CN108117364A - 一种高抗裂型岩棉板的制备方法 - Google Patents

一种高抗裂型岩棉板的制备方法 Download PDF

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杨亚生
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Abstract

本发明公开了一种高抗裂型岩棉板的制备方法，属于岩棉板制备技术领域。本发明以玄武岩纤维为主要材料，胶粉聚苯颗粒、玻璃熔融液和石英砂等补强填充材料制备而成高抗裂并高粘接强度的岩棉板，将两者牢固的连在一起，有效地提高岩棉板的粘结强度，再利用发泡剂对聚苯乙烯进行发泡，形成一种硬质闭孔结构，再利用粘结剂和硅烷偶联剂对发泡聚苯乙烯颗粒进行双重改性，从而提高岩棉板的粘结强度；接着通过聚乙二醇硬脂酸酯对玻璃熔融液进行改性，能够抑制裂缝的扩展，增强岩棉板力学性能，玻璃纤维经改性后，粗糙的表面结构增加了与玄武岩纤维的接触面积，能够大幅度提高界面的粘合强度，进一步提高岩棉板的抗裂性能和粘结强度，具有广泛的应用前景。

Description

一种高抗裂型岩棉板的制备方法
技术领域
本发明公开了一种高抗裂型岩棉板的制备方法，属于岩棉板制备技术领域。
背景技术
岩棉板又称岩棉保温装饰板，是以玄武岩为主要原材料，经高温熔融加工而成的无机纤维板，岩棉板经过高温融熔加工成的人工无机纤维，具有质量轻、导热系数小、吸热、不燃的特点，初始研制在建筑中是常见的应用类型多用于工业建筑应符合《建筑绝热材料的应用类型和基本要求》的规定。
对建筑物实施节能减排政策是我国的战略任务，建筑物外墙保温性能作为绿色建筑、节能减排的一项关键性指标，受到全社会的高度重视。传统的外墙保温材料主要以EPS、XPS和PU等有机类材料为主，虽说有机材料保温性能优越，但其防火性却是致命弱点，有机物的燃烧问题在建筑应用上一直没有得到解决，无法在明火下完全阻燃，并且燃烧时会释放大量有毒气体，一旦发生火灾，必将给人们的生命、财产造成巨大损失。在这样的背景下，以无机材料为保温层的外墙保温系统的研究开发和应用已日益得到重视，岩棉在欧洲各国应用于外墙外保温系统已经有几十年的历史，有成熟的产品标准和系统认证指南；目前，我国以岩棉作为建筑保温材料的使用率比较低，起步较晚，但在国家下发的强制性政策调整下，特别是近几年国内既保温又防火的岩棉板外墙外保温系统得到了长足的发展及应用，但是岩棉板仍存在一些缺陷，组织结构松散，抗裂性较低，与墙体结合不牢固，容易脱落，危及人身安，因此，发明一种高抗裂型岩棉板对岩棉板制备技术领域具有积极意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前普通岩棉板的组织结构松散，抗裂性较低，与墙体结合不牢固，容易脱落，危及人身安全的缺陷，提供了一种高抗裂型岩棉板的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种高抗裂型岩棉板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取0.4～0.6kg玄武岩研磨粉碎后过100目筛，收集过筛粉末，将过筛粉末放入马弗炉中熔融后，倒入拉丝漏板中拉丝成型，得到自制玄武岩纤维，将玄武岩纤维和硅烷偶联剂KH-560混合搅拌，得到改性自制玄武岩纤维；
（2）将聚苯乙烯树脂和硅酸钠混合置于发泡机中发泡软化，待无气体逸出，研磨出料得到发泡聚苯颗粒；
（3）按重量份数计，分别称取氰基丙烯酸酯放入带有去离子水的搅拌机中稀释，再向搅拌机中加入发泡聚苯颗粒、灰钙粉和硅烷偶联剂KH-570混合搅拌，继续向搅拌机中加入普通硅酸盐水泥、木质素、聚丙烯短纤维、硅灰、树脂胶粉和去离子水，继续混合搅拌，并静置陈化，自然冷却至室温，研磨出料，得到改性自制胶粉聚苯颗粒；
