CN102910860B

CN102910860B - 环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法

Info

Publication number: CN102910860B
Application number: CN2012104022405A
Authority: CN
Inventors: 刘超; 王明旭; 史新友; 张善财
Original assignee: Shandong Luyang Co Ltd
Current assignee: Luyang Energy Saving Materials Co Ltd
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: CN102910860A

Abstract

本发明涉及一种环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，属于陶瓷纤维材料技术领域，以硅酸钙纤维为基材，并加入适当比例的有机结合剂或无机结合剂、填料及添加剂，经配料、制浆、成型、干燥及后续加工等工序制成，其特征在于其组成重量比为硅酸钙纤维50～80份；岩棉边角料0～20份；膨胀珍珠岩0～20份；海泡石纤维绒5～20份；粘土5～20份；树脂粉末2-8份；防潮剂1～5份；有机硅憎水剂0.2-2份；添加剂0.01-0.5份。解决无机纤维类建筑隔热板的安全环保问题；提高了陶瓷纤维建筑隔热板的整体抗老化性能；有效地提高了陶瓷纤维建筑隔热板的防水防潮性能。

Description

环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，属于陶瓷纤维材料技术领域。

背景技术

传统的A级不燃的建筑节能材料有：

1、矿棉板、玻璃棉板

该类板材主要以矿棉、玻璃棉为保温隔热材料。该类材料其本身不燃，质轻，保温隔热效果好，但是具有如下不足之处：

①不抗老化，吸水吸潮性强，吸水吸潮后纤维板中的纤维易粉化。

②板材强度差，垂直于板面的抗拉强度不到5KPa，达不到外墙外保温系统的最低要求，只可用于夹芯材料，不适用于外墙外保温系统。

2、岩棉板

岩棉板主要以岩棉为基材，采用干法热固化工艺生产，具有较高的强度，A级不燃的防火性能，保温隔热性能和抗老化性能，可用于外墙外保温系统，但也具有如下不足之处：

①吸水吸潮性强，吸水吸潮后岩棉板强度降低。

②干法成型的岩棉板，因喷胶不匀可造成部分岩棉纤维裸露，当施工人员接触后，会刺激皮肤，产生瘙痒，感觉不舒服。

传统的A级不燃的建筑节能材料具有吸水吸潮性强、不抗老化、刺激皮肤等共同缺点。并且矿棉板、玻璃棉板因强度过低且不耐老化不适用于外墙外保温，尽管岩棉板酸度系数较高，具有一定的耐老化性能，但是吸水吸潮性强，影响其强度；部分纤维裸露在外，与人接触时刺激皮肤，安全环保性能较差。

目前，能达到外墙外保温系统要求，并且达到A级不燃的建筑保温隔热板材料屈指可数，除了国内外已经广泛使用的干法成型的岩棉板，就是目前正在民用建筑上逐步使用的陶瓷纤维建筑隔热板。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，解决安全环保问题、抗老化问题和防水防潮问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，以硅酸钙纤维为基材，加入结合剂、填料和添加剂，经配料、制浆、成型、干燥和后续加工工序制成，其特征在于其组成重量比为：

硅酸钙纤维 50～80份；

岩棉边角料 0～20份；

膨胀珍珠岩 0～20份；

海泡石纤维绒 5～20份；

粘土 5～20份；

树脂粉末 2-8份；

防潮剂 1～5份；

有机硅憎水剂 0.2-2份；

添加剂 0.01-0.5份。

其组成重量比进一步为硅酸钙纤维55～75份；岩棉边角料5～15份；膨胀珍珠岩5～15份；海泡石纤维绒5～15份；粘土5～15份；树脂粉末3-7份；防潮剂2～4份；有机硅憎水剂0.5-2份；添加剂0.1-0.5份。

其组成重量比更进一步为硅酸钙纤维65～75份；岩棉边角料5～10份；膨胀珍珠岩5～10份；海泡石纤维绒5～10份；粘土5～10份；树脂粉末4-6份；防潮剂3～4份；有机硅憎水剂1-1.5份；添加剂0.3-0.4份。

所述的硅酸钙纤维是一种以SiO2和CaO为主成分的碱土硅酸盐纤维，其理论化学成分如下：

通过化学成分计算出硅酸钙纤维的酸度系数如下：

Mk=wt（Al₂O₃+SiO₂）/wt（CaO+MgO）=1.97。

所述的岩棉边角料是指外墙外保温系统用岩棉板生产过程中产生的下脚料，其中岩棉纤维的酸度系数控制在1.8以上。

所述的膨胀珍珠岩是由玻璃质火山熔岩矿砂经预热和膨胀工艺制成，呈不规则球状，内部为多孔空腔结构的无机颗粒材料。

所述的海泡石纤维绒是指结晶度高的、具有纤维状结构的α-海泡石矿石经过加工开绒加工而成的产品。

所述的粘土是指在水中具有膨胀性的粘土填料，包括：膨润土、高岭土、软质粘土、半软质粘土、球粘土和凹凸棒土。

所述的树脂粉末为苯酚—甲醛聚合物树脂和苯酚—尿素—甲醛聚合物树脂中的一种或两种。

所述的防潮剂是一种以C8～C30烃类石油附产品为主要原料，经过乳化加工而成的用于无机纤维防潮的水溶性乳液。

所述的有机硅憎水剂为二甲基硅油乳液、羟基封端的阳离子硅油乳液或氢基封端的非离子型含氢硅油乳液。

所述的添加剂包括絮凝剂和凝结剂两部分，采用聚丙烯酰胺作为絮凝剂，采用聚合氯化铝或硫酸铝作为凝结剂。

本发明所说的絮凝剂为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺可以是阳离子性，阴离子性或两性，不同电荷性质的聚丙烯酰胺可以单独使用也可以并用。

