CN107500603A - 一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，属于建筑材料制备技术领域。制备的抗冲击保温材料的组成为：氧化钨、氧化锡、氧化钡、炭黑、钼粉、硼化钛、铜粉、石棉、矿渣棉、丙烯酸乳液和去离子水。本发明所述制备方法温和，操作简单；本发明所述隧道用抗冲击保温复合材料，各组分分散均匀，通过添加高硅氧玻璃纤维和硅酸盐，增加了所述复合材料的耐抗冲击性和耐高温性能；本发明制备的隧道用抗冲击保温材料抗冲击性能优异，性能测试实验数据如下：抗压强度2500~2680 MPa，拉伸强度为340~420 MPa，热变形温度为800~890℃，导热系数为0.011~0.018W/(K·m)，耐温性较高。

Description

一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料制备技术领域，具体涉及一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法。
背景技术
随着工程建设和交通事业的发展，各种铁路、公路交通隧道和地下铁道（简称地铁）发展迅速，整个欧洲地区交通隧道的总长超过10000万km，我国县级以上公路隧道建设总长也将近550万km，但在路况改善的同时，道路交通流量和车俩及其运输物品变化也很大，不仅增加了交通隧道的损坏风险，而且还引发了不少严重的交通事故。因此，各国近年来都投入了相当的力量对隧道保温层以及抗冲击防护进行了较广泛的研究，并取得了一定成果，制定了一些技术要求和标准，但是与这些要求和标准相比较，我国在隧道防护上仍然存在巨大差距。
目前，现有的隧道防护材料具备下列缺点：1.隔热性能差，车辆与轨道间摩擦造成大量的热量，能够加快轨道的老化；2.抗冲击能力差；3.耐温性差。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，具备制备方法温和，操作简单，各组分分散均匀，抗冲击性好和耐高温性能高。
技术方案：一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）称取5~9质量份氧化钨、6~8质量份氧化锡、3~6质量份氧化钡、0.5~2质量份炭黑、4~8质量份钼粉、3~7质量份硼化钛、30~45质量份铜粉、15~28质量份高硅氧玻璃纤维、20~33质量份硅酸盐、30~40质量份石棉、100~175质量份矿渣棉、40~60质量份丙烯酸乳液和55~80质量份去离子水；
（2）将氧化钨、氧化锡、氧化钡、炭黑、钼粉、硼化钛、铜粉混匀后放入砂磨机研磨至细度为100~120μm，然后加入去离子水和丙烯酸乳液，50~65℃温度下搅拌均匀后备用；
（3）将高硅氧玻璃纤维切短至3~5 mm，100~120 ℃下干燥0.5~1 h，用丙酮清洁表面，然后用60~75 wt.%浓硫酸处理1.5~2 h，用蒸馏水洗净后干燥备用；
（4）将步骤（3）处理后的高硅氧玻璃纤维加入步骤（2）搅拌均匀后备用的混合物中，搅拌30~60 min后依次加入石棉、硅酸盐、矿渣棉混匀，然后在压力机中450~500 MPa压制2~4h；
（5）将步骤（4）中压制后的材料以50~80℃/h的速率上升至200~320℃后保温3~4 h，然后降温至140~160 ℃保持0.5~1h，继续降温至40~60℃后，保持20~30 min，冷却至室温后完成最终制备过程。
作为优选，所述步骤（1）中称取5质量份氧化钨、6质量份氧化锡、3质量份氧化钡、0.5质量份炭黑、4质量份钼粉、3质量份硼化钛、30质量份铜粉、15质量份高硅氧玻璃纤维、20质量份硅酸盐、30质量份石棉、100质量份矿渣棉、40质量份丙烯酸乳液和55质量份去离子水。
作为优选，所述步骤（1）中称取9质量份氧化钨、8质量份氧化锡、6质量份氧化钡、2质量份炭黑、8质量份钼粉、7质量份硼化钛、45质量份铜粉、28质量份高硅氧玻璃纤维、33质量份硅酸盐、40质量份石棉、175质量份矿渣棉、60质量份丙烯酸乳液和80质量份去离子水。
