CN107268179A - 一种玄武岩纤维表面毡及其制备方法 - Google Patents

一种玄武岩纤维表面毡及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种玄武岩纤维表面毡及其制备方法，涉及玄武岩纤维领域。玄武岩纤维表面毡的制备方法，包括：将短切后的玄武岩纤维加入到分散液中分散得到纤维浆料。将纤维浆料成型得到薄毡，向薄毡施加第一粘结剂后进行固化。玄武岩纤维表面毡的制备方法是一种湿法毡制备方法。通过采用玄武岩纤维作为纤维原料，并将其短切后的加入到分散液中分散得到纤维浆料，将纤维浆料成型得到薄毡，向薄毡施加第一粘结剂后进行固化。能够简单和高效生产玄武岩纤维表面毡。同时，制得的玄武岩纤维表面毡是一种纵向强度高、横向强度高、抗撕裂性好和柔软性能好的玄武岩纤维表面毡。

Description

一种玄武岩纤维表面毡及其制备方法
技术领域
本发明涉及玄武岩纤维领域，且特别涉及一种玄武岩纤维表面毡及其制备方法。
背景技术
玄武岩纤维具有优异的性能：
⑴化学性能：玄武岩纤维含有K2O、MgO和TiO2，使得玄武岩纤维具有比无碱玻璃纤维更好的耐酸性、耐碱性和耐水性；
⑵物理性能：玄武岩属于难熔矿石，熔化温度达到1500℃，烧结温度达1060℃，使得玄武岩纤维具有优异的耐高温和耐低温性能，此外，玄武岩纤维的还具有较好的隔音性能、绝热性能和电绝缘性能；最重要的，玄武岩纤维的抗拉强度和弹性模量高于无碱玻璃纤维或玻璃纤维，具备较好的机械强度。
目前，表面毡是一种具有广泛用途的增强材料。如何将玄武岩纤维应用到制备表面毡是本领域热门话题。有鉴于此，提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玄武岩纤维表面毡的制备方法是一种湿法毡制备方法。能够简单和高效生产玄武岩纤维表面毡。
本发明的另一目的在于提供一种玄武岩纤维表面毡，是一种纵向强度高、横向强度高、抗撕裂性好和柔软性能好的玄武岩纤维表面毡。。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种玄武岩纤维表面毡的制备方法，包括：
将短切后的玄武岩纤维加入到分散液中分散得到纤维浆料。将纤维浆料成型得到薄毡，向薄毡施加第一粘结剂后进行固化。
一种玄武岩纤维表面毡，根据上述的玄武岩纤维表面毡的制备方法制得。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例的玄武岩纤维表面毡的制备方法是一种湿法毡制备方法。通过采用玄武岩纤维作为纤维原料，并将其短切后的加入到分散液中分散得到纤维浆料，将纤维浆料成型得到薄毡，向薄毡施加第一粘结剂后进行固化。能够简单和高效生产玄武岩纤维表面毡。
本发明实施例的玄武岩纤维表面毡是一种纵向强度高、横向强度高、抗撕裂性好和柔软性能好的玄武岩纤维表面毡。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的玄武岩纤维表面毡及其制备方法进行具体说明。
一种玄武岩纤维表面毡的制备方法，包括：
备取玄武岩纤维。玄武岩纤维可以由以下方法制得：
以玄武岩矿石为原料，将破碎后玄武岩矿石在1450℃～1550℃的温度下进行熔融，得到熔融物。将熔融物通过拉丝漏板先拉成粗纤维后，再将粗纤维由拉丝机拉制成连续的玄武岩纤维原丝。
