阅读说明：本技术 一种添加剂及其应用 (A kind of additive and its application ) 是由 刘永平 胡雪利 张笑歌 刘衍磊 陈绍欣 严燕 张乐 马英 李昂 陈轶焜 郝天一 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种添加剂及其应用。本发明中的添加剂包括高分子聚合物和稀土物质,并且,本发明还提供了该添加剂在具有纤维和/或多腔孔结构的保温材料中的应用。本发明通过将其应用到保温绝热材料中,有效增加现有技术中保温绝热材料自身热损耗和传热阻力,从而减缓传热速度和减少往内部传递的热量,获得良好的吸热反应,形成无穷长路效应,以及形成具有低导热率且无穷多的反射面的成品；本发明具有显著提高保温材料长效保温绝热的性能效果,有效辅助实现蓄热能力和对散热损失的控制。(The invention discloses a kind of additive and its applications.Additive in the present invention includes high molecular polymer and rare-earth substance, also, the application the present invention also provides the additive in the thermal insulation material with fiber and/or multi-cavity pore structure.The present invention is by applying it in heat-insulation material, effectively increase heat-insulation material itself thermal losses and heat transmission resistance in the prior art, to slow down heat transfer rate and reduce the heat toward internal transmitting, obtain the good endothermic reaction, infinite long path effect is formed, and forms the finished product with low heat conductivity and infinite more reflecting surface；The present invention has the impact of performance for significantly improving the insulation of thermal insulation material long-acting thermal-insulating, and effectively auxiliary realizes heat storage capacity and the control to radiation loss.)

一种添加剂及其应用

技术领域

本发明涉及无机保温绝热材料领域，具体涉及一种添加剂及其应用。

背景技术

传统的绝热材料是以提高气相空隙率，降低导热系数和传导系数为主。其中，纤维类保温材料在使用环境中要使对流传热和辐射传热升高，必须要有较厚的覆层；型材类无机保温材料要进行拼装施工，存在接缝多、漏热、防水性差、损耗率高、不可回用等缺陷；多孔结构保温材料是一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温防火材料，通常是以陶瓷或膨胀珍珠岩为骨料，再通过与无机胶凝材料混合制成的保温材料，其存在硬质材料无法卷曲、容重较大，设计标准更新、生产制造工艺升级、检测后估等无针对性体系支撑的缺陷。

现有技术中，为了提高传统保温材料长效等性能，通常的做法就是将不同隔热原理的材料在施工时，进行复合使用来提高整体保温隔热性能，但其复合使用仅达到各自隔热效果的叠加，并不具有促进作用，而且由于添加了过多的材料种类，虽提高了隔热的性能，但是也导致了容重的增加，同时实际应用受各种材料特性的限制而限制。

在实际应用中，在保证较高的绝热性能的情况下，无法降低使用厚度，且容重也无法进行控制，现有技术中并没有公开一种能够辅助提高绝热性能的情况下，有效降低使用厚度，而且，在还能便于在保温绝热材料中有效辅助实现蓄热能力和对散热损失、容重等控制的添加剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于现有技术中并没有能够辅助多孔结构或纤维材料显著提高其隔热效果同时，在保温绝热材料中实现蓄热能力、对散热损失和容重等控制的添加剂，本发明提供了能够使保温绝热材料的保温绝热功能长效稳定，多级反热幅射、对热流动路线形成无穷长路效应的一种添加剂，并公开了其应用。

一种添加剂，包括高分子聚合物和稀土物质。

本发明中，该稀土物质优选为铈族稀土物质，更为优选的，该铈族稀土物质为纳米级。本发明中该铈族稀土通常是指镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕七种稀土元素，它们具有较低的原子序数和较小质量。铈族稀土物质能够更好的应用于保温材料中提高保温性能。本发明中，稀土物质占添加剂重量的1-50％。

所述高分子聚合物优选为聚丙烯酰胺。更为优选的，所述聚丙烯酰胺的分子量为800万以上，优选为800-5000万。通过该物质的优化选择，不仅仅能有效使稀土物质更好的固定在保温材料中，并且还能与稀土物质一起辅助多孔结构或纤维达到更好的隔热效果，性能十分显著。

