本发明涉及隔热材料，尤其涉及一体盘隔热部件及其制备方法和应用。
背景技术：
1、电陶炉作为一种利用电流热效应将电能转化为热能的炉灶设备，其核心部件发热盘的效率和隔热性能对整个设备的性能起着至关重要的作用。在现有技术中，电陶炉的隔热部件通常由隔热圈和隔热垫两部分组成，这种分体式结构在组装时将隔热圈放置于隔热垫上。
2、然而，这种设计存在一些无法忽视的缺陷。传统的分体式隔热部件结构中，隔热圈和隔热垫的结合处容易外溢热量，导致额外的热量损耗，降低了发热盘的热效率。分体式部件需要分别生产和组装，这不仅增加了生产工序，也增加了制造成本和时间。发热盘在组装和使用过程中可能会因为隔热部件的位移或变形而影响其性能和使用寿命。
3、本发明的目的在于中国发明专利cn114133258a公开了一种莫来石质微纳孔绝隔热耐火材料及其制备方法。该隔热耐火材料主要由基础料、添加料和水制成，制备过程绿色环保无污染，简单易控。该绝隔热耐火材料的主晶相为大尺寸的针、柱状莫来石。制品外观呈白色或淡黄色，气孔孔径分布在0.006-200μm间，平均孔径0.1-19μm，封闭的球状微纳米尺寸气孔结构保证了制品在较低体积密度、高强度下较佳的绝隔热性能。通过调控各原料用量及工艺，可使最终制得的绝隔热耐火材料既满足了低导热和轻量化的需求，还具有较佳的力学性能。但其隔热、能效、绝缘及强度不足。
4、为了解决这些问题，行业急需一种新型的隔热部件，这种隔热部件能够与发热盘一体成型，有效避免热量的外溢，同时简化生产流程，降低成本，并提高产品的稳定性和耐用性。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种新型的电陶炉发热盘隔热部件，该部件能够整体压制成型，有效减少热量的损失，并简化生产工序。同时，本发明还旨在提供一种制备这种隔热部件的方法，使得隔热部件能够固定发热电阻丝的同时，具备足够的边沿强度和所需的高度，以确保电气间隙，满足现代电陶炉对隔热部件性能的严格要求。
2、为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
3、一体盘隔热部件的制备方法，将各原料压铸成型，所述各原料按重量百分比配制如下：
4、(1).纳米二氧化硅30-70％；
5、(2).拟薄水铝石5-25％；
6、(3).高硅氧短切纤维1-10％；
7、(4).钛白粉3-15％；
8、(5).硅酸镁铝粉5-20％。
9、所述纳米二氧化硅的比表面积在80-120m2/g之间；拟薄水铝石粒径为≤50μm；高硅氧短切纤维的直径为5-8μm，长度在6±2mm之间；所述钛白粉为金红石型二氧化钛，金红石型二氧化钛粒径为180-220μm；硅酸镁铝粉目数为1100-1300目。
10、所述一体盘隔热部件的制备方法如下：将纳米二氧化硅、拟薄水铝石、高硅氧短切纤维、钛白粉、硅酸镁铝粉按配方比例称好重量后依次投加至搅拌机中，并于常温下搅拌5-15分钟搅拌均匀，得到最终的隔热部件待成型混合粉料；将混合粉料投入隔热部件专用的成型模具中，将混合粉料压铸成隔热部件。
11、所述压铸使用80t-250t液压机于施加20mpa-120mpa的压力，1-10s的时间范围下将混合粉料压铸成隔热部件。液压机型号：yt-100s-00。
12、优选的，所述各原料按重量百分比配制如下：
13、(1).纳米二氧化硅30-60％；
14、(2).拟薄水铝石5-25％；
15、(3).高硅氧短切纤维1-10％；
16、(4).钛白粉3-15％；
17、(5).硅酸镁铝粉5-20％；
18、(6).隔热材料1-10％。
19、所述隔热材料的制备方法如下，以重量份计：
20、s1、将0.3-0.5份碳气凝胶置于真空干燥器中，并在真空干燥器中分别加入0.4-0.6份三乙酰氧基乙烯基硅烷和0.7-0.9份 0.5-2mol/l氢氧化钠水溶液，密封并抽真空；将真空干燥器放入160-180℃的保温箱中保持5-10小时，得到预处理碳气凝胶；
21、s2、将8-12份的硅氧烷溶胶、5-7份的水和3-5份无水乙醇混合后搅拌1-3小时，制得聚硅氧烷溶胶；
22、s3、将步骤s1制备的预处理碳气凝胶和0.1-0.3份氧化铝纤维均匀分散在步骤s2制备的聚硅氧烷溶胶中，60-80℃下10-30rpm搅拌1-5小时，然后加热至70-90℃，保温处理4-8小时；在氮气气氛中升温至1000-1500℃，保温处理2-6小时，随炉冷却至室温，得到复合材料；