（4）称取120～160g碎玻璃研磨粉碎，得到玻璃粉末，将玻璃粉末放入窑炉中熔制，得到玻璃熔融液，排除气泡后，将玻璃熔融液和聚乙二醇硬脂酸酯混合置于搅拌机中搅拌后，得到改性自制玻璃熔融液；
（5）按重量份数计，分别称取改性自制玄武岩纤维、改性自制胶粉聚苯颗粒和去离子水混合置于搅拌机中搅拌，再添加改性自制玻璃熔融液、石英砂、硅溶胶、铁粉和去离子水，继续混合搅拌，得到混合浆料，将混合浆料倒入模具中挤压成型，自然冷却至室温，出料，即可制得高抗裂型岩棉板。
步骤（1）所述的研磨粉碎时间为8～10min，熔融温度为1450～1550℃，熔融时间为16～20min，玄武岩纤维和硅烷偶联剂KH-560的质量比为3：1，搅拌时间为20～30min。
步骤（2）所述的聚苯乙烯树脂和硅酸钠的质量比为3：1，发泡软化温度为160～180℃，发泡软化时间为10～12min。
步骤（3）所述的按重量份数计，分别称取10～12份氰基丙烯酸酯、20～30份去离子水、20～30份发泡聚苯颗粒、6～8份灰钙粉和5～7份硅烷偶联剂KH-570以及4～6份普通硅酸盐水泥、3～5份木质素、6～8份聚丙烯短纤维、1～3份硅灰、2～4份树脂胶粉和6～8份去离子水，稀释时间为10～12min，混合搅拌20～30min，继续搅拌温度为55～75℃，继续搅拌时间为1～2h，陈化时间为20～30min。
步骤（4）所述的研磨粉碎时间为16～20min，熔制温度为1400～1600℃，熔制时间为35～45min，玻璃熔融液和聚乙二醇硬脂酸酯的质量比为3：1，搅拌温度为55～65℃，搅拌时间为1～3h。
步骤（5）所述的按重量份数计，分别称取20～30份改性自制玄武岩纤维、16～20份改性自制胶粉聚苯颗粒、10～12份去离子水、8～10份改性自制玻璃熔融液、4～6份石英砂、3～5份质量分数为15%的硅溶胶、1～3份铁粉和8～10份去离子水，搅拌温度为45～65℃，搅拌时间为12～16min，继续搅拌温度为65～85℃，继续搅拌时间为1～2h，模具的尺寸为200mm×120mm×10mm，挤压温度为180～200℃，挤压压力为0.4～0.6MPa。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以玄武岩纤维为主要材料，胶粉聚苯颗粒、玻璃熔融液和石英砂等补强填充材料制备得到高抗裂、高粘接强度的岩棉板，首先利用硅烷偶联剂对玄武岩纤维进行改性，由于硅烷偶联剂在化学结构上有双官能团，具有活性官能团的那端与玄武岩纤维表面发生反应形成化学键，另一端与聚苯乙烯树脂基体发生化学反应或物理缠绕，从而在两相之间起到“桥梁”的作用，将两者牢固的连在一起，有效地提高岩棉板的粘结强度，也对岩棉板内部有效地填充，从而提高岩棉板的抗裂性，再利用发泡剂对聚苯乙烯进行发泡，形成一种硬质闭孔结构，再利用粘结剂和硅烷偶联剂对发泡聚苯乙烯颗粒进行双重改性，由于在发泡聚苯乙烯颗粒保温砂浆中掺入偶联剂，其分子中的长碳链疏水基团可以与发泡聚苯乙烯颗粒表面进行物理结合，而极性基团可以通过与水泥浆中的羟基或质子之间的化学反应偶联到水泥浆的表面上，从而有效地改变发泡聚苯乙烯颗粒和水泥浆之间的界面状态，提高两者的结合力，对岩棉板内部有效地填充，使其硬度提高，再次提高岩棉板的抗裂性；
（2）本发明当粘结剂与发泡聚苯乙烯颗粒拌合时，粘结剂主链中的非极性链段就会与发泡聚苯乙烯颗粒的非极性表面发生物理吸附，使发泡聚苯乙烯颗粒表面吸附大量的聚合物，而聚合物中的极性基团就在发泡聚苯乙烯颗粒向外定向排列，使其由憎水性“改性”为亲水性，此时再加入水泥进行混合搅拌时，发泡聚苯乙烯颗粒表面吸附的聚合物中的极性基团就会与水泥颗粒以及玄武岩纤维相互作用而紧密结合，从而提高岩棉板的粘结强度；
（3）本发明接着通过聚乙二醇硬脂酸酯对玻璃熔融液进行改性，其中碎玻璃熔融成熔融液网络结构特性，在搅拌加入到玄武岩纤维过程中，均匀分布于树脂内部的纤维，能够抑制裂缝的扩展，增强岩棉板力学性能，玻璃纤维经改性后，粗糙的表面结构增加了与玄武岩纤维的接触面积，能够大幅度提高界面的粘合强度，从而提高岩棉板的抗裂性能和粘结强度，继续加入具有硬度的石英砂和铁粉和具有粘性的硅溶胶，在高温下，使其内部进行有效填充，并能够抑制裂缝的扩展，增强岩棉板力学性能，粘结强度得到提高，进一步提高岩棉板的抗裂性能和粘结强度，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