将制得的玄武岩纤维原丝送至：南京玻璃纤维研究设计院质检中心(即：国家玻璃纤维产品质量监督检验中心)，按照GB/T 25-45-2010对玄武岩纤维进行性能检测，其检验报告为：玻纤质检(TSW)字，第(16060418)号。其检测结果如表1。可以理解，玄武岩纤维具备如表1的技术指标。
表1玄武岩纤维原丝技术指标
注1：耐碱性处理条件为：试样在60℃的温度和1.0mol/L的NaOH溶液中浸泡120min。
耐温处理条件为：试样在300℃的温度下放置120min。
注2：浸胶纱试样采用SW2511-1A/BS环氧树脂。固化条件：25℃的温度下处理24h，80℃的温度下处理8h。浸胶纱拉伸强度和拉伸弹性模量以玻璃密度为2.60g/cm3进行计算。
注3：棒状复合材料采用金陵帝斯曼树脂有限公司生产的P65-901不饱和聚酯树脂制作。固化条件：20～20℃的温度下处理24h，80℃的温度下处理24h。棒状复合材料玻璃纤维质量含量为63.6％。
从表1可以看出，制得的玄武岩纤维原丝，具有了较强的耐温性和耐腐性，同时，具有较高的机械强度。
为了提高玄武岩纤维表面毡的纵向强度、横向强度、抗撕裂性和柔软性能等特点，将多股的玄武岩纤维原丝浸润后合股，制得玄武岩纤维无捻粗纱，将玄武岩纤维原丝制成玄武岩纤维无捻粗纱为本领域常规技术手段，在此不作赘述。
将制得的玄武岩纤维无捻粗纱进行短切成2～20mm，得到玄武岩纤维短切纱。使用时，将多种尺寸的玄武岩纤维短切纱同时使用，使得多种尺寸的玄武岩纤维短切纱之间无规交叉连接，能够提高各种短切纱之间的连接强度。
其中，玄武岩无捻纱的差级为1000～5000tex，例如为1200tex、2400tex或4800tex。
上述玄武岩纤维短切纱无规律的成型即可得到纵向强度高、横向强度高、抗撕裂性好和柔软性能好的玄武岩纤维表面毡。与传统的其它材料的表面毡的制备方法相比，无需再次采用丝束增强或加筋增强等方式，来提高表面毡的以上各种性能。
备取分散液。分散液可以由以下方法制得：
将增稠剂、消泡剂和第二粘结剂加入到水中后，采用搅拌的方式使增稠剂、消泡剂、第二粘结剂和水混合均匀，并持续搅拌使得增稠剂、消泡剂和第二粘结剂在水中分散均匀。
分散液中，增稠剂为0.1～1wt％，消泡剂为0.15～3wt％，第二粘结剂为1～2wt％。
增稠剂选自甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧丙基纤维素和聚丙烯酰胺中的至少一种。可以理解，增稠剂可以选自上述四种纤维素中的任意一种，也可以是上述四种纤维中的至少两种的任意比例的混合物。通过向分散液中添加增稠剂，能够增加分散液体系的粘度，防止分散液中后续添加的玄武岩纤维短切毡在其重力的作用下而发生沉淀，破坏玄武岩纤维短切毡在水中的“悬浮”状态从而导致无法成型。
消泡剂选自有机硅氧烷。通过向分散液中添加消沫剂，能够除去纤维分散过程产生的泡沫。
第二粘结剂选自聚乙酸乙烯脂和丙烯酸酯中的至少一种。聚乙酸乙烯脂和丙烯酸酯均为非水溶性粘结剂，聚乙酸乙烯脂和丙烯酸酯均在分散液内分散。
进一步的说明，在传统的表面毡的制备工艺过程中，需要添加偶联剂来提高纤维与各种树脂界面的联接强度。通过使用第二粘结剂来替换偶联剂，处于分散状态的第二粘结剂能够在玄武岩纤维短切纱附着。在后续的成型过程中，有助于玄武岩纤维短切纱的累积和粘接。
将玄武岩纤维短切纱加入到分散液内，采用打浆的方式进行分散得到纤维浆料，将纤维浆料加入到成型机内进行成型。
成型机可以选自斜长网成型机。浆料在成型的过程中脱去分散液内的水并在斜长网上形成薄毡。作为优选，上述的脱水过程在真空条件下进行。