本发明所说的凝结剂为聚合氯化铝和硫酸铝中的一种或复合使用，其作用是使絮凝到纤维上的结合剂及填料固定下来，避免成型过程中絮团被破坏。

本发明所说的配料制浆是指将硅酸钙纤维和/或岩棉、海泡石纤维绒、结合剂、填料及添加剂按上述材料配比进行机械混合，浆料中的纤维长度通常在2～5mm之间，，制成的浆料浓度为3.5％～8.5％。

本发明所介绍的成型工序是指将水基浆料通过成型设备进行脱水并形成湿坯，本发明所介绍的干燥工序是将成型后湿坯，送入干燥室进行加热脱水的过程。

硅酸钙纤维是由山东鲁阳股份有限公司生产的保温用的非晶体纤维。这种纤维是以SiO2和CaO为主要原材料，采用电阻炉熔融经过离心甩丝成纤工艺制备的甩丝纤维。

本发明的有益效果是：由于本发明研制出的陶瓷纤维建筑隔热板采用安全环保的硅酸钙陶瓷纤维作为基材，同时通过湿法工艺制备，让无机结合剂、有机结合剂充分包敷纤维表面，可以减少纤维裸露，减小甚至避免与人接触时刺激皮肤，通过无机纤维的品种选择和生产工艺创新，解决无机纤维类建筑隔热板的安全环保问题。

通过控制硅酸钙陶瓷纤维的酸度系数在1.8以上，提高建筑隔热板中纤维基材的耐老化性能，通过采用酚醛树脂作为有机结合剂，将纤维基材与其它组份粘结起来，成为不熔不溶的三维网络结构，增加了陶瓷纤维建筑隔热板应用在高温高湿环境下的外墙外保温系统中的体积稳定性，提高了陶瓷纤维建筑隔热板的整体抗老化性能。

通过在陶瓷纤维建筑隔热板配料中加入防潮剂、憎水剂，有效地提高了陶瓷纤维建筑隔热板的防水防潮性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述：

实施例一

一种陶瓷纤维建筑隔热板，其组成比例为：硅酸钙纤维50份；岩棉边角料20份；膨胀珍珠岩10份；海泡石纤维绒5份；粘土10份；树脂粉末4份；防潮剂5份；有机硅憎水剂1份；聚丙烯酰胺0.2份，聚合氯化铝0.1份。

通过化学成分计算出硅酸钙纤维的酸度系数如下：

Mk=wt（Al₂O₃+SiO₂）/wt（CaO+MgO）=1.97。

本实施例中所述的粘土是膨润土。

所述的树脂粉末为苯酚—甲醛聚合物树脂。

所述的有机硅憎水剂为二甲基硅油乳液。

加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为5mm，然后加入适当比例的水，使浆料浓度保持在5.0％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，尺寸为1200×600×50㎜，成型完毕后产品送入烘箱烘干，再经过切割，最终实现本发明。本发明产品体积密度为280㎏/m³，有机物含量5.5％，燃烧性能为A1级，冷态耐压强度为0.2Mpa；导热系数（平均温度25℃）为0.05W/mk，憎水率：99.5%，短期吸水量：0.1㎏/㎡，垂直于板面抗拉强度为20KPa。

实施例二

一种陶瓷纤维建筑隔热板，其组成比例为：硅酸钙纤维60份；岩棉边角料10份；膨胀珍珠岩15份；海泡石纤维绒5份；粘土8份；树脂粉末6份；防潮剂3份；有机硅憎水剂0.8份；聚丙烯酰胺0.2份，聚合氯化铝0.1份。

所述的硅酸钙纤维是一种以SiO₂和CaO为主成分的碱土硅酸盐纤维，其理论化学成分如下：

通过化学成分计算出硅酸钙纤维的酸度系数如下：

Mk=wt（Al₂O₃+SiO₂）/wt（CaO+MgO）=1.97。

本实施例中所述的粘土是高岭土。

所述的树脂粉末为苯酚-尿素-甲醛聚合物树脂。

所述的有机硅憎水剂为羟基封端的阳离子硅油乳液。

加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为5mm，然后加入适当比例的水，使浆料浓度保持在4.5％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，尺寸为1200×600×50，成型完毕后产品送入烘干室烘干，再经过切割，最终实现本发明。本发明产品体积密度为240㎏/m³，有机物含量6.0％，燃烧性能为A2级，冷态耐压强度为0.15Mpa；导热系数（平均温度25℃）为0.05W/mk，憎水率：99.2%，短期吸水量：0.13㎏/m²，垂直于板面抗拉强度为15KPa。