作为优选，所述步骤（1）中称取6质量份氧化钨、7质量份氧化锡、5质量份氧化钡、1质量份炭黑、6质量份钼粉、5质量份硼化钛、40质量份铜粉、22质量份高硅氧玻璃纤维、26质量份硅酸盐、35质量份石棉、155质量份矿渣棉、50质量份丙烯酸乳液和78质量份去离子水。
作为优选，所述步骤（2）中将氧化钨、氧化锡、氧化钡、炭黑、钼粉、硼化钛、铜粉混匀后放入砂磨机研磨至细度为110μm。
作为优选，所述步骤（3）中将高硅氧玻璃纤维切短至4 mm，110 ℃下干燥1 h，用丙酮清洁表面，然后用70 wt.%浓硫酸处理2 h。
作为优选，所述步骤（4）中搅拌45 min后依次加入石棉、硅酸盐、矿渣棉混匀，然后在压力机中485 MPa压制3 h。
作为优选，所述步骤（5）中将步骤（4）中压制后的材料以75℃/h的速率上升至280℃后保温3.5 h，然后降温至155 ℃保持1h，继续降温至55℃后，保持25 min。
有益效果：本发明所述制备方法温和，操作简单；本发明所述隧道用抗冲击保温复合材料，各组分分散均匀，通过添加高硅氧玻璃纤维和硅酸盐，增加了所述复合材料的耐抗冲击性和耐高温性能；本发明制备的隧道用抗冲击保温材料抗冲击性能优异，性能测试实验数据如下：抗压强度2500~2680 MPa，拉伸强度为340~420 MPa，热变形温度为800~890℃，导热系数为0.011~0.018W/(K·m)，耐温性较高。
具体实施方式
实施例1
一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）称取5质量份氧化钨、6质量份氧化锡、3质量份氧化钡、0.5质量份炭黑、4质量份钼粉、3质量份硼化钛、30质量份铜粉、15质量份高硅氧玻璃纤维、20质量份硅酸盐、30质量份石棉、100质量份矿渣棉、40质量份丙烯酸乳液和55质量份去离子水；
（2）将氧化钨、氧化锡、氧化钡、炭黑、钼粉、硼化钛、铜粉混匀后放入砂磨机研磨至细度为100μm，然后加入去离子水和丙烯酸乳液，50℃温度下搅拌均匀后备用；
（3）将高硅氧玻璃纤维切短至5 mm，100 ℃下干燥0.5h，用丙酮清洁表面，然后用60wt.%浓硫酸处理1.5h，用蒸馏水洗净后干燥备用；
（4）将步骤（3）处理后的高硅氧玻璃纤维加入步骤（2）搅拌均匀后备用的混合物中，搅拌30 min后依次加入石棉、硅酸盐、矿渣棉混匀，然后在压力机中450 MPa压制2 h；
（5）将步骤（4）中压制后的材料以50℃/h的速率上升至200℃后保温3h，然后降温至140℃保持0.5h，继续降温至40℃后，保持20 min，冷却至室温后完成最终制备过程。
本发明所述制备方法温和，操作简单；本发明所述隧道用抗冲击保温复合材料，各组分分散均匀，通过添加高硅氧玻璃纤维和硅酸盐，增加了所述复合材料的耐抗冲击性和耐高温性能；本发明制备的隧道用抗冲击保温材料抗冲击性能优异，性能测试实验数据如下：抗压强度2500 MPa，拉伸强度为340 MPa，热变形温度为800℃，导热系数为0.018W/(K·m)，耐温性较高。
实施例2
一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）称取9质量份氧化钨、8质量份氧化锡、6质量份氧化钡、2质量份炭黑、8质量份钼粉、7质量份硼化钛、45质量份铜粉、28质量份高硅氧玻璃纤维、33质量份硅酸盐、40质量份石棉、175质量份矿渣棉、60质量份丙烯酸乳液和80质量份去离子水；
（2）将氧化钨、氧化锡、氧化钡、炭黑、钼粉、硼化钛、铜粉混匀后放入砂磨机研磨至细度为120μm，然后加入去离子水和丙烯酸乳液，65℃温度下搅拌均匀后备用；
（3）将高硅氧玻璃纤维切短至5 mm，120 ℃下干燥1 h，用丙酮清洁表面，然后用75wt.%浓硫酸处理2 h，用蒸馏水洗净后干燥备用；
