CN107857550B - 无机粘结剂、高炉渣纤维制品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无机粘结剂，包括：20～40质量分数的硅溶胶；5～10质量分数的硼砂；5～10质量分数的石英砂；40～60质量分数的水玻璃。本发明还提供了一种高炉渣纤维制品及其制备方法。本发明以硅溶胶、硼砂、石英砂和水玻璃作为高炉渣纤维的粘结剂制备高炉渣纤维制品，不仅具有良好的粘结性能，而且使得到的纤维制品具有良好的综合性能，尤其是阻燃性能和热稳定性。发明人创造性地发现，硅溶胶、硼砂、石英砂和水玻璃配合作粘结剂使用时，比缺少其中任意一种组分的粘结剂相比，都能够大幅降低高炉渣纤维板的导热系数，大幅提高其热稳定性。

Description

无机粘结剂、高炉渣纤维制品及其制备方法
技术领域
本发明属于高炉渣纤维制品技术领域，尤其涉及一种无机粘结剂、高炉渣纤维制品及其制备方法。
背景技术
高炉渣纤维，也叫矿渣棉，是钢铁高炉渣矿渣经熔化、采用高速离心法或喷吹法等工艺制成的棉丝状无机纤维，可用于建筑物的填充绝热、吸声、隔声、制氧机和冷库保冷以及各种热力设备填充隔热等。在矿渣棉中加入粘结剂以及其他具有各种特殊物理性能的试剂，即可制成各种矿渣棉制品，主要有粒状棉、矿棉沥青毡、矿棉半硬板、矿棉保温管、矿棉半硬板缝毡、矿棉保温袋、矿棉吸声带以及矿棉装饰吸声板等。
在矿渣棉制品的制备过程中，粘结剂是影响其力学性能、热收缩性能以及保温性能的关键因素之一。现有技术公开了多种用于矿渣棉制品及其粘结剂，如中国专利20001310670896.X公开了一种无机保温浆料，包括：矿渣棉15～35份，蛭石粉10～25份，灰钙粉10～20份，漂珠5～10份，白棉10～15份，镁粉6～15份，熟胶粉1～5份，粘结剂5～15份，起泡剂3～8份，防水剂2～5份，粉煤灰，其中，粘结剂为氟硅酸钠、氟硅酸镁、磷酸铵或硅酸钙。该保温浆料主要作为保温砂浆使用，其采用的粘结剂具有无机粘结剂使用寿命较长的有点，但其粘结性能较差，使得得到的制品热收缩性能较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无机粘结剂、高炉渣纤维制品及其制备方法，本发明提供的无机粘结剂具有良好的粘结性能，而且能使得到的高炉渣纤维制品具有良好的综合性能。
本发明提供了一种无机粘结剂，包括：
20～40质量分数的硅溶胶；
5～10质量分数的硼砂；
5～10质量分数的石英砂；
40～60质量分数的水玻璃。
本发明以硅溶胶、硼砂、石英砂和水玻璃作为高炉渣纤维的粘结剂制备高炉渣纤维制品，不仅具有良好的粘结性能，而且使得到的纤维制品具有良好的综合性能，尤其是阻燃性能和热稳定性。
优选的，本发明提供的无机粘结剂包括：
25～35质量分数的硅溶胶；
5～10质量分数的硼砂；
5～10质量分数的石英砂；
45～55质量分数的水玻璃。
在本发明的一个实施例中，所述水玻璃的模数为2.5以上。
在本发明的一个实施例中，所述硼砂包括质量比为1～2∶3～5∶1～2的小颗粒硼砂、中颗粒硼砂和大颗粒硼砂。
其中，所述小颗粒硼砂的粒径为50～100nm；所述中颗粒硼砂的粒径为500～800nm；所述大颗粒硼砂的粒径为1.5～3μm。
本发明还提供了一种高炉渣纤维制品，由高炉渣纤维和上述技术方案所述的无机粘结剂制备得到。
本发明对所述高炉渣纤维没有特殊限制，由高炉渣为原料制备得到即可，也可以添加粉煤灰、硅石等。
在本发明的一个实施例中，所述高炉渣纤维和无机粘结剂的质量比为100∶10～30。
具体而言，所述高炉渣纤维制品为高炉渣纤维板。
本发明还提供了一种高炉渣纤维制品的制备方法，包括以下步骤：
将高炉渣纤维与上述技术方案所述的无机粘结剂溶液混合，成型、干燥后得到高炉渣纤维制品。
本发明对所述成型、干燥的工艺参数没有特殊限制，按照纤维制品的要求进行选择即可，例如，纤维制品为纤维板时，其成型压力3000～7000N。
本发明以硅溶胶、硼砂、石英砂和水玻璃作为高炉渣纤维的粘结剂制备高炉渣纤维制品，不仅具有良好的粘结性能，而且使得到的纤维制品具有良好的综合性能，尤其是阻燃性能和热稳定性。发明人创造性地发现，硅溶胶、硼砂、石英砂和水玻璃配合作粘结剂使用时，比缺少其中任意一种组分的粘结剂相比，都能够大幅降低高炉渣纤维板的导热系数，大幅提高其热稳定性。
具体实施方式