23、s4、将步骤s3所得的复合材料将所得的复合材料置于管式炉中，在空气环境中加热到500-700℃，保温处理4-6小时，然后置于真空干燥器中，在60-80℃下用0.4-0.6份 1,8-双(三氯硅基乙基)十六氟辛烷处理1-5小时，然后干燥，得到隔热材料。
24、所述硅氧烷溶胶为乙烯基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷按照质量比0.5-2：0.5-2组成。
25、优选的，所述一体盘隔热部件的制备方法如下：将纳米二氧化硅、拟薄水铝石、高硅氧短切纤维、钛白粉、硅酸镁铝粉、隔热材料按配方比例称好重量后依次投加至搅拌机中，并于常温下搅拌5-15分钟搅拌均匀，得到最终的隔热部件待成型混合粉料；将混合粉料投入隔热部件专用的成型模具中，将混合粉料压铸成隔热部件。
26、所使用的材料中，纳米二氧化硅是一种纳米级高孔隙率、高比表面积优质绝缘隔热耐火材料，较之传统气相法二氧化硅更具有成本优势；高纯拟薄水铝石是一种氧化铝晶体，其晶相在氢氧化铝合成中形成，晶体形状为薄的折叠片层，具有高比表面和孔容大的特点，无毒、无味、无臭、白色粉末（干品），晶相纯度高、胶溶性能好，粘结性强。高硅氧短切纤维是一种含sio2达95%以上的高纯度玻璃纤维，具有高的比强度和耐火度。金红石型二氧化钛是一种高纯度、高折射率、无毒耐高温、化学性能稳定的白色粉末状无机材料，可应用于耐火材料中，提高产品的寿命、隔温耐高温性能，同时提高产品的致密性。硅酸镁铝粉是一种无毒无味的无机凝胶粉，具有高温稳定性和良好的隔温、绝缘性能及机械性能。
27、因此，可以理解的，本发明的技术方案，通过采用纳米二氧化硅、高纯拟薄水铝石、高硅氧短切纤维、钛白粉、硅酸镁铝粉隔热材料组合物，按照一定比例制备出隔热部件，由于所使用的材料导热系数低，绝缘性能良好，致密强度高，因此隔热材料组合物制备的隔热垫具有较好的隔温、节能、绝缘效果及优异的结构强度。
28、进一步优选的，本发明还提出一种隔热部件的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
29、首先，该产品生产使用液压机设备进行，底模设计边沿与中间分开，边沿可上下移动。生产投料时边沿模具下滑至设定位置，使产品边沿部分可投入更多的材料；投料完成后上模下压到设定的位置，底模上升至设定位置；上摸回位，底模继续上升至设定位置，将产品顶出料筒上；将产品取出，完成生产压制工作。
30、需要特别说明的是，因该配方粉体材料选择粒度合适，满足材料体积压缩比及模具设计需求，使产品生产具备可行性。
31、其次，按照拟定的配方重量比例称取相应重量的纳米二氧化硅、拟薄水铝石、高硅氧短切纤维、钛白粉、硅酸镁铝粉，然后依次将其投加至搅拌机中，并于常温下搅拌10-30分钟至搅拌均匀，得到隔热部件待成型混合料；
32、第三，将隔热部件待成型混合料投入隔热部件特定的成型模具中，并使用80t-250t范围的液压机于20mpa-120mpa的压力范围，1s-10s的时间范围下将混合粉料压铸成隔热部件。液压机型号为yt-100s-00。
33、由于选用的隔热材料具有优异的耐高温和隔温效果及较高的绝缘性能和比强度，则制备得到的隔热部件也具有较好的耐火隔热效果和耐压绝缘性能和足够的强度。
34、本发明提出的由上述配方及制备方法得到的隔热部件，适用于电陶炉一体成型发热盘。
35、在所述隔热材料的制备方法中，各个物质的作用如下：
36、碳气凝胶在隔热部件中占比较小，它作为一种高效的增强材料，提升隔热部件的整体机械强度和结构稳定性。由于其添加量较小，碳气凝胶的存在并不会对隔热部件的绝缘性能造成负面影响，反而有助于保持材料的轻质和优异的隔热效果。在耐压测试中，本发明的隔热部件展现出的绝缘性能均低于5ma，远低于安全标准限值，证明了即使含有微量碳气凝胶，也不会明显增强导电性，确保了产品的安全性和可靠性。
37、三乙酰氧基乙烯基硅烷是一种硅烷偶联剂，在此可能用于其反应性，通过与碳气凝胶形成化学键，增强复合材料的界面结合。
38、氢氧化钠水溶液作为碱性催化剂，可能用于促进三乙酰氧基乙烯基硅烷的水解和缩合反应，从而在碳气凝胶表面形成化学键。