（4）将步骤（3）处理后的高硅氧玻璃纤维加入步骤（2）搅拌均匀后备用的混合物中，搅拌60 min后依次加入石棉、硅酸盐、矿渣棉混匀，然后在压力机中500 MPa压制4 h；
（5）将步骤（4）中压制后的材料以80℃/h的速率上升至320℃后保温4 h，然后降温至160 ℃保持1h，继续降温至60℃后，保持30 min，冷却至室温后完成最终制备过程。
本发明所述制备方法温和，操作简单；本发明所述隧道用抗冲击保温复合材料，各组分分散均匀，通过添加高硅氧玻璃纤维和硅酸盐，增加了所述复合材料的耐抗冲击性和耐高温性能；本发明制备的隧道用抗冲击保温材料抗冲击性能优异，性能测试实验数据如下：抗压强度2600 MPa，拉伸强度为380 MPa，热变形温度为850℃，导热系数为0.015W/(K·m)，耐温性较高。
实施例3
一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）称取6质量份氧化钨、7质量份氧化锡、5质量份氧化钡、1质量份炭黑、6质量份钼粉、5质量份硼化钛、40质量份铜粉、22质量份高硅氧玻璃纤维、26质量份硅酸盐、35质量份石棉、155质量份矿渣棉、50质量份丙烯酸乳液和78质量份去离子水；
（2）将氧化钨、氧化锡、氧化钡、炭黑、钼粉、硼化钛、铜粉混匀后放入砂磨机研磨至细度为110μm，然后加入去离子水和丙烯酸乳液，60℃温度下搅拌均匀后备用；
（3）将高硅氧玻璃纤维切短至4 mm，110 ℃下干燥1 h，用丙酮清洁表面，然后用70wt.%浓硫酸处理2 h，用蒸馏水洗净后干燥备用；
（4）将步骤（3）处理后的高硅氧玻璃纤维加入步骤（2）搅拌均匀后备用的混合物中，搅拌45 min后依次加入石棉、硅酸盐、矿渣棉混匀，然后在压力机中485 MPa压制3 h；
（5）将步骤（4）中压制后的材料以75℃/h的速率上升至280℃后保温3.5 h，然后降温至155 ℃保持1 h，继续降温至55 ℃后，保持25 min，冷却至室温后完成最终制备过程。
本发明所述制备方法温和，操作简单；本发明所述隧道用抗冲击保温复合材料，各组分分散均匀，通过添加高硅氧玻璃纤维和硅酸盐，增加了所述复合材料的耐抗冲击性和耐高温性能；本发明制备的隧道用抗冲击保温材料抗冲击性能优异，性能测试实验数据如下：抗压强度2680 MPa，拉伸强度为420 MPa，热变形温度为890℃，导热系数为0.011 W/(K·m)，耐温性较高。
对比例1
同实施例3，区别在于：不使用高硅氧玻璃纤维和硅酸盐，具体步骤如下：
一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）称取6质量份氧化钨、7质量份氧化锡、5质量份氧化钡、1质量份炭黑、6质量份钼粉、5质量份硼化钛、40质量份铜粉、35质量份石棉、177质量份矿渣棉、76质量份丙烯酸乳液和78质量份去离子水；
（2）将氧化钨、氧化锡、氧化钡、炭黑、钼粉、硼化钛、铜粉混匀后放入砂磨机研磨至细度为110μm，然后加入去离子水和丙烯酸乳液，60℃温度下搅拌均匀后备用；
（3）在步骤（2）搅拌均匀后备用的混合物中，搅拌45 min后依次加入石棉、矿渣棉混匀，然后在压力机中485 MPa压制3 h；
（4）将步骤（4）中压制后的材料以75℃/h的速率上升至280℃后保温3.5 h，然后降温至155 ℃保持1 h，继续降温至55 ℃后，保持25 min，冷却至室温后完成最终制备过程。
性能测试实验数据如下：抗压强度2200 MPa，拉伸强度为299 MPa，热变形温度为700℃，导热系数为0.035 W/(K·m)，耐温性较高。

Claims (8)

1.一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）称取5~9质量份氧化钨、6~8质量份氧化锡、3~6质量份氧化钡、0.5~2质量份炭黑、4~8质量份钼粉、3~7质量份硼化钛、30~45质量份铜粉、15~28质量份高硅氧玻璃纤维、20~33质量份硅酸盐、30~40质量份石棉、100~175质量份矿渣棉、40~60质量份丙烯酸乳液和55~80质量份去离子水；
