CN104529144A - 一种具有低导热系数的高硅氧玻璃纤维毡的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，将二氧化硅和碳酸钠混合后得到配合料，然后投入窑炉，进行高温熔制，制得高硅氧玻璃球；将高硅氧玻璃球加入拉丝炉中进行二次熔化，然后经过漏板喷吹制得高硅氧玻璃纤维原棉；将高硅氧玻璃纤维原棉进行酸处理，然后进行清洗并烘干；再放入打浆机打浆，然后采用抄片机制得高硅氧玻璃纤维棉毡；将高硅氧玻璃纤维棉毡烘干，然后放入气氛炉，抽真空后充入低导热系数的气体至0.1~3MPa，然后进行烧结即得。本方法制得的高硅氧玻璃纤维毡具有较低的导热系数，并且制备方法简单、操作方便、成本低，可广泛应用与900℃以下的各种隔热防火设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，尤其是一种具有低导热系数的高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，属于无机绝热材料技术领域。
背景技术
高硅氧玻璃纤维作为一种耐高温无机纤维特种材料，已广泛应用于航天器防热烧蚀材料、耐高温绝热体、高温气体收尘、液体过滤、金属溶化过滤、净化等方面，具有十分广阔的应用前景和巨大的市场潜力。近年来对高硅氧纤维的需求量也在不断增加。
常用的高硅氧玻璃纤维由于表面羟基的存在，附着在纤维微孔内的水分很难去除，烘干后放置于空气中之后又很容易回潮，导致高硅氧玻璃纤维吸湿率较高。吸湿水的导热系数为0.563~0.609W/m.k (25℃），远高于高硅氧玻璃纤维，导致高吸湿率的玻璃纤维毡的导热系数较高，目前普通的高硅氧棉毡的导热系数在0.06W/m.k （25℃）左右，普通高硅氧玻璃纤维毡由于其较高的导热系数制约了其在隔热材料领域的应用，特别是一些对隔热材料的重量、体积和隔热效果要求较高的领域，例如航空领域。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的高硅氧玻璃纤维毡导热系数较高的问题，提供一种具有低导热系数的高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，使制得的高硅氧玻璃纤维毡具有较低的导热系数，并且制备方法简单、操作方便、成本低。
技术方案
一种具有低导热系数的高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，包括如下步骤：
（1）将二氧化硅和碳酸钠混合后得到配合料，然后将配合料投入窑炉，在1300~1500℃的温度下进行熔制，制得高硅氧玻璃球；
（2）将步骤（1）制得的高硅氧玻璃球加入拉丝炉中进行二次熔化，然后经过漏板喷吹制得高硅氧玻璃纤维原棉；
（3）将步骤（2）制得的高硅氧玻璃纤维原棉进行酸处理，然后进行清洗并烘干；
（4）取烘干后的高硅氧玻璃纤维原棉放入打浆机打浆，然后采用抄片机制得高硅氧玻璃纤维棉毡；
（5）将步骤（4）制得的高硅氧玻璃纤维棉毡烘干，然后放入气氛炉，抽真空后充入低导热系数的气体至0.1~3MPa，然后进行烧结，即得。
步骤（1）中，所述二氧化硅和碳酸钠的质量比为（2~4）:1，在该范围内制得的高硅氧玻璃纤维具有较佳的耐热性。
步骤（2）中，采用漏板喷吹制备高硅氧玻璃纤维原棉时，漏板温度1100℃~1400℃，漏嘴孔径0.9~1.8mm。采用漏板喷吹制备高硅氧玻璃纤维原棉是本领域的公知技术，一般都是通过改变漏板温度和漏嘴孔径来制得不同规格的高硅氧玻璃纤维原棉。
步骤（3）中，所述酸处理是指将高硅氧玻璃纤维原棉放入盐酸溶液中于60~90℃下处理1~2h。盐酸溶液的质量浓度为5~20%。高硅氧玻璃纤维经酸处理后产生的微孔经高温烧结工艺后可以定型成毡，且促进玻璃纤维表面微孔闭合，这可以有效减少微孔水的吸附量，同时填充低导热系数的气体环境下可以将气体包覆在闭合的微孔内，形成对其在三维空间内的包覆，可以不破坏玻璃纤维结构并且获得玻璃纤维毡制品。
步骤（3）中，所述烘干温度为100~150℃，时间为10~24h。
步骤（5）中，所述烧结包含如下过程：先升温至600~650℃，保温1~2h后，再升温至800~850℃，保温1~2h后冷却至550~600℃，保温1~2h后再冷却至室温。在该烧结工艺条件下，制得的高硅氧玻璃纤维毡的比表面积最小，总孔体积最小，吸湿最低。
步骤（5）中，所述烘干温度为100~150℃，时间为10~24h。
步骤（5）中，所述低导热系数的气体为氮气或二氧化碳。
本发明的制备方法易于成型、操作方便、成本低，制得的高硅氧玻璃纤维毡具有低的导热系数，适用作隔热材料，可应用于对隔热材料的重量、体积和隔热效果要求较高的领域。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
