结合热压及热等静压工艺制备了一系列增强型镁铝尖晶石透明陶瓷(MgO·n Al2O3),研究了n值对粉体物相的影响以及与陶瓷红外透过率、抗弯强度的关系.n值为1.5、2、4时,MgO· nAl2O3粉体仍可保持纯尖晶石相,增强型镁铝尖晶石透明陶瓷MgO·1.5Al2O3在具备与镁铝尖晶石透明陶瓷(MgAl2O4,即MgO· Al2O3)相当的优良中波红外透过率的同时,抗弯强度有大幅提高.     

纳米ATO透明隔热涂料的制备与性能研究

以自制纳米氧化锡锑（ ATO）及其水性浆料和水性聚氨酯为原料,采用共混法制备出纳米 ATO透明隔热涂料。对纳米 ATO涂料的隔热性和透光性进行研究,结果表明：将通过溶胶 -凝胶法制备的 25 nm的 ATO粉体配制成水性浆料,与水性聚氨酯 SX-240共混制备出的纳米 ATO透明隔热涂料,具有较好的透明隔热性能。当涂膜厚度为 60 μm时,其可见光透过率（λ=600 nm）为 72.35%,平均红外透过率为 45.56%,隔热检测装置内温差达到 3~4 ℃。     

金红石型钛镍黄/硅气凝胶复合色料的制备及其隔热性能

采用固相法合成了高近红外(NIR)反射金红石型钛镍黄色料，并以SiO₂气凝胶为基体，制备一种网络状NIR反射金红石型钛镍黄/硅气凝胶复合色料，测定了其结构特征和呈色性能，并分析其NIR反射效应和隔热性能。结果表明，添加1%(质量分数)助烧剂NaF所固相合成的金红石型钛镍黄色料呈色性能(b*=54.24)和NIR反射性能优异；所制备的网络状金红石型钛镍黄/硅气凝胶复合色料具有良好呈色性能、低透过率、高NIR反射率(96.60%)和低导热系数[0.068 54 W/(m·K)]，表明其具有优异的隔热性能。此外，还探讨了该复合色料的制备机制和隔热机理。     

玻璃用纳米隔热涂料的研究进展

纳米氧化锡锑(ATO)等粒子是一种n型半导体材料,由其制成的膜具有很高的红外屏蔽效果和良好的可见光区透过率.将纳米ATO应用于涂料中能够制备出透明玻璃隔热涂料,具有极高的应用价值.本文对纳米隔热涂料的隔热机理进行了介绍,并对透明隔热涂料的研究状况、纳米隔热复合涂料的制备方法进行了综述.     

遮光剂对气凝胶复合材料隔热性能的影响

纯气凝胶对近红外波长几乎透明,遮光剂的加入可以显著抑制气凝胶的高温辐射性能。采用Mie散射理论计算出掺杂不同种类、粒径遮光剂时复合气凝胶的平均消光系数,从而比较它们的遮光效果。采用基于瞬态平面热源法的Hot Disk TPS2500S导热仪测量了不同温度下复合气凝胶的热导率,获得了遮光剂对气凝胶复合材料隔热性能的影响规律,并与理论分析结果进行了对比。理论计算获得的不同温度下复合气凝胶的热导率与实验值符合良好,表明:在研究的范围内,掺杂的最佳遮光剂粒径在3.5μm左右;SiC的遮光效果比TiO2、ZrO2好;存在一个最佳的遮光剂体积含量(3.75%左右)使得复合气凝胶的整体隔热性能最好;所建立的理论模型可用来预测掺杂遮光剂的影响规律。     

镍掺杂铝酸镧涂层的制备及其红外辐射性能

采用溶胶?凝胶法合成了Ni2+掺杂的LaAlO3基红外辐射材料LaAl0.6Ni0.4O2.89 (LANO),以其为辐射基料,利用喷涂工艺在氧化铝陶瓷片表面制备红外辐射涂层,考察了磷酸二氢铝、铝溶胶、硅溶胶和钠水玻璃4种粘结剂对涂层物相组成、热稳定性和红外辐射性能的影响. 结果表明,以LANO为辐射基料、铝溶胶为粘结剂时,涂层红外辐射性能最佳,3?5 ?m波段红外发射率达0.93;所制涂层具有良好的抗热震性能,50次热震后涂层未明显剥落失效;涂层具有显著的强化辐射传热效果,节能率达31.7%.     

遮光剂对气凝胶复合材料隔热性能的影响

纯气凝胶对近红外波长几乎透明,遮光剂的加入可以显著抑制气凝胶的高温辐射性能。采用Mie散射理论计算出掺杂不同种类、粒径遮光剂时复合气凝胶的平均消光系数,从而比较它们的遮光效果。采用基于瞬态平面热源法的Hot Disk TPS2500S导热仪测量了不同温度下复合气凝胶的热导率,获得了遮光剂对气凝胶复合材料隔热性能的影响规律,并与理论分析结果进行了对比。理论计算获得的不同温度下复合气凝胶的热导率与实验值符合良好,表明：在研究的范围内,掺杂的最佳遮光剂粒径在3.5 μm左右;SiC的遮光效果比TiO₂、ZrO₂好;存在一个最佳的遮光剂体积含量（3.75%左右）使得复合气凝胶的整体隔热性能最好;所建立的理论模型可用来预测掺杂遮光剂的影响规律。     

空心微球对隔热涂层导热性能的影响

以空心微球开发高品质隔热涂料已引起广泛关注。本文利用传热学基本理论，探讨了空心微球的结构特性与体积分数对隔热涂层导热性能的影响，提出了隔热涂层表观导热系数的数学式，进行了实验验证。结果表明：该数学模型可用于指导隔热涂料的配方设计以及空心微球的结构优化。     