实施例三

一种陶瓷纤维建筑隔热板，其组成比例为：硅酸钙纤维70份，膨胀珍珠岩12份，海泡石纤维绒10份，粘土5份，树脂粉末5份，防潮剂5份，有机硅憎水剂1.5份，聚丙烯酰胺0.2份，聚合氯化铝0.1份。

通过化学成分计算出硅酸钙纤维的酸度系数如下：

Mk=wt（Al₂O₃+SiO₂）/wt（CaO+MgO）=1.97。

本实施例中所述的粘土是凹凸棒土。

所述的树脂粉末为苯酚—尿素—甲醛聚合物树脂3份和苯酚—甲醛聚合物树脂2份。

所述的有机硅憎水剂为氢基封端的非离子型含氢硅油乳液。

加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为5mm，然后加入适当比例的水，使浆料浓度保持在4％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，尺寸为1200×600×50㎜，成型完毕后产品送入烘箱烘干，再经过切割，最终实现本发明。本发明产品体积密度为220㎏/m³，有机物含量6.5％，燃烧性能为A2级，冷态耐压强度为0.12Mpa；导热系数（平均温度25℃）为0.04W/mk，憎水率：99.5%，短期吸水量：0.15㎏/m ²垂直于板面抗拉强度为10KPa。

实施例四

一种陶瓷纤维建筑隔热板，其组成比例为：硅酸钙纤维75份，膨胀珍珠岩8份；海泡石纤维绒10份；粘土10份；树脂粉末6份；防潮剂4份；有机硅憎水剂1.3份；聚丙烯酰胺0.2份，聚合氯化铝0.1份。

通过化学成分计算出硅酸钙纤维的酸度系数如下：

Mk=wt（Al₂O₃+SiO₂）/wt（CaO+MgO）=1.97。

本实施例中所述的粘土是凹凸棒土。

所述的树脂粉末为苯酚—尿素—甲醛聚合物树脂。

所述的有机硅憎水剂为氢基封端的非离子型含氢硅油乳液。

加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为5mm，然后加入适当比例的水，使浆料浓度保持在4％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，尺寸为1200×600×50㎜，成型完毕后产品送入烘箱烘干，再经过切割，最终实现本发明。本发明产品体积密度为200㎏/m³，有机物含量6.5％，燃烧性能为A2级，冷态耐压强度为0.10Mpa；导热系数（平均温度25℃）为0.038W/mk，憎水率：99%，短期吸水量：0.1㎏/m²，垂直于板面抗拉强度为13KPa。

Claims

1.一种环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，以硅酸钙纤维为基材，加入结合剂、填料和添加剂，经配料、制浆、成型、干燥和后续加工工序制成，其特征在于其组成重量比为：

硅酸钙纤维 50～80份；

岩棉边角料 0～20份；

膨胀珍珠岩 0～20份；

海泡石纤维绒 5～20份；

粘土 5～20份；

树脂粉末 2-8份；

防潮剂 1～5份；

有机硅憎水剂 0.2-2份；

添加剂 0.01-0.5份；

通过化学成分计算出硅酸钙纤维的酸度系数如下：

Mk=wt（Al₂O₃+SiO₂）/wt（CaO+MgO）=1.97。

2.根据权利要求1所述的环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，其特征在于所述的岩棉边角料是指外墙外保温系统用岩棉板生产过程中产生的下脚料，其中岩棉纤维的酸度系数控制在1.8以上。

3.根据权利要求1所述的环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，其特征在于所述的膨胀珍珠岩是由玻璃质火山熔岩矿砂经预热和膨胀工艺制成，呈不规则球状，内部为多孔空腔结构的无机颗粒材料。

4.根据权利要求1所述的环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，其特征在于所述的海泡石纤维绒是指结晶度高的、具有纤维状结构的α-海泡石矿石经过加工开绒加工而成的产品。

5.根据权利要求1所述的环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，其特征在于所述的粘土是指在水中具有膨胀性的粘土填料，包括：膨润土、高岭土、软质粘土、半软质粘土、球粘土和凹凸棒土。

6.根据权利要求1所述的环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，其特征在于所述的树脂粉末为苯酚—甲醛聚合物树脂和苯酚—尿素—甲醛聚合物树脂中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，其特征在于所述的防潮剂是一种以C8～C30烃类石油附产品为主要原料，经过乳化加工而成的用于无机纤维防潮的水溶性乳液。

8.根据权利要求1所述的环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，其特征在于所述的有机硅憎水剂为二甲基硅油乳液、羟基封端的阳离子硅油乳液或氢基封端的非离子型含氢硅油乳液。

9.根据权利要求1所述的环保抗老化的硅酸钙陶瓷纤维建筑隔热板的制备方法，其特征在于所述的添加剂包括絮凝剂和凝结剂两部分，采用聚丙烯酰胺作为絮凝剂，采用聚合氯化铝或硫酸铝作为凝结剂。