本发明还提供了上述的一种添加剂在保温材料中的应用，该保温材料为具有纤维和/或多腔孔陶瓷玻化微珠结构的材料。进一步，具有多腔孔结构的材料为包括有珍珠岩的材料。

本发明中添加剂在保温材料中的添加量为0.1％-15％。优选的，所述添加量为0.1％-5％。更为优选的，所述添加量为0.1％-2％。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明添加剂通过将稀土物质添加到保温绝热材料中进行复合，如应用到具有纤维或/和无机多腔孔结构的保温材料中，尤其是应用具有封闭孔隙的玻化微珠的保温材料中，可以通过高分子聚合物的辅助，将稀土物质均匀沾满在每颗微珠或纤维表面上，达到反热辐射的功效，可辅助多级空气腔材料形成具有多级反热幅射功效、对热流动路线形成无穷长路效应的结构，同时，这些物质吸收热量用于自身分解，由此可减少热量向内层传递，使热通道在无穷长路效应过程中缓慢释放，提高保温效果；本发明中的添加剂为一种反热辐射功能的添加剂，也是一种提高保温性能的添加剂。

2.本发明的稀土颗粒优选为铈族稀土物质，高分子聚合物优选为聚丙烯酰胺，不仅仅能够达到上述反热辐射的功效，还能同时促进纤维和多腔孔结构的隔热性能，效果十分显著。

3.本发明的添加剂应用在保温绝热材料中时，该保温绝热材料在低于1000℃的温度内，可以重复多次使用；并且，本发明添加剂的应用不会影响材料的回收使用，在生产和施工时的余料可全部回用，拆下的旧废料的循环回用率可达50％以上。添加有本发明添加剂的保温材料可具有与设备全生命周期相同的保温长效结果，保持优异的长效高温绝热性能，具有低密度、低导热系数、良好的结合强度和耐燃性，并且具有极佳的储热功效。本发明的添加剂应用在无机多腔孔结构的保温材料中形成蜂巢结构的成品，可辅助多级空气腔材料具有多级反热幅射功效、对热流动路线形成无穷长路效应，通过厚度的增减进而能跨越较宽广的温度区，达到从保温乃至部分绝热效果的范围，蓄热效果明显；且经水长时间浸泡后，保温反热辐射性能稳定不减，性能效果十分显著。

4.本发明中具有添加剂的保温材料形成微观蜂巢状结构，达到低导热系数，储热，保温长效，抗酸碱，耐盐雾污染等极端环境等特点；并且，本发明添加剂的使用，还能在达到较低导热系数的前提下实现容重可调控的效果，可通过提高单位体积内空气腔的数量以达到容重和隔热效果调控的目的，因而可以广泛适应工业环境和民用建筑，替代传统保温材料成为新型换代产品。

附图说明

为了更清楚地显示本发明的产品结构，本发明还提供以下附图。

图1为本发明的微观结构示意图。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂以及其他仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

实施例1

一种添加剂，包括高分子聚合物和稀土物质。

本实施例中，该高分子聚合物和稀土物质分别优选为聚丙烯酰胺和铈族稀土物质，进一步优选的，聚丙烯酰胺的分子量为800万-5000万，铈族稀土物质为纳米级。

本发明配方的具体组成和配比如表1所示。

表1

使用时，将上述表1中的组成添加到现有的或者自制的保温材料的原料中即可，按照现有制备方法制备出保温体即可。

实施例2

一种保温体，采用以下保温材料组成和配比，其中添加有1.5wt％的上述实施例1中的添加剂，该一种保温体的原料按重量百分比计算，具体组成如下：

40％玻化微珠；36％海泡石绒；12％硅酸铝棉；5％钠基膨润土；4％玻璃纤维；1.5％渗透剂；1.5％添加剂。其中，玻化微珠的粒径大小为15-100目；硅酸铝棉的规格为50Kg/m3；玻璃纤维的规格为30支，长度为2-5cm；渗透剂为OT。

制备时，将上述材料与其重量4-10倍的水复合形成浆料，经过干燥后，即可制成各种形状成品，复合形成浆料的方式，以及干燥的方式均为现有技术，本发明中不再赘述。

本实施例中还添加了三组对照例，一组为无添加剂的保温体，另外两组为不同组成和配比的添加剂，具体如下：

对照例1：无添加剂

保温体包括：40％玻化微珠；36％海泡石绒；12％硅酸铝棉；6％钠基膨润土；4％玻璃纤维；2％渗透剂。

对照例2：添加剂组成的范围值不同

保温体包括：40％玻化微珠；36％海泡石绒；12％硅酸铝棉；5％钠基膨润土；4％玻璃纤维；1.5％渗透剂；1.5％添加剂。其中，添加剂由分子量为1200-2000万的聚丙烯酰胺与LaCl₃组成，聚丙烯酰胺在添加剂中的质量占比为20％。

