CN109517362A - 一种新型离心保温材料及其制备方法 - Google Patents

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张杨
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Abstract

本发明属于保温材料加工技术领域,具体涉及一种新型离心保温材料及其制备方法,该新型离心保温材料由以下重量份的原料制成:造纸废料5‑15份、酚醛树脂10‑20份、丁腈橡胶10‑15份、聚氨酯20‑25份、保温改性纳米混合物1‑5份、二氧化硅气凝胶10‑20份、改性剂1‑4份、表面活性剂1‑2份、纤维40‑60份、玻璃微珠5‑10份,本发明通过造纸废料、保温改性纳米混合物、二氧化硅气凝胶与玻璃微珠协同作用,进行热压使原料中化学成分发生复杂的化学反应,制备得到的材料具有较好的力学性能的同事具备高效隔热保温的优点。

Description

一种新型离心保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于保温材料加工技术领域,具体涉及一种新型离心保温材料及其制备方法。
背景技术
随着经济与社会的发展,全球对能源的需求也日益增大,能源问题日益紧张,造纸废渣也是一个较大的工业污染源。近年来,随着保护自然资源和减小环境污染意识的加强,我国的废纸回收利用有了较大发展。然而在废纸回收利用过程中产生了相当数量的造纸废渣。这些废渣不但造成了一次污染,还大大制约了再生纸业的发展。在造纸废渣中,碳酸钙和废塑料是主要废弃物,其产量是原生纤维浆厂产出污泥的2-4倍,如何有效地解决造纸废料排放问题,将其合理利用具有非常重要的意义。
保温涂料由于其特殊的使用工艺要求,对涂料的保温性,流平性,悬浮性,透气性等要求较传统的涂料更高,且需要保证涂料制作完成后长时间不发生组分分离的现象。常规的用于离心的保温材料成分比较单一,大多主要采用无机原料制成保温效果较差,力学性能差,达不到保温节能的效果。针对现有问题,本发明提供一种新型离心保温材料及其制备方法,制备得到的材料具有较好的力学性能的同事具备高效隔热保温的优点。
发明内容
本发明提供一种新型离心保温材料及其制备方法,本发明通过造纸废料、保温改性纳米混合物、二氧化硅气凝胶与玻璃微珠协同作用,进行热压使原料中化学成分发生复杂的化学反应,制备得到的材料具有较好的力学性能的同事具备高效隔热保温的优点。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种新型离心保温材料,所述新型离心保温材料由以下重量份的原料制成:造纸废料5-15份、酚醛树脂10-20份、丁腈橡胶10-15份、聚氨酯20-25份、保温改性纳米混合物1-5份、二氧化硅气凝胶10-20份、改性剂1-4份、表面活性剂1-2份、纤维40-60份、玻璃微珠5-10份、分散剂2-4份、润湿剂1-2份、消泡剂1-2份、增稠剂1-3份、防霉剂3-7份;
所述保温改性纳米混合物为将1-3份纳米负离子粉体、3-15份纳米硅藻土、5-10份石英砂、5-25份纳米膨润土颗粒和5-10份可膨胀石墨颗粒混合后,加入球磨机,球磨20-30分钟后,将所得混合物中加入去离子水置于搅拌机中进行搅拌2-3小时,再进行超声分散10-20分钟,得到保温改性纳米混合物。
优选的,所述的新型离心保温材料的制备方法包括以下步骤:
(1)造纸废料回收再生
对造纸废料初筛选,将其中的石块、金属等大块硬状物分离出进行破碎,筛分及其他处理后,进入高速离心机,加水分离出固态物和余液,离心再次进行筛分出固体物与浆液,在离心的过程中喷洒酚醛树脂,将浆液除水干燥,将所得的物料破碎制成细粉备用;
(2)搅拌
将丁腈橡胶、聚氨酯与步骤(1)所得的粉末进行混合均匀后,加热至40-50℃,搅拌分散40-50分钟,置于反应釜中,以1200-1500r/分钟搅拌反应40-60分钟后将所得混合物冷却至室温;;
(3)改性二氧化硅气凝胶浆体制备
将保温改性纳米混合物与二氧化硅气凝胶加入适量的水、改性剂与表面活性剂,搅拌制成料浆;
(4)制备保温材料
将步骤(2)所得材料与纤维、玻璃微珠混合均匀,制得纤维复合混合料,将将步骤(3)所得改性的二氧化硅气凝胶浆体与分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和去离子水加入到所得混合物中,加热至40-80℃,以转速1000-1200r/分钟搅拌均匀后,既得所述新型离心保温材料。
优选的,所述纤维为无机纤维或有机纤维。