在成型过程中，由于玄武岩纤维短切纱附着第二粘结剂并在第二粘结剂的作用下，使得玄武岩纤维短切纱附无规律分布成均匀厚度的薄毡。
向薄毡施加第一粘结剂。施加第一粘结剂可以采用以下方法进行：按照脱水后薄毡的质量的2～18％，向薄毡溢流和/或浸渍第一粘结剂。
其中，第一粘结剂选自脲醛树脂、酚醛树脂、聚乙酸乙烯脂、聚乙烯醇、丙烯酸和丙烯酸酯中的至少一种。第一粘结剂可以是上述五种粘结剂中的一种，也可以是上述五种粘结剂中的至少两种的任意比例的混合物。
而且，第一粘结剂与第二粘结剂为同类物质，之间可以达到较好的配伍性。通过第一粘结剂和第二粘结剂的配伍作用能够进一步提高玄武岩纤维的强度。
对施加第一粘结剂的薄毡进行固化。将施加第一粘结剂的薄毡放置于150～250℃的温度下，进行干燥以及第一粘结剂和第二粘结剂的固化。固化的过程中，测量产品中的含水量，直至水含量为<1wt％停止固化，得到玄武岩纤维表面毡。
承上述，玄武岩纤维表面毡的制备方法是一种湿法毡制备方法。通过采用玄武岩纤维作为纤维原料，并将其短切后的加入到分散液中分散得到纤维浆料，将纤维浆料成型得到薄毡，向薄毡施加第一粘结剂后进行固化。能够简单和高效生产玄武岩纤维表面毡。
一种根据上述的玄武岩纤维表面毡的制备方法制得的玄武岩纤维表面毡。是一种纵向强度高、横向强度高、抗撕裂性好和柔软性能好的玄武岩纤维表面毡。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
将甲基纤维素、羧乙基纤维素、有机硅氧烷和聚乙酸乙烯脂加入到水中并分散均匀，得到分散液。其中，甲基纤维素为0.1wt％，羧乙基纤维素为0.1wt％，有机硅氧烷为0.15wt％，聚乙酸乙烯脂为1.5wt％。
将玄武岩纤维无捻纱短切为长度分别为2mm、6mm和14mm三种短切纱。按照玄武岩纤维表面毡的玄武岩纤维密度为30g/m2，将以上三种不同长度的玄武岩纤维短切纱加入到分散液中并打浆分散均匀，得到纤维浆料。
将纤维浆料加入到斜长网成型机内脱水和成型，得到薄毡。
按照薄毡质量的4％，向薄毡内溢流脲醛树脂和酚醛树脂的混合物后，在155℃的温度下固化，直至水含量为<1wt％，得到玄武岩纤维表面毡。
实施例2
将羧丙基纤维素、有机硅氧烷、聚乙酸乙烯脂和丙烯酸酯加入到水中并分散均匀，得到分散液。其中，羧丙基纤维素为0.4wt％，有机硅氧烷为0.20wt％，聚乙酸乙烯脂为0.9wt％，丙烯酸酯为0.3wt％。
将玄武岩纤维短无捻纱短切为长度分别为4mm、7mm、11mm和17mm四种短切纱。按照玄武岩纤维表面毡的玄武岩纤维密度为20g/m2，将以上四种不同长度的玄武岩纤维短切纱加入到分散液中并打浆分散均匀，得到纤维浆料。
将纤维浆料加入到斜长网成型机内脱水和成型，得到薄毡。
按照薄毡质量的8％，向薄毡内溢流脲醛树脂和酚醛树脂的混合物后，在205℃的温度下固化，直至水含量为<1wt％，得到玄武岩纤维表面毡。
实施例3
将甲基纤维素、有机硅氧烷和聚乙酸乙烯脂加入到水中并分散均匀，得到分散液。其中，甲基纤维素为0.5wt％，有机硅氧烷为2.2wt％，聚乙酸乙烯脂为1.3wt％。
将玄武岩纤维无捻纱短切为长度分别为5mm、7mm和14mm三种短切纱。按照玄武岩纤维表面毡的玄武岩纤维密度为30g/m2，将将以上三种不同长度的玄武岩纤维短切纱加入到分散液中并打浆分散均匀，得到纤维浆料。
将纤维浆料加入到斜长网成型机内脱水和成型，得到薄毡。