实施例1
无机粘结剂，包括20质量分数的硅溶胶、10质量分数的硼砂，8质量分数的石英砂和50质量分数的水玻璃；
其中，水玻璃的模数为2.8。
实施例2
无机粘结剂，包括30质量分数的硅溶胶、8质量分数的硼砂、6质量分数的石英砂和40质量分数的水玻璃；
其中，水玻璃的模数为2.8。
实施例3
无机粘结剂，包括40质量分数的硅溶胶、5质量分数的硼砂、10质量分数的石英砂和55质量分数的水玻璃；
其中，水玻璃的目数为2.8。
实施例4
无机粘结剂，包括20质量分数的硅溶胶、10质量分数的硼砂，8质量分数的石英砂和50质量分数的水玻璃；
其中，水玻璃的模数为2.8；
硼砂包括质量比为1∶3∶2的小颗粒硼砂、中颗粒硼砂和大颗粒硼砂，其中，所述小颗粒硼砂的粒径为50～100nm；所述中颗粒硼砂的粒径为500～800nm；所述大颗粒硼砂的粒径为1.5～3μm。
比较例1
与实施例1相比，无机粘结剂不包括硅溶胶，包括70质量分数的水玻璃。
比较例2
与实施例1相比，无机粘结剂不包括硼砂，包括60质量分数的水玻璃。
比较例3
与实施例1相比，无机粘结剂不包括石英砂，包括58质量分数的水玻璃。
实施例4
将实施例1～4以及比较例1～3的无机粘结剂按照10∶100的质量比溶于水，采用市场购买的高炉渣棉纤维，按照高炉渣棉纤维与无机粘结剂质量比100∶25的比例混合，在模具中在6500N下压力成型，脱模后在120℃下加热烘干，得到高炉渣纤维板。
按照以下方法对所述高炉渣纤维板进行性能测试，结果参见表1，表1为本发明实施例及比较例提供的高炉渣纤维板的性能测试结果。
矿渣棉纤维板的容重测定参照GB/T5480-2008《矿物棉及其制品试验方法》进行；
矿渣棉纤维板的导热系数的测定参照YB/T4130-2005《耐火材料导热系数试验方法(水流量平板法)》进行。试样为圆形，其两个端面平整，尺寸直径为180mm，厚度为14mm；
矿渣棉纤维板的燃烧性能的测定：将纤维板放置在马弗炉中烘烤2h，温度设置成600℃，记录纤维板的状态；继续升高温度到800℃，继续烘烤2h，记录其状态；继续升高温度到1000℃，继续烘烤2h，记录其状态；
矿渣棉纤维板的抗折强度采用电动抗折机进行测定；
矿渣面纤维板的热稳定性按照以下方法测定：将纤维板切割成等面积的试样置于马弗炉中，加热至700℃后恒温10min，测量其体积变化。
表1本发明实施例及比较例提供的高炉渣纤维板的性能测试结果
燃烧性能测试结果：600℃烘烤时，纤维板表面颜色变黑，但是，内部处于原始的白色；800℃烘烤时，纤维板表面变黑，内部处于原始的白色；1000℃烘烤时，纤维板表面变黑程度高，纤维板变得松散。
上述实验结果表明，以硅溶胶、硼砂、石英砂和水玻璃作为无机粘结剂，比采用其中任意三种更能够提高高炉渣纤维板的综合性能，尤其是导热性能、阻燃性能和热稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种高炉渣纤维制品，其特征在于，所述高炉渣纤维制品是由高炉渣纤维和无机粘结剂制备而成，所述高炉渣纤维和无机粘结剂的质量比为100:10~30，所述高炉渣纤维制品为高炉渣纤维板；
所述无机粘结剂由以下质量分数的原料构成：
20~40质量分数的硅溶胶；
5~10质量分数的硼砂,所述硼砂包括质量比为1~2:3~5:1~2的小颗粒硼砂、中颗粒硼砂和大颗粒硼砂,所述小颗粒硼砂的粒径为50~100nm；所述中颗粒硼砂的粒径为500~800nm；所述大颗粒硼砂的粒径为1.5~3μm；
5~10质量分数的石英砂；
40~60质量分数的水玻璃，所述水玻璃的模数为2.5以上。
2.根据权利要求1所述的高炉渣纤维制品，其特征在于，所述无机粘结剂由以下质量分数的原料构成：
25~35质量分数的硅溶胶；
5~10质量分数的硼砂；
5~10质量分数的石英砂；
45~55质量分数的水玻璃。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的高炉渣纤维制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求1-2任意一项所述的高炉渣纤维和所述的无机粘结剂溶液混合，成型、干燥后得到高炉渣纤维制品。
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