优选的,所述改性剂为硅烷偶联剂KH550、KH560或KH570。
本发明的优点是:
(1)本发明将造纸废料进行筛选,分离出固态物和余液,得到纸浆,造纸废料中的可再生物质与优质碳酸钙提炼出来,废物利用,既可节约成本,又减少环境的污染,变有害为有益。
(2)回收的废料经过提炼后与丁腈橡胶、聚氨酯塑炼混合,以可再生物质与优质碳酸钙填充的丁腈橡胶、聚氨酯,复合的材料具有保温增强效果,二氧化硅气凝胶具有质量轻,导热系数小,防火、防水等特点,在纤维的内部孔隙中凝胶,形成核壳结构,具有保温作用。
(3)本发明制备的保温改性纳米混合物,将纳米负离子粉体、纳米硅藻土、纳米膨润土颗粒和可膨胀石墨颗粒混合改性,可显著增强纳米负离子粉体、纳米硅藻土、纳米膨润土颗粒和可膨胀石墨颗粒与基材之间的界面能,改善粉体在体系中的分散性能和表面结合性能,提高粉体的附着力,使材料更易加工成型,增强材料的综合力学性能。
(4)二氧化硅气凝胶与保温改性纳米混合物具有协同作用,使得制备的保温材料形成独特的微孔结构,使得材料具有优异的热反射和热辐射性能,而引入的导热系数极低的玻璃微珠与纤维形成网络纤维状复合物结构来隔绝热能的传递,能有效地降低辐射传热和对流传热,本发明通过造纸废料、保温改性纳米混合物、二氧化硅气凝胶与玻璃微珠协同作用,进行热压使原料中化学成分发生复杂的化学反应,制备得到的材料具有较好的力学性能的同事具备高效隔热保温的优点。
具体实施方式
实施例1:
一种新型离心保温材料,由以下重量份的原料制成:造纸废料10份、酚醛树脂15份、丁腈橡胶12份、聚氨酯22份、保温改性纳米混合物4份、二氧化硅气凝胶15份、改性剂3份、表面活性剂2份、纤维50份、玻璃微珠6份、分散剂3份、润湿剂2份、消泡剂1.5份、增稠剂2份、防霉剂5份;
保温改性纳米混合物为将2份纳米负离子粉体、10份纳米硅藻土、8份石英砂、15份纳米膨润土颗粒和8份可膨胀石墨颗粒混合后,加入球磨机,球磨25分钟后,将所得混合物中加入去离子水置于搅拌机中进行搅拌2.5小时,再进行超声分散15分钟,得到保温改性纳米混合物。
该新型离心保温材料的制备方法包括以下步骤:
(1)造纸废料回收再生
对造纸废料初筛选,将其中的石块、金属等大块硬状物分离出进行破碎,筛分及其他处理后,进入高速离心机,加水分离出固态物和余液,离心再次进行筛分出固体物与浆液,在离心的过程中喷洒酚醛树脂,将浆液除水干燥,将所得的物料破碎制成细粉备用;
(2)搅拌
将丁腈橡胶、聚氨酯与步骤(1)所得的粉末进行混合均匀后,加热至45℃,搅拌分散45分钟,置于反应釜中,以1300r/分钟搅拌反应50分钟后将所得混合物冷却至室温;;
(3)改性二氧化硅气凝胶浆体制备
将保温改性纳米混合物与二氧化硅气凝胶加入适量的水、硅烷偶联剂KH550与表面活性剂,搅拌制成料浆;
(4)制备保温材料
将步骤(2)所得材料与无机纤维、玻璃微珠混合均匀,制得纤维复合混合料,将将步骤(3)所得改性的二氧化硅气凝胶浆体与分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和去离子水加入到所得混合物中,加热50℃,以转速1200r/分钟搅拌均匀后,既得所述新型离心保温材料。
实施例2
一种新型离心保温材料,由以下重量份的原料制成:造纸废料5份、酚醛树脂10份、丁腈橡胶10份、聚氨酯20份、保温改性纳米混合物1份、二氧化硅气凝胶10份、改性剂1份、表面活性剂1份、纤维40份、玻璃微珠5份、分散剂2份、润湿剂1份、消泡剂1份、增稠剂1份、防霉剂3份;
该保温改性纳米混合物为将1份纳米负离子粉体、3份纳米硅藻土、5份石英砂、5份纳米膨润土颗粒和5份可膨胀石墨颗粒混合后,加入球磨机,球磨20分钟后,将所得混合物中加入去离子水置于搅拌机中进行搅拌2小时,再进行超声分散10分钟,得到保温改性纳米混合物。
该新型离心保温材料的制备方法包括以下步骤:
(1)造纸废料回收再生
对造纸废料初筛选,将其中的石块、金属等大块硬状物分离出进行破碎,筛分及其他处理后,进入高速离心机,加水分离出固态物和余液,离心再次进行筛分出固体物与浆液,在离心的过程中喷洒酚醛树脂,将浆液除水干燥,将所得的物料破碎制成细粉备用;
(2)搅拌
将丁腈橡胶、聚氨酯与步骤(1)所得的粉末进行混合均匀后,加热至40℃,搅拌分散40分钟,置于反应釜中,以1200r/分钟搅拌反应40分钟后将所得混合物冷却至室温;;
(3)改性二氧化硅气凝胶浆体制备
将保温改性纳米混合物与二氧化硅气凝胶加入适量的水、硅烷偶联剂KH560与表面活性剂,搅拌制成料浆;
(4)制备保温材料