称取0.4～0.6kg玄武岩研磨粉碎8～10min后过100目筛，收集过筛粉末，将过筛粉末放入马弗炉中，在温度为1450～1550℃下熔融16～20min后，倒入拉丝漏板中拉丝成型，得到自制玄武岩纤维，按质量比为3：1将玄武岩纤维和硅烷偶联剂KH-560混合搅拌20～30min，得到改性自制玄武岩纤维；按质量比为3：1将聚苯乙烯树脂和硅酸钠混合置于发泡机中，在温度为160～180℃下发泡软化10～12min，待无气体逸出，研磨出料得到发泡聚苯颗粒；按重量份数计，分别称取10～12份氰基丙烯酸酯放入带有20～30份去离子水的搅拌机中稀释10～12min，再向搅拌机中加入20～30份发泡聚苯颗粒、6～8份灰钙粉和5～7份硅烷偶联剂KH-570混合搅拌20～30min，继续向搅拌机中加入4～6份普通硅酸盐水泥、3～5份木质素、6～8份聚丙烯短纤维、1～3份硅灰、2～4份树脂胶粉和6～8份去离子水，在55～75℃下继续混合搅拌1～2h，并静置陈化20～30min，自然冷却至室温，研磨出料，得到改性自制胶粉聚苯颗粒；称取120～160g碎玻璃研磨粉碎16～20min，得到玻璃粉末，将玻璃粉末放入1400～1600℃的窑炉中熔制35～45min，得到玻璃熔融液，排除气泡后，按质量比为3：1将玻璃熔融液和聚乙二醇硬脂酸酯混合置于搅拌机中，在55～65℃下搅拌1～3h后，得到改性自制玻璃熔融液；按重量份数计，分别称取20～30份改性自制玄武岩纤维、16～20份改性自制胶粉聚苯颗粒和10～12份去离子水混合置于搅拌机中，在45～65℃下搅拌12～16min，再添加8～10份改性自制玻璃熔融液、4～6份石英砂、3～5份质量分数为15%的硅溶胶、1～3份铁粉和8～10份去离子水，在65～85℃下继续混合搅拌1～2h，得到混合浆料，将混合浆料倒入尺寸为200mm×120mm×10mm的模具中，在温度为180～200℃、压力为0.4～0.6MPa条件下挤压成型，自然冷却至室温，出料，即可制得高抗裂型岩棉板。
实例1
称取0.4kg玄武岩研磨粉碎8min后过100目筛，收集过筛粉末，将过筛粉末放入马弗炉中，在温度为1450℃下熔融16min后，倒入拉丝漏板中拉丝成型，得到自制玄武岩纤维，按质量比为3：1将玄武岩纤维和硅烷偶联剂KH-560混合搅拌20min，得到改性自制玄武岩纤维；按质量比为3：1将聚苯乙烯树脂和硅酸钠混合置于发泡机中，在温度为160℃下发泡软化10min，待无气体逸出，研磨出料得到发泡聚苯颗粒；按重量份数计，分别称取10份氰基丙烯酸酯放入带有20份去离子水的搅拌机中稀释10min，再向搅拌机中加入20份发泡聚苯颗粒、6份灰钙粉和5份硅烷偶联剂KH-570混合搅拌20min，继续向搅拌机中加入4份普通硅酸盐水泥、3份木质素、6份聚丙烯短纤维、1份硅灰、2份树脂胶粉和6份去离子水，在55℃下继续混合搅拌1h，并静置陈化20min，自然冷却至室温，研磨出料，得到改性自制胶粉聚苯颗粒；称取120g碎玻璃研磨粉碎16min，得到玻璃粉末，将玻璃粉末放入1400℃的窑炉中熔制35min，得到玻璃熔融液，排除气泡后，按质量比为3：1将玻璃熔融液和聚乙二醇硬脂酸酯混合置于搅拌机中，在55℃下搅拌1h后，得到改性自制玻璃熔融液；按重量份数计，分别称取20份改性自制玄武岩纤维、16份改性自制胶粉聚苯颗粒和10份去离子水混合置于搅拌机中，在45℃下搅拌12min，再添加8份改性自制玻璃熔融液、4份石英砂、3份质量分数为15%的硅溶胶、1份铁粉和8份去离子水，在65℃下继续混合搅拌1h，得到混合浆料，将混合浆料倒入尺寸为200mm×120mm×10mm的模具中，在温度为180℃、压力为0.4MPa条件下挤压成型，自然冷却至室温，出料，即可制得高抗裂型岩棉板。
