CN102964106B - 玄武岩连续纤维绝热材料及其制备方法 - Google Patents

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本发明涉及一种玄武岩连续纤维绝热材料及其制备方法，具体涉及一种建筑用墙体绝热材料及其制备方法，属于无机绝热材料技术领域。其通过短切纤维的制备、无机定形型剂和表面处理剂的配制、铺网和附着、针刺和热压定型制得产品玄武岩连续纤维绝热材料。本发明不含有机粘结剂，具有导热系数小、使用温度高、不燃性，同时具有较高的机械强度，容重为80～300kg/m3。常温导热系数小于0.036W/m·k。最高使用温度800℃。抗拉强度达到纵向≥80KPa，横向≥90KPa。渣球含量小于0.1%。憎水率≥98%。适合于船舶、工业管道、加热炉、内外墙体、防火门等的隔热。

Description

玄武岩连续纤维绝热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种玄武岩连续纤维绝热材料及其制备方法，具体涉及一种建筑用墙体绝热材料及其制备方法，属于无机绝热材料技术领域。
背景技术
目前常用的无机绝热材料如石棉、玻璃棉、岩棉、硅酸铝纤维等纤维状材料，通常都是以酚醛树脂或脲醛树脂通热定型而成的产品。
建筑用绝热材料一般分为有机和无机二种绝热材料。目前，出于环保、安全的考虑，正逐步淘汰有机的绝热材料，而采用无机的绝热材料。在常用的无机绝热材料如玻璃棉、岩矿棉、硅酸铝纤维等纤维状材料中，通常都是以酚醛树脂和脲醛作为粘结剂，通过热定型而成的产品，大都存在以下问题：
（1）因含有有机粘结剂，存在甲醛的释放，对人体有害；
（2）不耐高温。在高温下(如失火等情况)，有机粘结剂会分解，并释放有毒有害气体，材料松散、脱落，不利于安全使用；
（3）材料的结构强度低。在密度低于100㎏/m3时，材料的强度很低。如果大幅提高密度，强度提高了，但导热系数也升高了，降低了绝热效果。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种玄武岩连续纤维绝热材料及其制备方法，其提高了纤维的耐温性和耐腐蚀性，采用无机定型剂，具有无毒、环保性能高等优点。
按照本发明提供的技术方案，一种玄武岩连续纤维绝热材料，配方比例按重量份计为：90~99份玄武岩连续纤维、0.5~10份无机定型剂、1~5份表面改性剂和稀释剂。
所述玄武岩连续纤维加热后含有50~60份SiO2、15~17份Al2O3、8~11份Fe2O3和FeO、5~10份CaO、3.5~8份MgO、2.5~6份Na2O。
所述无机定型剂为硅酸钠、硅溶胶或磷酸二氢铝。
所述表面改性剂为带有活性基团的硅氧烷：羟基硅油、氨基硅油、含氢硅油。
所述稀释剂可为水或乙醇。
所述玄武岩连续纤维绝热材料的制备方法，按重量份计步骤为：
（1）短切纤维的制备：取玄武岩连续纤维，短切成长度为50~100mm的定长短切纤维；将开松机上进行定长短切纤维松解；将开松后的定长短切纤维导入梳理机中进行松解和梳理；
（2）无机定型剂和表面处理剂的配制：取0.5~10份无机定型剂，用稀释剂稀释至无机定型剂的质量浓度为20%~25%，然后加入1~5份表面改性剂，并用高速分散机1200~1600r/min搅拌8~12min待用；
（3）铺网和附着：将步骤（1）梳理后的定长短切纤维导入铺网机中，进行纤维铺网，铺网厚度为400~500mm；将步骤（2）制备的混合溶剂采用高压喷雾的方式，使混合溶液均匀附着在纤维表面；铺网重量和混合溶液重量比为7~9︰2；
（4）针刺：将步骤（3）所得吸附有混合溶液的纤维网导入针刺机进行预刺和复刺，通过针刺频率控制成型纤维毯的容重在80~100㎏/m3；
（5）热压定型：将步骤（4）制备得到的成型纤维毯在硫化机中进行热压定型；温度为100~120℃，压力为0.2~0.25MPa；定型后对纤维板进行纵切、横切，即得产品玄武岩连续纤维绝热材料。
所述玄武岩连续纤维为为天然玄武岩经1450~1500℃熔融后，通过拉丝而得的玄武岩连续纤维，直径在7 ~13μm。
本发明具有如下优点：本发明采用玄武岩连续纤维为纯天然玄武岩进行拉丝而成的纤维，提高了纤维的耐温性和耐腐蚀性；还采用无机定型剂，具有无毒、环保性能高的优点；采用针刺成型的工艺，材料即使在失火的环境中也能保持材料的完整和较好的强度，增加了使用的安全性。