将步骤(2)所得材料与有机纤维、玻璃微珠混合均匀,制得纤维复合混合料,将将步骤(3)所得改性的二氧化硅气凝胶浆体与分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和去离子水加入到所得混合物中,加热至40℃,以转速1000r/分钟搅拌均匀后,既得该新型离心保温材料。
实施例3:
一种新型离心保温材料,由以下重量份的原料制成:造纸废料15份、酚醛树脂20份、丁腈橡胶15份、聚氨酯25份、保温改性纳米混合物5份、二氧化硅气凝胶20份、改性剂4份、表面活性剂2份、纤维60份、玻璃微珠10份、分散剂4份、润湿剂2份、消泡剂2份、增稠剂3份、防霉剂7份;
该保温改性纳米混合物为将3份纳米负离子粉体、15份纳米硅藻土、10份石英砂、25份纳米膨润土颗粒和10份可膨胀石墨颗粒混合后,加入球磨机,球磨30分钟后,将所得混合物中加入去离子水置于搅拌机中进行搅拌3小时,再进行超声分散20分钟,得到保温改性纳米混合物。
该新型离心保温材料的制备方法包括以下步骤:
(1)造纸废料回收再生
对造纸废料初筛选,将其中的石块、金属等大块硬状物分离出进行破碎,筛分及其他处理后,进入高速离心机,加水分离出固态物和余液,离心再次进行筛分出固体物与浆液,在离心的过程中喷洒酚醛树脂,将浆液除水干燥,将所得的物料破碎制成细粉备用;
(2)搅拌
将丁腈橡胶、聚氨酯与步骤(1)所得的粉末进行混合均匀后,加热至50℃,搅拌分散50分钟,置于反应釜中,以1500r/分钟搅拌反应60分钟后将所得混合物冷却至室温;;
(3)改性二氧化硅气凝胶浆体制备
将保温改性纳米混合物与二氧化硅气凝胶加入适量的水、硅烷偶联剂KH570与表面活性剂,搅拌制成料浆;
(4)制备保温材料
将步骤(2)所得材料与无机纤维、玻璃微珠混合均匀,制得纤维复合混合料,将将步骤(3)所得改性的二氧化硅气凝胶浆体与分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和去离子水加入到所得混合物中,加热至80℃,以转速1200r/分钟搅拌均匀后,既得所述新型离心保温材料。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型离心保温材料,其特征在于,所述新型离心保温材料由以下重量份的原料制成:造纸废料5-15份、酚醛树脂10-20份、丁腈橡胶10-15份、聚氨酯20-25份、保温改性纳米混合物1-5份、二氧化硅气凝胶10-20份、改性剂1-4份、表面活性剂1-2份、纤维40-60份、玻璃微珠5-10份、分散剂2-4份、润湿剂1-2份、消泡剂1-2份、增稠剂1-3份、防霉剂3-7份;
所述保温改性纳米混合物为将1-3份纳米负离子粉体、3-15份纳米硅藻土、5-10份石英砂、5-25份纳米膨润土颗粒和5-10份可膨胀石墨颗粒混合后,加入球磨机,球磨20-30分钟后,将所得混合物中加入去离子水置于搅拌机中进行搅拌2-3小时,再进行超声分散10-20分钟,得到保温改性纳米混合物。
2.根据权利要求1所述一种新型离心保温材料,其特征在于,所述的新型离心保温材料的制备方法包括以下步骤:
(1)造纸废料回收再生
对造纸废料初筛选,将其中的石块、金属等大块硬状物分离出进行破碎,筛分及其他处理后,进入高速离心机,加水分离出固态物和余液,离心再次进行筛分出固体物与浆液,在离心的过程中喷洒酚醛树脂,将浆液除水干燥,将所得的物料破碎制成细粉备用;
(2)搅拌
将丁腈橡胶、聚氨酯与步骤(1)所得的粉末进行混合均匀后,加热至40-50℃,搅拌分散40-50分钟,置于反应釜中,以1200-1500r/分钟搅拌反应40-60分钟后将所得混合物冷却至室温;;
(3)改性二氧化硅气凝胶浆体制备
将保温改性纳米混合物与二氧化硅气凝胶加入适量的水、改性剂与表面活性剂,搅拌制成料浆;
(4)制备保温材料
将步骤(2)所得材料与纤维、玻璃微珠混合均匀,制得纤维复合混合料,将将步骤(3)所得改性的二氧化硅气凝胶浆体与分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和去离子水加入到所得混合物中,加热至40-80℃,以转速1000-1200r/分钟搅拌均匀后,既得所述新型离心保温材料。
3.根据权利要求1所述一种新型离心保温材料,其特征在于,所述纤维为无机纤维或有机纤维。
4.根据权利要求1所述一种新型离心保温材料,其特征在于,所述改性剂为硅烷偶联剂KH550、KH560或KH570。
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