按照薄毡质量的7％，向薄毡内溢流脲醛树脂和酚醛树脂的混合物后，在170℃的温度下固化，直至水含量为<1wt％，得到玄武岩纤维表面毡。
实施例4
将甲基纤维素、有机硅氧烷、聚乙酸乙烯脂和丙烯酸酯加入到水中并分散均匀，得到分散液。其中，甲基纤维素为0.8wt％，有机硅氧烷为0.24wt％，聚乙酸乙烯脂为1.3wt％，丙烯酸酯为0.6wt％。
将玄武岩纤维无捻纱短切为长度分别为5mm、10mm和20mm三种短切纱。按照玄武岩纤维表面毡的玄武岩纤维密度为50g/m2，将将以上三种不同长度的玄武岩纤维短切纱加入到分散液中并打浆分散均匀，得到纤维浆料。
将纤维浆料加入到斜长网成型机内脱水和成型，得到薄毡。
按照薄毡质量的12％，向薄毡内溢流聚乙酸乙烯脂和丙烯酸酯的混合物后，在185℃的温度下固化，直至水含量为<1wt％，得到玄武岩纤维表面毡。
实施例5
将聚丙烯酰胺、有机硅氧烷和聚乙酸乙烯脂加入到水中并分散均匀，得到分散液。其中，聚丙烯酰胺为1wt％，有机硅氧烷为2.6wt％，聚乙酸乙烯脂为2wt％。
将玄武岩纤维短无捻纱切为长度分别为8mm、14mm和18mm三种短切纱。按照玄武岩纤维表面毡的玄武岩纤维密度为80g/m2，将将以上三种不同长度的玄武岩纤维短切纱加入到分散液中并打浆分散均匀，得到纤维浆料。
将纤维浆料加入到斜长网成型机内脱水和成型，得到薄毡。
按照薄毡质量的15％，向薄毡内溢流脲醛树脂和酚醛树脂的混合物后，在220℃的温度下固化，直至水含量为<1wt％，得到玄武岩纤维表面毡。
对比例1
将甲基纤维素、羧乙基纤维素和有机硅氧烷加入到水中并分散均匀，得到分散液。其中，甲基纤维素为0.1wt％，羧乙基纤维素为0.1wt％，有机硅氧烷为0.15wt％。
将玄武岩纤维无捻纱短切为长度分别为2mm、6mm和14mm三种短切纱。按照玄武岩纤维表面毡的玄武岩纤维密度为30g/m2，将以上三种不同长度的玄武岩纤维短切纱加入到分散液中并打浆分散均匀，得到纤维浆料。
将纤维浆料加入到斜长网成型机内脱水和成型，得到薄毡。
按照薄毡质量的4％，向薄毡内溢流脲醛树脂和酚醛树脂的混合物后，在155℃的温度下固化，直至水含量为<1wt％，得到玄武岩纤维表面毡。
对比例2
将甲基纤维素、羧乙基纤维素、有机硅氧烷和KH650偶联剂加入到水中并分散均匀，得到分散液。其中，甲基纤维素为0.1wt％，羧乙基纤维素为0.1wt％，有机硅氧烷为0.15wt％，KH650偶联剂为1.5wt％。
将玄武岩纤维无捻纱短切为长度分别为2mm、6mm和14mm三种短切纱。按照玄武岩纤维表面毡的玄武岩纤维密度为30g/m2，将以上三种不同长度的玄武岩纤维短切纱加入到分散液中并打浆分散均匀，得到纤维浆料。
将纤维浆料加入到斜长网成型机内脱水和成型，得到薄毡。
按照薄毡质量的4％，向薄毡内溢流脲醛树脂和酚醛树脂的混合物后，在155℃的温度下固化，直至水含量为<1wt％，得到玄武岩纤维表面毡。
将实施例1～5以及对比例1～2制备的玄武岩纤维制备的玄武岩纤维表面毡进行性能检测，检测结果见表2。
表2玄武岩纤维表面毡的检测结果
项目 规格 纵向抗拉强度 横向抗拉强度 断裂伸长率
实施例1 30g/m2 167～421N 135～274N 1.7％
实施例2 20g/m2 155～377N 141～291N 2.1％
实施例3 30g/m2 172～414N 137～267N 2.2％
实施例4 50g/m2 167～396N 144～250N 1.8％
实施例5 80g/m2 182～425N 154～261N 2.4％