（2）将氧化钨、氧化锡、氧化钡、炭黑、钼粉、硼化钛、铜粉混匀后放入砂磨机研磨至细度为100~120μm，然后加入去离子水和丙烯酸乳液，50~65℃温度下搅拌均匀后备用；
（3）将高硅氧玻璃纤维切短至3~5 mm，100~120 ℃下干燥0.5~1 h，用丙酮清洁表面，然后用60~75 wt.%浓硫酸处理1.5~2 h，用蒸馏水洗净后干燥备用；
（4）将步骤（3）处理后的高硅氧玻璃纤维加入步骤（2）搅拌均匀后备用的混合物中，搅拌30~60 min后依次加入石棉、硅酸盐、矿渣棉混匀，然后在压力机中450~500 MPa压制2~4h；
（5）将步骤（4）中压制后的材料以50~80℃/h的速率上升至200~320℃后保温3~4 h，然后降温至140~160 ℃保持0.5~1h，继续降温至40~60℃后，保持20~30 min，冷却至室温后完成最终制备过程。
2.根据权利要求1所述的一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中称取5质量份氧化钨、6质量份氧化锡、3质量份氧化钡、0.5质量份炭黑、4质量份钼粉、3质量份硼化钛、30质量份铜粉、15质量份高硅氧玻璃纤维、20质量份硅酸盐、30质量份石棉、100质量份矿渣棉、40质量份丙烯酸乳液和55质量份去离子水。
3.根据权利要求1所述的一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中称取9质量份氧化钨、8质量份氧化锡、6质量份氧化钡、2质量份炭黑、8质量份钼粉、7质量份硼化钛、45质量份铜粉、28质量份高硅氧玻璃纤维、33质量份硅酸盐、40质量份石棉、175质量份矿渣棉、60质量份丙烯酸乳液和80质量份去离子水。
4.根据权利要求1所述的一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中称取6质量份氧化钨、7质量份氧化锡、5质量份氧化钡、1质量份炭黑、6质量份钼粉、5质量份硼化钛、40质量份铜粉、22质量份高硅氧玻璃纤维、26质量份硅酸盐、35质量份石棉、155质量份矿渣棉、50质量份丙烯酸乳液和78质量份去离子水。
5.根据权利要求1所述的一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中将氧化钨、氧化锡、氧化钡、炭黑、钼粉、硼化钛、铜粉混匀后放入砂磨机研磨至细度为110μm。
6.根据权利要求1所述的一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中将高硅氧玻璃纤维切短至4 mm，110 ℃下干燥1 h，用丙酮清洁表面，然后用70wt.%浓硫酸处理2 h。
7.根据权利要求1所述的一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中搅拌45 min后依次加入石棉、硅酸盐、矿渣棉混匀，然后在压力机中485 MPa压制3h。
8.根据权利要求1所述的一种隧道用抗冲击保温材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中将步骤（4）中压制后的材料以75℃/h的速率上升至280℃后保温3.5 h，然后降温至155 ℃保持1h，继续降温至55℃后，保持25 min。
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CN109249628A (zh) * 2018-09-11 2019-01-22 铁科创恒新材料科技有限公司 一种采用玻璃钢成型工艺的隧道保温侧沟预制方法

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