通过如下工艺步骤制备高硅氧玻璃纤维毡：
（1）将二氧化硅和碳酸钠按3：1的质量比混合后得到配合料，然后将配合料投入窑炉，在1350℃的温度下进行熔制，制得高硅氧玻璃球；
（2）将步骤（1）制得的高硅氧玻璃球加入拉丝炉中进行二次熔化，然后经过漏板喷吹制得高硅氧玻璃纤维原棉，漏板温度为1200℃，漏嘴孔径1.0mm；
（3）将步骤（2）制得的高硅氧玻璃纤维原棉放入10wt%的盐酸溶液中于60℃下处理2h，，然后进行清洗并烘干，烘干温度为120℃，时间为20h；
（4）取烘干后的高硅氧玻璃纤维原棉放入打浆机打浆，然后采用抄片机制得高硅氧玻璃纤维棉毡；
（5）将步骤（4）制得的高硅氧玻璃纤维棉毡烘干，然后放入气氛炉，抽真空后充入氮气至0.1MPa，然后进行烧结，即得。具体烧结工艺：先升温至600℃，保温1h后，再升温至810℃，保温1.5h后冷却至550℃，保温1h后再冷却至室温。
根据GB/T 10295-2008中的测试方法，本实施例制得的高硅氧玻璃纤维毡的导热系数为0.031W/m.k ,25℃。
实施例2
通过如下工艺步骤制备高硅氧玻璃纤维毡：
（1）将二氧化硅和碳酸钠按4：1的质量比混合后得到配合料，然后将配合料投入窑炉，在1400℃的温度下进行熔制，制得高硅氧玻璃球；
（2）将步骤（1）制得的高硅氧玻璃球加入拉丝炉中进行二次熔化，然后经过漏板喷吹制得高硅氧玻璃纤维原棉，漏板温度为1300℃，漏嘴孔径1.2mm；
（3）将步骤（2）制得的高硅氧玻璃纤维原棉放入10wt%的盐酸溶液中于90℃下处理2h，，然后进行清洗并烘干，烘干温度为130℃，时间为18h；
（4）取烘干后的高硅氧玻璃纤维原棉放入打浆机打浆，然后采用抄片机制得高硅氧玻璃纤维棉毡；
（5）将步骤（4）制得的高硅氧玻璃纤维棉毡烘干，然后放入气氛炉，抽真空后充入二氧化碳至1MPa，然后进行烧结，即得。具体烧结工艺：先升温至620℃，保温1.5h后，再升温至820℃，保温2h后冷却至600℃，保温2h后再冷却至室温。
根据GB/T 10295-2008中的测试方法，本实施例制得的高硅氧玻璃纤维毡的导热系数为0.032W/m.k ,25℃。
Claims (8)
1.一种具有低导热系数的高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将二氧化硅和碳酸钠混合后得到配合料，然后将配合料投入窑炉，在1300~1500℃的温度下进行熔制，制得高硅氧玻璃球；
（2）将步骤（1）制得的高硅氧玻璃球加入拉丝炉中进行二次熔化，然后经过漏板喷吹制得高硅氧玻璃纤维原棉；
（3）将步骤（2）制得的高硅氧玻璃纤维原棉进行酸处理，然后进行清洗并烘干；
（4）取烘干后的高硅氧玻璃纤维原棉放入打浆机打浆，然后采用抄片机制得高硅氧玻璃纤维棉毡；
（5）将步骤（4）制得的高硅氧玻璃纤维棉毡烘干，然后放入气氛炉，抽真空后充入低导热系数的气体至0.1~3MPa，然后进行烧结，即得。
2.如权利要求1所述具有低导热系数的高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述二氧化硅和碳酸钠的质量比为（2~4）:1。
3.如权利要求1所述具有低导热系数的高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，采用漏板喷吹制备高硅氧玻璃纤维原棉时，漏板温度1100℃~1400℃，漏嘴孔径0.9~1.8mm。
4.如权利要求1所述具有低导热系数的高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述酸处理是指将高硅氧玻璃纤维原棉放入盐酸溶液中于60~90℃下处理1~2h。
5.如权利要求1所述具有低导热系数的高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述烘干温度为100~150℃，时间为10~24h。
6.如权利要求1所述具有低导热系数的高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述烧结包含如下过程：先升温至600~650℃，保温1~2h后，再升温至800~850℃，保温1~2h后冷却至550~600℃，保温1~2h后再冷却至室温。
7.如权利要求1所述具有低导热系数的高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述烘干温度为100~150℃，时间为10~24h。
8.如权利要求1至7任一项所述具有低导热系数的高硅氧玻璃纤维毡的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述低导热系数的气体为氮气或二氧化碳。
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