对比例1 30g/m2 124～325N 103～217N 4.3％
对比例2 30g/m2 127～308N 116～220N 3.7％
从表2可以看出，实施例1～5制备的玄武岩纤维表面毡具有较高的纵向强度和横向强度，同时，具备兼备玄武岩纤维的抗撕裂性和柔软性能。
进一步地，同等规格的产品，对比例1相对实施例1的条件下未未添加第二粘结剂的情况下，制得的玄武岩纤维表面毡的各项性能的指标具有明显下降。对比例2相对实施例1的的条件下，采用偶联剂代替第二粘结剂，制得的的玄武岩纤维表面毡的各项性能的指标也具有明显下降。
综上所述，本发明实施例的玄武岩纤维表面毡的制备方法是一种湿法毡制备方法。通过采用玄武岩纤维作为纤维原料，并将其短切后的加入到分散液中分散得到纤维浆料，将纤维浆料成型得到薄毡，向薄毡施加第一粘结剂后进行固化。能够简单和高效生产玄武岩纤维表面毡。
本发明实施例的玄武岩纤维表面毡是一种纵向强度高、横向强度高、抗撕裂性好和柔软性能好的玄武岩纤维表面毡。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种玄武岩纤维表面毡的制备方法，其特征在于，包括：
将短切后的玄武岩纤维加入到分散液中分散得到纤维浆料，将所述纤维浆料成型得到薄毡，向所述薄毡施加第一粘结剂后进行固化。
2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维表面毡的制备方法，其特征在于，所述分散液由以下方法制成：将增稠剂、消泡剂和第二粘结剂加入到水中并分散，并使得所述增稠剂为0.1～1wt％，所述消泡剂为0.15～3wt％，所述第二粘结剂为1～2wt％。
3.根据权利要求2所述的玄武岩纤维表面毡的制备方法，其特征在于，所述增稠剂选自甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧丙基纤维素和聚丙烯酰胺中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的玄武岩纤维表面毡的制备方法，其特征在于，所述消泡剂选自有机硅氧烷。
5.根据权利要求2所述的玄武岩纤维表面毡的制备方法，其特征在于，所述第二粘结剂选自聚乙酸乙烯脂和丙烯酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的玄武岩纤维表面毡的制备方法，其特征在于，所述第一粘结剂选自脲醛树脂、酚醛树脂、聚乙酸乙烯脂、聚乙烯醇、丙烯酸和丙烯酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的玄武岩纤维表面毡的制备方法，其特征在于，施加所述第一粘结剂的方法如下：按照脱水后所述薄毡的质量的2～18％，向所述薄毡溢流和/或浸渍所述第一粘结剂。
8.根据权利要求1所述的玄武岩纤维表面毡的制备方法，其特征在于，所述固化是将施加所述第一粘结剂的所述薄毡放置于150～250℃的温度下，直至水含量为<1wt％。
9.根据权利要求1～8任一项所述的玄武岩纤维表面毡的制备方法，其特征在于，短切是将多股的所述玄武岩纤维原丝浸润后合股得到玄武岩纤维无捻纱，将所述玄武岩纤维无捻纱制成2～20mm的玄武岩纤维短切纱。
10.一种玄武岩纤维表面毡，其特征在于，根据权利要求1～9任一项所述的玄武岩纤维表面毡的制备方法制得。
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