CN104140237B - 一种导热系数低的保温材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导热系数低的保温材料的制备方法，属保温材料制造领域。其步骤为：(1)原料加工，将原料按照玄武岩600-680kg/批，花岗岩90-110kg/批，白岩石45-55kg/批，煤矸石140-150kg/批，矿渣150-180kg/批，焦炭250-275kg/批进行混合，混合后粉碎，预热到450-550℃，原料熔化燃烧时添加液氧，所述的液氧的用量为28-34m³/批，保持冲天炉中的温度为890-970℃；(2)物料纤维化；(3)集棉；(4)叠加；(5)固化；(6)切割，包装。本发明加工的岩棉不但保温导热系数低，而且保温效果好，制造成本低，各项性能优异。

Description

一种导热系数低的保温材料的制备方法

技术领域

本发明属于保温材料制造领域，更具体地说，涉及一种导热系数低的保温材料的制备方法。

背景技术

保温材料发展很快，在工业和建筑中采用良好的保温技术与材料，往往可以起到事半功倍的效果。一般保温材料要求导热系数小于或等于0.2。而工业设备和管道的保温，采用的隔热衬里要求具有导热系数低、密度小、柔韧性高、防火防水等特性。其常温导热系数0.018W/(K·m)且绝对防水，保温性能是传统材料3～8倍。随着科技的发展和人们生活水平的提高，对保温材料的要求也越来越高，尤其要求保温系数越来越低。

保温材料可收集多余热量，适时平稳释放，梯度变化小，有效降低损耗量，室温可趋、冬季保温均可起到平衡作用。在新楼装饰和旧楼改造中，克服墙面裂缝、结露、发霉、起皮等先天不足弊病；而且安全可靠的与基底整体粘结，随意性好，无空腔，避免负风压撕裂和脱落。有效克服板材拼接后边肋、阳角外翘变形面砖脱落等问题。材料中有机物与主墙基底存在的游离酸反应形成化合物，渗入主墙微孔隙中，形成共同体，确保干态粘结性，并改善湿态粘结保值率，具有极好粘结性。选用漂珠、水镁石纤维(管状纤维)等原材料，其结构中形成封闭的憎水性微孔隙空腔结构，作为相变材料载体，可确保相变材料长期实用性。现在的保温材料的主要产品为聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料，其多用于钢丝网夹芯板材，彩色钢板复合夹心板材，虽然有一定限制，但发展较快，随着建筑防火对材料要求越来越严格，泡沫塑料在建筑领域的应用存在例如耐火效果不好和成本高等很多问题。

作为新型保温材料，岩棉的应用也越来越广，例如中国专利号：201120178146.7，公开日2012年01月25日，公开了一种岩棉板，其包括有板体，板体从上到下依次分为隔热层、保温层和耐火层，板体的两端固定安装有槽型钢，槽型钢内设有多个螺孔，所述板体的上端面具有防水板，防水板向外拱出并形成瓦状结构，防水板的两侧分别设有集水槽。该实用新型结构简单，集防水、隔热、保温和耐火功能于一体，耐火等级高、外形美观、结构强度好，是一种理想的防水耐火材料，可广泛运用船舶、冶金、电力、建筑等领域。由此可见，岩棉已经开始广泛的应用于各种场合。

但是现有岩棉的岩棉保温导热系数只能维持在0.004W/(m·k)(平均温度25℃)左右，一直很难继续降低。不过幸运的是岩棉已经成为众多科研人员的研究方向，例如中国专利号201010222393.2，公开了一种岩棉纤维节能保温材料的制备方法，该制备方法是将原料送入冲天炉内，经高温熔融后，由高速离心设备制成人造无机纤维，同时加入粘结剂和防尘油，再经加温固化制得岩棉纤维节能保温材料制品。该发明方法的关键是将冲天炉内焦炭燃烧产后的一氧化碳，经过回收再配以天然气二次焚烧，产生大量的热量再次送入冲天炉内，再者就是经过富氧装置给冲天炉内添加氧气助燃，提高炉内的温度，使炉内的温度达到1450摄氏度以上。由于温度的提高，从而可以增加玄武岩的原料的含量的比例。以此来改变岩棉化学成分，最终达到改变岩棉的使用性能，提高岩棉的防火等级和抗老化性能。该发明方法主要通过两个步骤共同来完成：第一、冲天炉内的焦炭燃烧产生一氧化碳，经过抽离风机将含有一氧化碳的气体抽入焚烧炉内，焚烧炉内配以一定比例的天然气，经过电子点火，在炉内产生燃烧，炉内的所有可燃气体全部充分燃烧，从而产生大量的热气，温度为700摄氏度左右；再经过换热器将高温气体通过助燃风机送入冲天炉内，增加炉内的温度420摄氏度以上，产生的二氧化碳随着烟囱排出。第二、向冲天炉内添加氧气来助燃。冲天炉内由于有焦炭在燃烧，氧气作为一种助燃气体，通过氧气调压站→氧气分配器→冲天炉，向冲天炉内补充一定量的氧气，从而提高焦炭的燃烧率，同时还可以增加炉内的温度200摄氏度以上，这样不但可以节约焦炭，提高产品产量及产品质量。但其保温导热系数也是维持在0.004W/(m·k)(平均温度25℃)左右，无法继续降低，而现有的实际需要却要求继续降低该保温导热系数，因此迫切需要新的岩棉制造方法来制备新型的保温导热系数低的岩棉。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有保温材料的保温导热系数也是维持在0.004W/(m·k)(平均温度25℃)左右，无法继续降低的问题，本发明提供一种导热系数低的保温材料的制备方法，其不但保温导热系数低，能维持在0.0034W/(m·k)(平均温度25℃)左右，而且保温效果好，各项性能优异。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种导热系数低的保温材料的制备方法，其步骤为：