制备的玄武岩连续纤维绝热材料，密度为80~300㎏/m3，常温导热系数≤0.036 W/m·k，抗拉强度 ，憎水率≥98%，长期使用温度800纵向≥80KPa，横向≥90KPa；℃，短期耐1000℃以上。适合于内外墙体、防火门、防火隔断、船舶及工业设备的绝热保温。
具体实施方式
实施例1
材料中的重量为固体部分的重量：玄武岩连续纤维95份、无机定型剂硅溶胶4.5份、表面改性剂羟基硅油0.5份，水若干。
（1）短切纤维的制备：取玄武岩连续纤维，短切成长度为50~100mm的定长短切纤维；将开松机上进行定长短切纤维松解；将开松后的定长短切纤维导入梳理机中进行松解和梳理；
（2）无机定型剂和表面处理剂的配制：取无机定型剂硅溶胶4.5份，用稀释剂稀释至无机定型剂的质量浓度为20%，然后加入表面改性剂羟基硅油0.5份，并用高速分散机1200r/min搅拌12min待用；
（3）铺网和附着：将步骤（1）梳理后的定长短切纤维导入铺网机中，进行纤维铺网，铺网厚度为500mm；将步骤（2）制备的混合溶剂采用高压喷雾的方式，使混合溶液均匀附着在纤维表面；铺网重量和混合溶液重量比为7︰2；
（4）针刺：将步骤（3）所得吸附有混合溶液的纤维网导入针刺机进行预刺和复刺，通过针刺频率控制成型纤维毯的容重在80~100㎏/m3；
（5）热压定型：将步骤（4）制备得到的成型纤维毯在硫化机中进行热压定型；温度为100℃，压力为0.25MPa；定型后对纤维板进行纵切、横切，即得产品玄武岩连续纤维绝热材料。
制品密度：80~100㎏/m3；导热系数：0.028~0.032 W/m·k（常温）；抗拉强度：纵向 ≥80KPa，横向≥90KPa；憎 水 率：≥98%；长期使用温度：800℃；短时使用温度：1000℃以上。
实施例2
材料中的重量为固体部分的重量：玄武岩连续纤维94；无定型剂硅溶胶5.5；表面改性剂羟基硅油0.5，稀释剂乙醇若干。
（1）短切纤维的制备：取玄武岩连续纤维，短切成长度为50~100mm的定长短切纤维；将开松机上进行定长短切纤维松解；将开松后的定长短切纤维导入梳理机中进行松解和梳理；
（2）无机定型剂和表面处理剂的配制：取无定型剂硅溶胶5.5，用稀释剂稀释至无机定型剂的质量浓度为25%，然后加入表面改性剂羟基硅油0.5，并用高速分散机1200r/min搅拌12min待用；
（3）铺网和附着：将步骤（1）梳理后的定长短切纤维导入铺网机中，进行纤维铺网，铺网厚度为400mm；将步骤（2）制备的混合溶剂采用高压喷雾的方式，使混合溶液均匀附着在纤维表面；铺网重量和混合溶液重量比为7︰2；
（4）针刺：将步骤（3）所得吸附有混合溶液的纤维网导入针刺机进行预刺和复刺，通过针刺频率控制成型纤维毯的容重在80~100㎏/m3；
（5）热压定型：将步骤（4）制备得到的成型纤维毯在硫化机中进行热压定型；温度为120℃，压力为0.2MPa；定型后对纤维板进行纵切、横切，即得产品玄武岩连续纤维绝热材料。
    制品容重：100~200㎏/m3；导热系数：0.030~0.034 W/m·k（常温）；抗拉强度：纵向 ≥90KPa，横向≥100KPa；憎水率：≥98%；长期使用温度：800℃；短时使用温度：1000℃以上。
实施例3
（1）短切纤维的制备：取玄武岩连续纤维，短切成长度为80mm的定长短切纤维；将开松机上进行定长短切纤维松解；将开松后的定长短切纤维导入梳理机中进行松解和梳理；
（2）无机定型剂和表面处理剂的配制：取8份无机定型剂硅溶胶，用稀释剂乙醇稀释至无机定型剂的质量浓度为22%，然后加入3份表面改性剂羟基硅油，并用高速分散机1400r/min搅拌10min待用；
（3）铺网和附着：将步骤（1）梳理后的定长短切纤维导入铺网机中，进行纤维铺网，铺网厚度为450mm；将步骤（2）制备的混合溶剂采用高压喷雾的方式，使混合溶液均匀附着在纤维表面；铺网重量和混合溶液重量比为8︰2；
（4）针刺：将步骤（3）所得吸附有混合溶液的纤维网导入针刺机进行预刺和复刺，通过针刺频率控制成型纤维毯的容重在90㎏/m3；
（5）热压定型：将步骤（4）制备得到的成型纤维毯在硫化机中进行热压定型；温度为110℃，压力为0.23MPa；定型后对纤维板进行纵切、横切，即得产品玄武岩连续纤维绝热材料。
    制品容重：200~300㎏/m3；导热系数：0.032~0.036 W/m·k（常温）；抗拉强度：纵向 ≥100KPa，横向≥120KPa；憎水率：≥98%；长期使用温度：800℃；短时使用温度：1000℃以上。

