CN104671703B - 一种无石棉复合保温绝热材料及制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无石棉复合保温绝热材料及制备工艺，属于无机保温材料技术领域。本发明的无石棉复合保温绝热材料，其组成为：硅酸铝纤维5‑30份、水镁石纤维10‑40份、超细玻璃棉5‑15份、海泡石30‑70份、短切玻璃纤维0.7‑5份、纳米碳酸钙1‑10份、氯丁胶乳5‑20份、泡花碱2‑5份、氟硅酸钠0.1‑1份、碳酸氢钠3‑7份、增稠剂0.5‑2份、琥珀酸二辛酯磺酸钠5‑15份和不高于1500份的水；不含石棉，不污染环境；具有重量轻、柔性好、回弹率高、热稳定性好、导热系数低、保温绝热性能好等优点。本发明的方法具有成本低、操作简单、易于大工业化等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种无石棉复合保温绝热材料及制备工艺，属于无机保温材料技术领域。
背景技术
保温材料作为一种导热率较低的材料，在化工、石油、电力、冶金、交通、国防、建筑等行业中得到广泛应用。有机保温材料由于容易燃烧，并且有机材料燃烧后会释放有毒气体，给人类和社会安全可能带来重大危害。目前的无机保温材料多处于单一结构如石棉、岩棉、玻璃纤维、陶瓷纤维等材料。石棉类保温材料虽然性能优异（如中国专利CN1097182A），但会给人类健康带来严重影响，石棉是具有微小的石棉纤维，当石棉纤维被吸入人体内，就会附着并沉积在肺部，造成肺部疾病，严重时引起肺癌。石棉已被国际癌症研究中心肯定为致癌物。目前欧美等发达国家已经禁止使用含石棉类产品。其它的无机材料( 如泡沫玻璃，漂珠) 生产的保温材料制作工艺复杂，脆性大，施工难度大，造价高。也限制了其应用。
随着社会的发展和人类环保意识的不断提高，在许多保温材料的应用领域，除要求导热系数低，保温绝热性能好外，还对其强度，防潮，防火等方面提出了综合要求，因此需要发展新型高效的保温绝热材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无石棉复合保温绝热材料及制备工艺。
技术方案：
一种无石棉复合保温绝热材料，其组成为：硅酸铝纤维5-30份、水镁石纤维10-40份、超细玻璃棉5-15份、海泡石30-70份、短切玻璃纤维0.7-5份、纳米碳酸钙1-10份、氯丁胶乳5-20份、泡花碱2-5份、氟硅酸钠0.1-1份、碳酸氢钠3-7份、增稠剂0.5-2份、琥珀酸二辛酯磺酸钠5-15 份和不高于1500份的水；
所述份为重量份。
所述水的含量与无石棉复合保温绝热材料的干燥程度相关；在无石棉复合保温绝热材料干燥之前，水的含量为700-1500份。
采用上述原料配比制备而成的无石棉复合保温绝热材料（以下简称产品），具备以下优良性能：
不含石棉，不污染环境；
密度小于120kg/m3，从而使产品具备轻质性能；
导热系数小于0.055W/(m·K)，从而使产品具备优良保温性能；
压缩回弹率（表征材料弹性的一个技术指标，回弹率越高越好）大于60%，使产品具备可弯曲、柔性好、施工方便的性能；
热稳定性好，具有较高的耐热性性能。
纳米碳酸钙在由无机纤维类材料构成的骨架保温材料中起到填充作用，降低材料的导热系数，氯丁胶乳具有粘结作用，并赋予材料柔性，便于保温材料的施工。碳酸氢钠在保温材料中具有发泡作用，可减少材料的密度。
上述柔性复合硅酸盐保温材料，优选的，由硅酸铝纤维30份、水镁石纤维15份、超细玻璃棉15份、海泡石70份、短切玻璃纤维4份、纳米碳酸钙8份、水700份、泡花碱5份、琥珀酸二辛酯磺酸钠5份氯丁胶乳15份、氟硅酸钠0.1份、碳酸氢钠7份以及增稠剂1.5份制备而成；所述增稠剂为碱溶胀型乳液。
上述的无石棉复合保温绝热材料的制备工艺，包括如下步骤：
（1）按配比将硅酸铝纤维、水镁石纤维、超细玻璃棉、海泡石、短切玻璃纤维、纳米碳酸钙、泡花碱和琥珀酸二辛酯磺酸钠置于水中浸泡8-12小时，然后搅拌均匀；