基于气凝胶保温涂料的复合保温结构研究及应用

本文以纳米气凝胶、 TiO₂、SiO₂、SiC三种隔热粉体作为填料,氧化铝纤维和硅酸铝纤维作为增强材料,有机-无机复合胶体作为粘结剂,制备了纳米气凝胶保温涂料。考查了气凝胶用量对涂料的干密度、隔热性能和导热系数的影响。结果表明：粘结剂量为 35%、纤维总加入量为 25%（氧化铝纤维和硅酸铝纤维质量比 1∶1）、填料量为 40%（TiO₂、SiO₂、SiC粉体质量比例为 2∶1∶1且保持与气凝胶量的总和占涂料的 40%）,当气凝胶量为 15%时,涂料的导热系数为 0.04 W/m.K,干密度为 158 kg/m³,涂料的隔热性能最好。以纳米气凝胶保温涂料为基础,研究了一种适用于稠油热采蒸汽管保温的复合保温结构,将耐热纤维层、保温涂料层和金属外壳进行复合,这一复合保温结构成功应用在稠油注蒸汽管道外层保温改造项目中。与原有保温结构相比,年估算节能量约为 94.8 t标准煤,有效提高了稠油热注蒸汽管线的保温效果。     

红外热反射涂层的研究进展

综述了红外热反射涂料的研究进展,分别介绍了喷涂红外热反射涂层及溶胶凝胶红外热反射涂层的特点及应用。重点阐述了纳米TiO2–SiO2复合红外热反射涂层对纤维隔热材料的改进。     

聚碳酸酯片上TiO2光催化透明涂层的制备及性能研究

合成了锐钛矿型TiO2纳米晶乙醇溶胶,并将该溶胶引入正硅酸乙酯（TEOS）与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）共水解所制得的硅溶胶中,获得硅／钛复合溶胶,最后采用该复合溶胶在聚碳酸酯（PC）片上制备了TiO：涂层,并对溶胶及薄膜的结构、形貌、性能等进行了研究。结果表明：当复合溶胶中Ti02浓度为0．2mol／L时,复合溶胶在PC片表面可均匀涂膜,该涂层具有较好的综合性能,不会降低PC片原有透光率,对罗丹明B的光催化降解率可达68％。     

整体式脱硝催化剂二氧化钛涂层制备

以硅溶胶为黏结剂,采用浆液浸涂法对堇青石蜂窝陶瓷基体进行涂覆,制备整体式脱硝催化剂的TiO₂涂层。考察固含量、pH和不同添加剂等对TiO₂浆液及涂层性质的影响,结合超声振荡、比表面积、扫描电镜和X射线衍射等手段对TiO₂涂层进行表征。结果表明,随着固含量的增加,浆液黏度的增加速率逐渐加快,固含量超过22.82%时,浆液发生团聚,不可进行涂覆;随着pH的增大,浆液黏度先降低后增加,在pH为1.05时,浆液黏度最低;浆液中加入适量的聚乙烯醇、六次甲基四胺和铝溶胶均可提高涂层负载量,降低涂层脱落率。其中,在浆液中添加质量分数5%的铝溶胶可以使涂层负载质量分数增至8.58%,比表面积达10.22 m²·g^-1,而涂层脱落率仅为12.84%,该涂层可作脱硝催化剂的良好载体。     

High interfacial thermal resistance induced low thermal conductivity in porous SiC-SiO2 composites with hierarchical porosity

The incorporation of a thermally insulating secondary phase can significantly increase the interfacial thermal resistance attributed to its low intrinsic thermal conductivity and the creation of multiple phonon scattering interfaces between adjacent SiC particles. The newly developed porous SiC-33 wt% SiO₂ composites with SiO₂ as a thermally insulating secondary phase exhibited a very low thermal conductivity (0.047 Wm⁻¹ K⁻¹, 72.4 % porous), which is an order of magnitude lower than the previously reported lowest thermal conductivity (0.14 Wm⁻¹ K⁻¹, 76.3 % porous) for powder processed porous SiC ceramics and is even lower than the thermal conductivity (0.060 Wm⁻¹ K⁻¹, 87.9% porous) of SiO₂ aerogel. The porous SiC-(16–73 wt%) SiO₂ composites processed from nano β-SiC and a 40 wt% carbon template exhibited a hierarchical (meso-/macro-porous) pore structure that transformed to a trimodal (micro-/meso-/macro-porous) porous structure when polysiloxane was added and sintering was performed at 600–1000 °C in air.     

The dual effect of zirconia fiber on the insulation and mechanical performance of the fumed silica-based thermal insulation material

Inorganic fibers and opacifiers are indispensable for improving the strength and high temperature insulation performance of the fumed silica-based thermal insulation material. However, zirconia fiber enhances the strength of the fumed silica-based thermal insulation material and reduces the radiative heat transfer to replace the opacifier. The sample of fumed SiO₂/Al₂O₃ doped with 7% zirconia fiber (FZ7) has a lower density of 0.70 g/cm³ and a high porosity of 75.0%. In addition, the thermal conductivity of FZ7 at 800 °C is 0.077 W/(m·K), which is lower than the sample of fumed SiO₂/Al₂O₃ doped with 7% glass fiber (FG7) and 0.089 W/(m·K) at 800 °C. The effective extinction coefficient of the thermal insulation material containing zirconia fiber is larger than that of the glass fiber by Fourier transform infrared spectroscopy analysis and calculation, indicating that the zirconia fiber has a distinct absorption and scattering effect on infrared radiation to reduce the radiative heat transfer. Therefore, zirconia fiber enhances the strength and decreases the high temperature thermal conductivity of the composites with the dual effect on the insulation and mechanical performance of the fumed silica-based thermal insulation material.