Claims (6)

1.一种玄武岩连续纤维绝热材料的制备方法，所述绝热材料的配方比例按重量份计为：90~99份玄武岩连续纤维、0.5~10份无机定型剂、1~5份表面改性剂和稀释剂；其特征是，所述方法步骤为：
（1）短切纤维的制备：取玄武岩连续纤维，短切成长度为50~100mm的定长短切纤维；将开松机上进行定长短切纤维松解；将开松后的定长短切纤维导入梳理机中进行松解和梳理；
（2）无机定型剂和表面处理剂的配制：取0.5~10份无机定型剂，用稀释剂稀释至无机定型剂的质量浓度为20%~25%，然后加入1~5份表面改性剂，并用高速分散机1200~1600r/min搅拌8~12min待用；
（3）铺网和附着：将步骤（1）梳理后的定长短切纤维导入铺网机中，进行纤维铺网，铺网厚度为400~500mm；将步骤（2）制备的混合溶剂采用高压喷雾的方式，使混合溶液均匀附着在纤维表面；铺网重量和混合溶液重量比为7~9︰2；
（4）针刺：将步骤（3）所得吸附有混合溶液的纤维网导入针刺机进行预刺和复刺，通过针刺频率控制成型纤维毯的容重在80~100㎏/m3；
（5）热压定型：将步骤（4）制备得到的成型纤维毯在硫化机中进行热压定型；温度为100~120℃，压力为0.2~0.25MPa；定型后对纤维板进行纵切、横切，即得产品玄武岩连续纤维绝热材料。
2.如权利要求1所述玄武岩连续纤维绝热材料的制备方法，其特征是：所述玄武岩连续纤维为天然玄武岩经1450~1500℃熔融后，通过拉丝而得的玄武岩连续纤维，直径在7 ~13μm。
3.如权利要求1所述玄武岩连续纤维绝热材料的制备方法，其特征是：所述玄武岩连续纤维加热后含有50~60份SiO2、15~17份Al2O3、8~11份Fe2O3和FeO、5~10份CaO、3.5~8份MgO、2.5~6份Na2O。
4.如权利要求1所述玄武岩连续纤维绝热材料的制备方法，其特征是：所述无机定型剂为硅酸钠、硅溶胶或磷酸二氢铝。
5.如权利要求1所述玄武岩连续纤维绝热材料的制备方法，其特征是：所述表面改性剂为带有活性基团的硅氧烷：羟基硅油、氨基硅油、含氢硅油。
6.如权利要求1所述玄武岩连续纤维绝热材料的制备方法，其特征是：所述稀释剂可为水或乙醇。
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