（2）向步骤（1）中混合好的物料中加入氯丁胶乳、氟硅酸钠、碳酸氢钠以及增稠剂，搅拌均匀形成胶凝浆料；
（3）胶凝浆料成型。
本发明通过实验证明，采用“同时将所有原料混合”的方法，无法获得分散均匀的胶凝体浆料，从而导致制备而成的保温材料的保温性能、压缩回弹率和热稳定性下降。而本发明第一步的混合料，是在较高速度下的搅拌，使无机材料充分混合均匀；第二步的混合，是在较低搅拌速度下的混合获得分散均匀的胶凝体浆料；从而制备出性能好的保温材料。
上述制备工艺，优选的，在第（1）步中搅拌速度为2500-3000 转/ 分钟，搅拌时间为40-70分钟；第（2）步中搅拌速度为1200-1600
转/ 分钟，搅拌时间为15-40分钟。
本发明的有益效果：
本发明制备的柔性复合硅酸盐保温材料不含石棉，不污染环境；具有重量轻、柔性好、回弹率高、热稳定性好、导热系数低、保温绝热性能好等优点。可广泛适用于化工、石油、热电及其他企事业单位的设备、容器、管道等产品的保温。
本发明的方法具有成本低、操作简单、易于大工业化等优点。
具体实施方式
下述实施例和对比例中，所用氯丁胶乳是购买于电气化学工业（上海）贸易有限公司的氯丁胶乳M-130L；所用增稠剂为碱溶胀型乳液，Nopco公司的SN636。
实施例1
首先将硅酸铝纤维30Kg、水镁石纤维15Kg、超细玻璃棉15Kg、海泡石70Kg、短切玻璃纤维4Kg、纳米碳酸钙8Kg、水700Kg、泡花碱5Kg和琥珀酸二辛酯磺酸钠5Kg混合 常温下浸泡12小时。然后将上述物料加入混合釜中，高速搅拌分散，搅拌速度为2500转/分钟，搅拌60分钟，使其混合均匀。然后在上述物料中加入氯丁胶乳15Kg、氟硅酸钠0.1Kg、碳酸氢钠7Kg以及增稠剂1.5Kg，调整转速为1200转/分钟，继续搅拌40分钟，使其混合均匀形成胶凝浆料。最后将上述的胶凝浆料倒入模具中烘干去除水分后，即得本发明的无石棉复合保温绝热材料。
实施例2
首先将硅酸铝纤维5Kg、水镁石纤维40Kg、超细玻璃棉5.5Kg、海泡石30Kg、短切玻璃纤维0.7Kg、纳米碳酸钙2Kg、水1000Kg、泡花碱2Kg和琥珀酸二辛酯磺酸钠10Kg混合 常温下浸泡12小时。然后将上述物料加入混合釜中，高速搅拌分散，搅拌速度为3000转/分钟，搅拌40分钟，使其混合均匀。然后在上述物料中加入氯丁胶乳5Kg、氟硅酸钠0.5Kg、碳酸氢钠3Kg以及增稠剂0.5Kg，调整转速为1500转/分钟，继续搅拌20分钟，使其混合均匀形成胶凝浆料。最后将上述的胶凝浆料倒入模具中烘干去除水分后，即得本发明的无石棉复合保温绝热材料。烘干条件同实施例1。
实施例3
首先将硅酸铝纤维5Kg、水镁石纤维40Kg、超细玻璃棉5Kg、海泡石30Kg、短切玻璃纤维5Kg、纳米碳酸钙10Kg、水1500Kg、泡花碱2Kg和琥珀酸二辛酯磺酸钠15Kg混合 常温下浸泡12小时。然后将上述物料加入混合釜中，高速搅拌分散，搅拌速度为3000转/分钟，搅拌40分钟，使其混合均匀。然后在上述物料中加入氯丁胶乳20Kg、氟硅酸钠1Kg、碳酸氢钠3Kg以及增稠剂2Kg，调整转速为1500转/分钟，继续搅拌20分钟，使其混合均匀形成胶凝浆料。最后将上述的胶凝浆料倒入模具中烘干去除水分后，即得本发明的无石棉复合保温绝热材料。烘干条件同实施例1。
对比例1
首先将硅酸铝纤维30Kg、水镁石纤维15Kg、超细玻璃棉15Kg、海泡石70Kg、短切玻璃纤维4Kg、水700Kg、泡花碱5Kg和琥珀酸二辛酯磺酸钠5Kg混合 常温下浸泡12小时。然后将上述物料加入混合釜中，高速搅拌分散，搅拌速度为2500转/分钟，搅拌60分钟，使其混合均匀。然后在上述物料中加入氯丁胶乳15Kg、氟硅酸钠0.1Kg、碳酸氢钠7Kg以及增稠剂1.5Kg，调整转速为1200转/分钟，继续搅拌40分钟，使其混合均匀形成胶凝浆料。最后将上述的胶凝浆料倒入模具中烘干去除水分后，即得本发明的无石棉复合保温绝热材料。烘干条件同实施例1。
对比例2