(1)原料加工，将原料按照玄武岩600-680kg/批，花岗岩90-110kg/批，白岩石45-55kg/批，煤矸石140-150kg/批，矿渣150-180kg/批，焦炭250-275kg/批进行混合，混合后粉碎，预热到450-550℃，预热后将原料加入冲天炉中，使原料熔化燃烧，原料熔化燃烧时添加液氧，所述的液氧的用量为28-34m³/批，保持冲天炉中的温度为890-970℃；

(2)物料纤维化，将步骤(1)中熔化的溶液经过离心成纤，变成纤维状，在离心的过程中喷洒酚醛树脂，树脂的喷洒量为49-63kg/吨纤维；

(3)集棉，将步骤(2)中的离心成纤的纤维收集；

(4)叠加，将步骤(3)中收集的纤维变为薄板形纤维条，然后将纤维成S型叠加，增加薄板型纤维条的厚度，变为叠加型纤维条；

(5)固化，将步骤(4)中叠加后的叠加型纤维条固化；在固化的同时对叠加型纤维条进行压缩，得到岩棉保温板；

(6)切割，包装。

优选地，所述的步骤(1)中的原料按照玄武岩650kg/批，花岗岩99kg/批，白岩石49kg/批，煤矸石146kg/批，矿渣165kg/批，焦炭265kg/批进行混合。

优选地，所述的步骤(1)中冲天炉的温度为930℃。

优选地，所述的步骤(1)中原料熔化燃烧时添加液氧，所述的液氧的用量为31m³/批。

优选地，所述的步骤(2)中离心的速度为6000-7500转/h。

优选地，所述的步骤(2)中酚醛树脂为2402型酚醛树脂。

优选地，所述的步骤(5)中固化的温度为200-300℃，压缩的压强为0.04MPa。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明原料按照玄武岩600-680kg/批，花岗岩90-110kg/批，白岩石45-55kg/批，煤矸石140-150kg/批，矿渣150-180kg/批，焦炭250-275kg/批进行混合，相对于传统的材料配比，增加了花岗岩和煤矸石，降低了成本，提高了性能，原料熔化燃烧时添加液氧，在890-970℃加热，节约能源，熔化的溶液经过离心成纤，变成纤维状，在离心的过程中喷洒酚醛树脂，树脂的喷洒量为49-63kg/吨纤维，提高了憎水率，离心的速度为6000-7500转/h，加工出来的纤维直径只有3.5左右，纤维更细小，保温效果更好，降低了导热系数；

(2)本发明原料按照玄武岩650kg/批，花岗岩99kg/批，白岩石49kg/批，煤矸石146kg/批，矿渣165kg/批，焦炭265kg/批进行混合时效果最好；

(3)本发明离心的速度为6000-7500转/h，配合特殊的成份比，使得加工出的纤维平均直径达到3.5μm左右，最细的能达到2.7μm，导热保温系数低；

(4)本发明固化的温度为200-300℃，压缩的压强为0.04MPa，提高了本发明制备的产品的抗压强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

一种导热系数低的保温材料的制备方法，其步骤为：

(1)原料加工，将原料按照玄武岩650kg/批，花岗岩99kg/批，白岩石49kg/批，煤矸石146kg/批，矿渣165kg/批，焦炭265kg/批进行混合，混合后粉碎，预热到490℃，预热后将原料加入冲天炉中，使原料熔化燃烧，原料熔化燃烧时添加液氧，所述的液氧的用量为31m³/批，保持冲天炉中的温度为930℃；

(2)物料纤维化，将步骤(1)中熔化的溶液经过离心成纤，变成纤维状，在离心的过程中喷洒酚醛树脂，酚醛树脂为2402型酚醛树脂，树脂的喷洒量为63kg/吨纤维；离心的速度为7500转/h；