实例2
称取0.5kg玄武岩研磨粉碎9min后过100目筛，收集过筛粉末，将过筛粉末放入马弗炉中，在温度为1500℃下熔融18min后，倒入拉丝漏板中拉丝成型，得到自制玄武岩纤维，按质量比为3：1将玄武岩纤维和硅烷偶联剂KH-560混合搅拌25min，得到改性自制玄武岩纤维；按质量比为3：1将聚苯乙烯树脂和硅酸钠混合置于发泡机中，在温度为170℃下发泡软化11min，待无气体逸出，研磨出料得到发泡聚苯颗粒；按重量份数计，分别称取11份氰基丙烯酸酯放入带有25份去离子水的搅拌机中稀释11min，再向搅拌机中加入25份发泡聚苯颗粒、7份灰钙粉和6份硅烷偶联剂KH-570混合搅拌25min，继续向搅拌机中加入5份普通硅酸盐水泥、4份木质素、7份聚丙烯短纤维、2份硅灰、3份树脂胶粉和7份去离子水，在65℃下继续混合搅拌1.5h，并静置陈化25min，自然冷却至室温，研磨出料，得到改性自制胶粉聚苯颗粒；称取140g碎玻璃研磨粉碎18min，得到玻璃粉末，将玻璃粉末放入1500℃的窑炉中熔制40min，得到玻璃熔融液，排除气泡后，按质量比为3：1将玻璃熔融液和聚乙二醇硬脂酸酯混合置于搅拌机中，在60℃下搅拌1.5h后，得到改性自制玻璃熔融液；按重量份数计，分别称取25份改性自制玄武岩纤维、18份改性自制胶粉聚苯颗粒和11份去离子水混合置于搅拌机中，在55℃下搅拌14min，再添加9份改性自制玻璃熔融液、5份石英砂、4份质量分数为15%的硅溶胶、2份铁粉和9份去离子水，在75℃下继续混合搅拌1.5h，得到混合浆料，将混合浆料倒入尺寸为200mm×120mm×10mm的模具中，在温度为190℃、压力为0.5MPa条件下挤压成型，自然冷却至室温，出料，即可制得高抗裂型岩棉板。
实例3
称取0.6kg玄武岩研磨粉碎10min后过100目筛，收集过筛粉末，将过筛粉末放入马弗炉中，在温度为1550℃下熔融20min后，倒入拉丝漏板中拉丝成型，得到自制玄武岩纤维，按质量比为3：1将玄武岩纤维和硅烷偶联剂KH-560混合搅拌30min，得到改性自制玄武岩纤维；按质量比为3：1将聚苯乙烯树脂和硅酸钠混合置于发泡机中，在温度为180℃下发泡软化12min，待无气体逸出，研磨出料得到发泡聚苯颗粒；按重量份数计，分别称取12份氰基丙烯酸酯放入带有30份去离子水的搅拌机中稀释12min，再向搅拌机中加入30份发泡聚苯颗粒、8份灰钙粉和7份硅烷偶联剂KH-570混合搅拌30min，继续向搅拌机中加入6份普通硅酸盐水泥、5份木质素、8份聚丙烯短纤维、3份硅灰、4份树脂胶粉和8份去离子水，在75℃下继续混合搅拌2h，并静置陈化30min，自然冷却至室温，研磨出料，得到改性自制胶粉聚苯颗粒；称取160g碎玻璃研磨粉碎20min，得到玻璃粉末，将玻璃粉末放入1600℃的窑炉中熔制45min，得到玻璃熔融液，排除气泡后，按质量比为3：1将玻璃熔融液和聚乙二醇硬脂酸酯混合置于搅拌机中，在65℃下搅拌3h后，得到改性自制玻璃熔融液；按重量份数计，分别称取30份改性自制玄武岩纤维、20份改性自制胶粉聚苯颗粒和12份去离子水混合置于搅拌机中，在65℃下搅拌16min，再添加10份改性自制玻璃熔融液、6份石英砂、5份质量分数为15%的硅溶胶、3份铁粉和10份去离子水，在85℃下继续混合搅拌2h，得到混合浆料，将混合浆料倒入尺寸为200mm×120mm×10mm的模具中，在温度为200℃、压力为0.6MPa条件下挤压成型，自然冷却至室温，出料，即可制得高抗裂型岩棉板。
对比例
以廊坊某公司的高抗裂型岩棉板作为对比例
将本发明制得的高抗裂型岩棉板和对比例中的高抗裂型岩棉板进行性能检测，检测结果下所示：
1、测试方法：
抗压强度测试采用抗压强度测试仪进行检测；
表面脱落情况测试方法：将本发明的实例1～3和对比例中的岩棉板分别粘在墙上，每隔2个月观察岩棉板脱落情况。
表1
根据表1中数据可知，本发明制得的高抗裂型岩棉板的抗裂强度高，达到55MPa， 本发明的岩棉板与墙体结合牢固，无脱落情况，具有广阔的应用前景。