首先将硅酸铝纤维30Kg、水镁石纤维15Kg、超细玻璃棉15Kg、海泡石70Kg、短切玻璃纤维4Kg、纳米碳酸钙8Kg、水700Kg、泡花碱5Kg和琥珀酸二辛酯磺酸钠5Kg混合 常温下浸泡12小时。然后将上述物料加入混合釜中，高速搅拌分散，搅拌速度为2500转/分钟，搅拌60分钟，使其混合均匀。然后在上述物料中加入氯丁胶乳15Kg、氟硅酸钠0.1Kg以及增稠剂1.5Kg，调整转速为1200转/分钟，继续搅拌40分钟，使其混合均匀形成胶凝浆料。最后将上述的胶凝浆料倒入模具中烘干去除水分后，即得本发明的无石棉复合保温绝热材料。烘干条件同实施例1。
对比例3
首先将硅酸铝纤维30Kg、水镁石纤维15Kg、超细玻璃棉15Kg、海泡石70Kg、短切玻璃纤维4Kg、纳米碳酸钙8Kg、水700Kg、泡花碱5Kg和琥珀酸二辛酯磺酸钠5Kg混合 常温下浸泡12小时。然后将上述物料加入混合釜中，高速搅拌分散，搅拌速度为2500转/分钟，搅拌60分钟，使其混合均匀。然后在上述物料中加入氟硅酸钠0.1Kg、碳酸氢钠7Kg以及增稠剂1.5Kg，调整转速为1200转/分钟，继续搅拌40分钟，使其混合均匀形成胶凝浆料。最后将上述的胶凝浆料倒入模具中烘干去除水分后，即得本发明的无石棉复合保温绝热材料。烘干条件同实施例1。
对比例4
采用实施例1的原料，将所有原料同时加入容器中，高速搅拌分散，搅拌速度为2500转/分钟，搅拌60分钟，使其混合均匀。然后调整转速为1200转/分钟，继续搅拌40分钟，形成胶凝浆料。最后将上述的胶凝浆料倒入模具中烘干去除水分后，即得本发明的无石棉复合保温绝热材料。烘干条件同实施例1。
性能试验
对实施例和对比例制备的保温材料进行性能检测，检测结果如表1所示；
表1
| 导热系数W/(m·K) | 密度Kg/m3 | 压缩回弹率% | |
| 实施例1 | 0.043 | 96 | 83 |
| 实施例2 | 0.052 | 112 | 79 |
| 实施例3 | 0.047 | 89 | 72 |
| 对比例1 | 0.089 | 101 | 82 |
| 对比例2 | 0.078 | 142 | 58 |
| 对比例3 | 0.062 | 105 | 47 |
| 对比例4 | 0.63 | 96 | 63 |
。根据表1的数据可以得出，实施例1制备的柔性复合硅酸盐保温材料的综合性能最好。
Claims (4)
1. 一种无石棉复合保温绝热材料，其特征在于，其组成为：硅酸铝纤维5-30份、水镁石纤维10-40份、超细玻璃棉5-15份、海泡石30-70份、短切玻璃纤维0.7-5份、纳米碳酸钙1-10份、氯丁胶乳5-20份、泡花碱2-5份、氟硅酸钠0.1-1份、碳酸氢钠3-7份、增稠剂0.5-2份、琥珀酸二辛酯磺酸钠5-15 份和不高于1500份的水；
所述份为重量份。
2. 权利要求1所述的无石棉复合保温绝热材料，其特征在于，由硅酸铝纤维30份、水镁石纤维15份、超细玻璃棉15份、海泡石70份、短切玻璃纤维4份、纳米碳酸钙8份、水700份、泡花碱5份、琥珀酸二辛酯磺酸钠5份、氯丁胶乳15份、氟硅酸钠0.1份、碳酸氢钠7份以及增稠剂1.5份制备而成；所述增稠剂为碱溶胀型乳液。
3. 一种权利要求1或2所述无石棉复合保温绝热材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按配比将硅酸铝纤维、水镁石纤维、超细玻璃棉、海泡石、短切玻璃纤维、纳米碳酸钙、泡花碱和琥珀酸二辛酯磺酸钠置于水中浸泡8-12小时，然后搅拌均匀；
（2）向步骤（1）中混合好的物料中加入氯丁胶乳、氟硅酸钠、碳酸氢钠以及增稠剂，搅拌均匀形成胶凝浆料；
（3）胶凝浆料成型。
4. 根据权利要求3所述的制备工艺，其特征在于，在第（1）步中搅拌速度为2500-3000 转/ 分钟，搅拌时间为40-70分钟；第（2）步中搅拌速度为1200-1600
转/ 分钟，搅拌时间为15-40分钟。
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