(3)集棉，将步骤(2)中的离心成纤的纤维收集；

(4)叠加，将步骤(3)中收集的纤维变为薄板形纤维条，然后将纤维成S型叠加，增加薄板型纤维条的厚度，变为叠加型纤维条；

(5)固化，将步骤(4)中叠加后的叠加型纤维条固化；在固化的同时对叠加型纤维条进行压缩，得到岩棉保温板；固化的温度为200℃，压缩的压强为0.04MPa；

(6)切割，包装。

所得到经过切割的保温岩棉板的尺寸为长度1000mm，宽度600mm，厚度50mm，密度为73kg/m³。对该保温岩棉板的性能进行测试，纤维平均直径为2.7μm，最高使用温度670℃，渣球含量(粒径大于0.25mm)为3.5％，憎水率99.6％，短期吸水量为0.17kg/m³(10mm，24h)，抗拉强度为9.8kpa。压缩强度为66kpa(变形10％)，保温导热系数为0.0031W/(m·k)(平均温度25℃)。从以上指标来看，明显优于现有技术。

实施例2

同实施例1，所不同的是步骤(1)中将原料按照玄武岩600kg/批，花岗岩110kg/批，白岩石45kg/批，煤矸石150kg/批，矿渣150kg/批，焦炭275kg/批进行混合，混合后粉碎，预热到450℃，预热后将原料加入冲天炉中，冲天炉中的温度为970℃，使原料熔化燃烧，所述的液氧的用量为28m³/批；步骤(2)中树脂的喷洒量为49kg/吨纤维；离心的速度为7100转/h；步骤(5)中固化的温度为260℃。

所得到经过切割的保温岩棉板的尺寸为长度1000mm，宽度600mm，厚度50mm，密度为77kg/m³。对该保温岩棉板的性能进行测试，纤维平均直径为3.5μm，最高使用温度650℃，渣球含量(粒径大于0.25mm)为3.3％，大大优于现有技术，憎水率99.5％，短期吸水量为0.18kg/m³(10mm，24h)，抗拉强度为9.4kpa。压缩强度为63.5kpa(变形10％)，保温导热系数为0.0036W/(m·k)(平均温度25℃)。从以上指标来看，明显优于现有技术。

实施例3

同实施例1，所不同的是步骤(1)中将原料按照玄武岩680kg/批，花岗岩90kg/批，白岩石55kg/批，煤矸石140kg/批，矿渣180kg/批，焦炭250kg/批进行混合，混合后粉碎，预热到550℃，预热后将原料加入冲天炉中，冲天炉中的温度为890℃，使原料熔化燃烧，所述的液氧的用量为34m³/批；步骤(2)中树脂的喷洒量为57kg/吨纤维；离心的速度为6000转/h；步骤(5)中固化的温度为300℃。

所得到经过切割的保温岩棉板的尺寸为长度1000mm，宽度600mm，厚度50mm，密度为75kg/m³。对该保温岩棉板的性能进行测试，纤维平均直径为3.1μm，最高使用温度660℃，渣球含量(粒径大于0.25mm)为3.0％，大大优于现有技术，憎水率99.8％，短期吸水量为0.14kg/m³(10mm，24h)，抗拉强度为10.1kpa。压缩强度为69kpa(变形10％)，保温导热系数为0.0034W/(m·k)(平均温度25℃)。从以上指标来看，明显优于现有技术。

Claims (7)

1.一种导热系数低的保温材料的制备方法，其步骤为：

(1)原料加工，将原料按照玄武岩600-680kg/批，花岗岩90-110kg/批，白岩石45-55kg/批，煤矸石140-150kg/批，矿渣150-180kg/批，焦炭250-275kg/批进行混合，混合后粉碎，预热到450-550℃，预热后将原料加入冲天炉中，使原料熔化燃烧，原料熔化燃烧时添加液氧，所述的液氧的用量为28-34m³/批，保持冲天炉中的温度为890-970℃；

(2)物料纤维化，将步骤(1)中熔化的溶液经过离心成纤，变成纤维状，在离心的过程中喷洒酚醛树脂，树脂的喷洒量为49-63kg/吨纤维；

(3)集棉，将步骤(2)中的离心成纤的纤维收集；

(4)叠加，将步骤(3)中收集的纤维变为薄板形纤维条，然后将纤维成S型叠加，增加薄板型纤维条的厚度，变为叠加型纤维条；

(5)固化，将步骤(4)中叠加后的叠加型纤维条固化；在固化的同时对叠加型纤维条进行压缩，得到岩棉保温板；

(6)切割，包装。

2.根据权利要求1所述的一种导热系数低的保温材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的原料按照玄武岩650kg/批，花岗岩99kg/批，白岩石49kg/批，煤矸石146kg/批，矿渣165kg/批，焦炭265kg/批进行混合。

3.根据权利要求2所述的一种导热系数低的保温材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中冲天炉的温度为930℃。

4.根据权利要求2所述的一种导热系数低的保温材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中原料熔化燃烧时添加液氧，所述的液氧的用量为31m³/批。

5.根据权利要求1所述的一种导热系数低的保温材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中离心的速度为6000-7500转/h。

6.根据权利要求1所述的一种导热系数低的保温材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中酚醛树脂为2402型酚醛树脂。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种导热系数低的保温材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(5)中固化的温度为200-300℃，压缩的压强为0.04MPa。