Claims (6)

1.一种高抗裂型岩棉板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取0.4～0.6kg玄武岩研磨粉碎后过100目筛，收集过筛粉末，将过筛粉末放入马弗炉中熔融后，倒入拉丝漏板中拉丝成型，得到自制玄武岩纤维，将玄武岩纤维和硅烷偶联剂KH-560混合搅拌，得到改性自制玄武岩纤维；
（2）将聚苯乙烯树脂和硅酸钠混合置于发泡机中发泡软化，待无气体逸出，研磨出料得到发泡聚苯颗粒；
（3）按重量份数计，分别称取氰基丙烯酸酯放入带有去离子水的搅拌机中稀释，再向搅拌机中加入发泡聚苯颗粒、灰钙粉和硅烷偶联剂KH-570混合搅拌，继续向搅拌机中加入普通硅酸盐水泥、木质素、聚丙烯短纤维、硅灰、树脂胶粉和去离子水，继续混合搅拌，并静置陈化，自然冷却至室温，研磨出料，得到改性自制胶粉聚苯颗粒；
（4）称取120～160g碎玻璃研磨粉碎，得到玻璃粉末，将玻璃粉末放入窑炉中熔制，得到玻璃熔融液，排除气泡后，将玻璃熔融液和聚乙二醇硬脂酸酯混合置于搅拌机中搅拌后，得到改性自制玻璃熔融液；
（5）按重量份数计，分别称取改性自制玄武岩纤维、改性自制胶粉聚苯颗粒和去离子水混合置于搅拌机中搅拌，再添加改性自制玻璃熔融液、石英砂、硅溶胶、铁粉和去离子水，继续混合搅拌，得到混合浆料，将混合浆料倒入模具中挤压成型，自然冷却至室温，出料，即可制得高抗裂型岩棉板。
2.根据权利要求1所述的一种高抗裂型岩棉板的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的研磨粉碎时间为8～10min，熔融温度为1450～1550℃，熔融时间为16～20min，玄武岩纤维和硅烷偶联剂KH-560的质量比为3：1，搅拌时间为20～30min。
3.根据权利要求1所述的一种高抗裂型岩棉板的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的聚苯乙烯树脂和硅酸钠的质量比为3：1，发泡软化温度为160～180℃，发泡软化时间为10～12min。
4.根据权利要求1所述的一种高抗裂型岩棉板的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的按重量份数计，分别称取10～12份氰基丙烯酸酯、20～30份去离子水、20～30份发泡聚苯颗粒、6～8份灰钙粉和5～7份硅烷偶联剂KH-570以及4～6份普通硅酸盐水泥、3～5份木质素、6～8份聚丙烯短纤维、1～3份硅灰、2～4份树脂胶粉和6～8份去离子水，稀释时间为10～12min，混合搅拌20～30min，继续搅拌温度为55～75℃，继续搅拌时间为1～2h，陈化时间为20～30min。
5.根据权利要求1所述的一种高抗裂型岩棉板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的研磨粉碎时间为16～20min，熔制温度为1400～1600℃，熔制时间为35～45min，玻璃熔融液和聚乙二醇硬脂酸酯的质量比为3：1，搅拌温度为55～65℃，搅拌时间为1～3h。
6.根据权利要求1所述的一种高抗裂型岩棉板的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的按重量份数计，分别称取20～30份改性自制玄武岩纤维、16～20份改性自制胶粉聚苯颗粒、10～12份去离子水、8～10份改性自制玻璃熔融液、4～6份石英砂、3～5份质量分数为15%的硅溶胶、1～3份铁粉和8～10份去离子水，搅拌温度为45～65℃，搅拌时间为12～16min，继续搅拌温度为65～85℃，继续搅拌时间为1～2h，模具的尺寸为200mm×120mm×10mm，挤压温度为180～200℃，挤压压力为0.4～0.6MPa。
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