39、硅氧烷溶胶由乙烯基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷组成，作为基体材料，提供隔热材料的主体结构。
40、乙烯基三甲氧基硅烷作为硅氧烷溶胶的一部分，提供硅氧烷基体的网络结构，有助于形成稳定的聚合物基体。
41、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷同样作为硅氧烷溶胶的一部分，可能用于提供额外的交联点，增加基体的机械强度和耐温性。
42、无水乙醇作为溶剂，帮助硅氧烷溶胶更好地混合和分散。
43、氧化铝纤维作为增强材料，提高隔热材料的机械强度和耐磨性。
44、氮气气氛在高温处理过程中，氮气用作保护气氛，防止材料在高温下被氧化。
45、1,8-双(三氯硅基乙基)十六氟辛烷作为表面处理剂，可能用于在复合材料表面形成疏水层，增强隔热材料的防水性能和使用寿命。
46、管式炉用于加热复合材料至高温，进行热处理以固化和烧结材料。
47、真空干燥器用于在低温下去除材料中的水分和挥发性组分，确保隔热材料的干燥。
48、通过这些物质的协同作用，制备出的隔热材料具有良好的隔热性能、机械强度和耐温性，适用于高性能的隔热应用。
49、与现有技术相比，具有以下几个有益效果：
50、1）本发明一体成型的隔热部件设计有效减少了热量从发热盘的圈垫结合处外溢，从而降低了热量损耗，提高了隔热效率。
51、2）本发明制备的一体盘隔热部件由于隔热性能的提升，发热盘的热能可以更有效地被利用，减少了能量的浪费，从而提高了整体的能效。
52、3）本发明一体盘隔热部件的生产省去了传统隔热圈和隔热垫分开组装的步骤，减少了生产工序，有助于提高生产效率和降低生产成本。
53、4）本发明的隔热材料组合物经过特定配方和工艺处理，具备优异的绝缘性能和足够的机械强度，确保了产品在使用过程中的可靠性和耐用性。
1.一体盘隔热部件的制备方法，其特征在于，将下述各原材料压铸成型，所述各原料按重量百分比配制如下：
2.如权利要求1所述的一体盘隔热部件的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅的比表面积在80-120m2/g之间；拟薄水铝石粒径为≤50μm；高硅氧短切纤维的直径为5-8μm，长度在6±2mm之间；所述钛白粉为金红石型二氧化钛，金红石型二氧化钛粒径为180-220μm；硅酸镁铝粉目数为1100-1300目。
3.如权利要求1所述的一体盘隔热部件的制备方法，其特征在于，所述一体盘隔热部件的制备方法如下：将纳米二氧化硅、拟薄水铝石、高硅氧短切纤维、钛白粉、硅酸镁铝粉按配方比例称好重量后依次投加至搅拌机中，并于常温下搅拌5-15分钟搅拌均匀，得到最终的隔热部件待成型混合粉料；将混合粉料投入隔热部件专用的成型模具中，将混合粉料压铸成隔热部件。
4.如权利要求1所述的一体盘隔热部件的制备方法，其特征在于，所述各原料按重量百分比配制如下：
5.如权利要求4所述的一体盘隔热部件的制备方法，其特征在于，所述隔热材料的制备方法如下，以重量份计：
6.如权利要求5所述的一体盘隔热部件的制备方法，其特征在于，所述硅氧烷溶胶为乙烯基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷按照质量比0.5-2：0.5-2组成。
7.如权利要求4所述的一体盘隔热部件的制备方法，其特征在于，所述一体盘隔热部件的制备方法如下：将纳米二氧化硅、拟薄水铝石、高硅氧短切纤维、钛白粉、硅酸镁铝粉、隔热材料按配方比例称好重量后依次投加至搅拌机中，并于常温下搅拌5-15分钟搅拌均匀，得到最终的隔热部件待成型混合粉料；将混合粉料投入隔热部件专用的成型模具中，将混合粉料压铸成隔热部件。
8.如权利要求3或7所述的一体盘隔热部件的制备方法，其特征在于，所述压铸使用80t-250t液压机于施加20mpa-120mpa的压力，1-10s的时间范围下将混合粉料压铸成隔热部件。
9.一种一体盘隔热部件，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的一体盘隔热部件的制备方法制备而成。
10.如权利要求9所述的一体盘隔热部件的应用，其特征在于，用于电陶炉一体成型发热盘。