对照例3：添加剂种类不同

保温体包括：40％玻化微珠；36％海泡石绒；12％硅酸铝棉；5％钠基膨润土；4％玻璃纤维；1.5％渗透剂；1.5％添加剂。其中，添加剂由聚乙烯醇与LaCl₃组成，聚乙烯醇在添加剂中的质量占比为70％。

对上述采用不同添加剂种类制成的保温体进行性能检测，检测结果如表2所示。

表2

通过上述表2中的数据可知，采用本发明的添加剂，能显著提高保温材料的保温性能，并且采用本实施例中添加剂组成的保温材料在华电潍坊、华能丹东等不同工厂的管道上，一段时间后进行抽样检测，检测保温体的导热系数，即老化后导热系数，其导热系数还是与初始导热系数接近，其导热系数的变化仅仅只在±5％的幅度范围内，耐老化性能十分优异。上述的一段时间至少是1年以上，通常是3-5年后进行检测的结果，该一段时间甚至有达到10年的情况，如华能丹东厂采用的管道上应用的保温材料，经过近10年使用后，经过测试，依然能维持在0.039W/m·K左右，具有显著的保温长效效果。

本发明的检测结果中，容重(kg/m³)、抗拉强度(KPa)均采用GB/T17911-2006的检验标准检测，导热系数(W/m·K)采用GB/T10294的检验标准检测，燃烧性能是按照GB 8624-2012的规定检测，平均散热损失(W/m²)是采用《设备及管道散热损失的测定》(SY/T6421-1999)中记载的方法进行测试。

实施例3

一种保温体，采用现有的保温材料组成和配比，再添加1.5wt％的上述实施例1组成2-4中的添加剂。现有的保温材料的具体组成包括：50重量份膨胀珍珠岩；1重量份木质素磺酸钠；10重量份钠基膨润土；5重量份聚丙烯纤维；30重量份粘胶剂；150重量份水；20重量份石膏。其中，粘胶剂包括：15份石棉绒，30份聚乙烯醇，10份硅酸钠和100份水。

本实施例还提供了一个无添加剂的对照实施例，该对照实施例的保温材料的具体组成包括：50重量份膨胀珍珠岩；1重量份木质素磺酸钠；10重量份钠基膨润土；5重量份聚丙烯纤维；30重量份粘胶剂；150重量份水；20重量份石膏。其中，粘胶剂包括：15份石棉绒，30份聚乙烯醇，10份硅酸钠和100份水。

本实施例中1重量份即为1kg。

对上述实施例的产品性能进行检测，检测结果如表3所示。

表3

通过上述检测结果可知：本发明添加剂能显著提高保温体的保温性能，效果十分显著。

实施例4

本实施例用于提供具有本发明添加剂在保温绝热材料中实现蓄热能力、对散热损失和容重等控制的添加剂的保温材料，具体设置如下：

一种保温材料，原料的重量份包括：69份玻化微珠；15份海泡石绒；1份硅酸铝棉；5份钠基膨润土；8份玻璃纤维；1份渗透剂；1份添加剂。其中，玻化微珠的粒径大小为15-100目；硅酸铝棉的规格为30Kg/m3；玻璃纤维的规格为30支，长度为0.2-5cm；渗透剂为OT；添加剂为分子量为800-1200万的聚丙烯酰胺与与稀土物质，聚乙烯醇在添加剂中的质量占比为90％。

通过检测，该保温材料的容重为150kg/m³，在70℃、350℃、600℃时的导热系数分别为0.039、0.065、0.092W/m·K，平均散热损失为175W/m²。

另一种容重的保温材料，原料的重量份包括：30份玻化微珠；30份海泡石绒；20份硅酸铝棉；18份钠基膨润土；0.5份玻璃纤维；1份渗透剂；0.5份添加剂。其中，玻化微珠的粒径大小为15-100目；硅酸铝棉的规格为80Kg/m3；玻璃纤维的规格为20支，长度为0.2-5cm；渗透剂为OT；添加剂为分子量为1000-1200万的聚丙烯酰胺与稀土物质，聚丙烯酰胺在添加剂中的质量占比为60％。

通过检测，该保温材料的容重为171kg/m³，在70℃、350℃、600℃时的导热系数分别为0.039、0.064、0.091W/m·K，平均散热损失为172W/m²。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。