CN113105110A - 高强无机纤维材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高强无机纤维材料及其制备方法，所述的无机纤维材料的主要原料为含有Si、Al、Na、K元素的长石类矿物、含有Ca、Al、Si、S元素的胶凝材料、含有Mg、Al、Si、Ca、Fe元素的辉石类矿物、含有Ca、Si的硅质石灰岩、含有Mg、Al、Si、S、Ca的胶结强度增强剂、水化硫酸铝三钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙和石粉构成。该高强无机纤维材料及其制备方法，以天然矿物原料为原料，通过调整它们的配比，利用无机融合的方法制作成各种产品，其安全性高，具有无机、绿色、环保、节能、可循环综合利用的优点，将其应用于文物保护、修复和仿制中，还具有较强的可逆性、可塑性和耐久性优势。
Description
技术领域
本发明涉及纤维材料技术领域，具体为高强无机纤维材料及其制备方法。
背景技术
无机纤维是以矿物质为原料制成的化学纤维，其主要种类有玻璃纤维、石英玻璃纤维、硼纤维、陶瓷纤维、金属纤维等，与有机纤维相比，无机纤模量大，耐热性能好，石英玻璃纤维常用于古城墙或断面修复，以及遗址保护，与其余无机纤维材料相比，石英玻璃纤维抗张强度高，不仅超过普通纺织纤维，也高于一般的钢材，并且物化性质稳定，不易受霉菌、细菌、昆虫的侵蚀，同时具有较低的线膨胀系数和较高的热稳定性，但是现有的无机纤维材料还是存在以下问题；
1、现今市场上的无机纤维材料，其强度不够，并且安全性不够高，如CN95194468.1无机纤维材料，该纤维材料的真空预制坯当暴露于1260℃下24h的时候具有3.5％或以下的收缩率，该纤维的组成为含有SrO、Al2O3和足够的纤维形成添加剂以使纤维形成，但添加剂的量不能多到使收缩率提高超过3.5％，但是不具备很好的强度和安全性；
2、常规的无机纤维材料由于其组分复杂，因此不能很好的将其应用于文物保护、展示、修复、复制、仿制中，且不具备绿色环保的特点，并且适用性不够广泛。
所以我们提出了高强无机纤维材料及其制备方法，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供高强无机纤维材料及其制备方法，以便解决上述中所提出的现今市场上的现今市场上的无机纤维材料，其强度不够，并且安全性不够高，同时常规的无机纤维材料由于其组分复杂，因此不能很好的将其应用于文物保护、展示、修复、复制、仿制中，且不具备绿色环保的特点，并且适用性不够广泛的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：高强无机纤维材料，所述无机纤维材料的主要原料为含有Si、Al、Na、K元素的长石类矿物、含有Ca、Al、Si、S元素的胶凝材料、含有Mg、Al、Si、Ca、Fe元素的辉石类矿物、含有Ca、Si的硅质石灰岩、含有Mg、Al、Si、S、Ca的胶结强度增强剂、水化硫酸铝三钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙和石粉构成。
优选的，所述无机纤维材料包括以下的种类：
种类1：石英、钾长石、钠长石、鸟粪石，配比为10:32:41:17；
种类2：硫铝酸钙、硫酸钙、硅酸钙，配比为37:48:15；
种类3：石英、钾长石、钠长石，配比为12:47:41；
种类4：钙长石、金云母、易变辉石，配比为26:38:36；
种类5：钙长石、钾长石、易变辉石，配比为23:38:39；
种类6：石英、碳酸钙、硅酸钠、钾长石，配比为15:16:35:34
种类7：方解石、白云石、钠长石、金云母，配比为19:17:46:18；
种类8：石英、钾长石、钠长石、利蛇纹石，配比为13:43:8:36；
种类9：石英、碳酸钙、石膏、硅酸钠，配比为9:26:21:44；
种类10：石英、碳酸钙、白云石、磷镁铝石，配比为22:21:13:44；
种类11：石英、碳酸钙、石膏、水滑石、云母，配比为16:29:16:39；
种类12：石英、钾长石、钠长石、磷镁铝石，配比为27:35:18:20；
种类13：石英、碳酸钙、石膏、钾长石，配比为20:13:35:32；
种类14：石英、碳酸钙、石膏、钾长石、硅酸铝，配比为10:17:36:37；
种类15：碳酸钙、钙矾石、白云石，配比为26:31:18：25；
种类16：石英、石膏、钾长石、钠长石，配比为16:19:51:14；
种类17：石英、硅灰石膏、水合硅酸钙、钾长石，配比为19:21:33:27；
种类18：石英、水合硅酸钙、钙矾石，配比为21:18:36:25；
优选的，所述无机纤维材料包括以下的种类：
种类1：石英、钾长石、钠长石、鸟粪石，配比为5:33:40:22；
种类2：硫铝酸钙、硫酸钙、硅酸钙，配比为20:37:43；
种类3：石英、钾长石、钠长石，配比为18:47:35；
种类4：钙长石、金云母、易变辉石，配比为16:37:47；
种类5：方解石、白云石、钠长石、金云母，配比为28:13:43:166；
种类6：石英、钾长石、钠长石、利蛇纹石，配比为17:39:16:28；
种类7：石英、碳酸钙、石膏、硅酸钠，配比为16:32:13:39；
优选的，高强无机纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
(一)将长石类矿物、辉石类矿物和硅质石灰岩放入超声清洗器中清洗30min后杂质，洗去表面杂质；
(二)将长石类矿物、辉石类矿物和硅质石灰岩放入搅拌桶中，并加入胶凝材料、胶结强度增强剂和水化硫酸铝三钙，并搅拌混合均匀；
(三)在25℃下，抽真空保压确认体系密封性良好；
(四)在稳定负压条件下，进行真空灌注操作；
(五)灌注后加热，进行固化成型，成型后取出产品称重，按照GB/T1040-2006的规定进行裁切。
优选的，所述无机纤维材料在制作24h后脱模，并在70％左右的湿度养护条件下养护，在养护阶段用薄膜覆盖并定期喷雾。
优选的，所述步骤(二)在混合过程中加入BN fiber，并在N2气氛下1400℃高温热处理。
发明人在研究过程中发现高强无机纤维材料具有较强的可逆性、可塑性和耐久性优势，为了保证本发明提供的高强无机纤维材料的制备方法科学、合理、有效，发明人针对物理特性实验选取各类原料8种，高强无机纤维材料试样5块，骨质试样2个，瓦当试样4片，开展成份、结构和物理化学性能表征，尝试对高强无机纤维材料的配方进行拟合复原，论证高强无机纤维材料相关工艺和相关参数。
一、按照各类检测方法及工程试验法的要求，对试样进行切割、研磨、压片、抛光、粉碎等处理，试样描述与编号见图1。
二、X-射线荧光分析(XRF)：采用德国Bruker公司PUMAS2型X-射线荧光仪，测定条件：Ag靶X光管，管压50kV，管流2mA，测量时间为300s，测量环境为真空，XRF测试结果见表2。
表2X-射线荧光分析结果(Wt％)
由分析结果可知1、3、5、6、8号矿物原料的主要元素为Si、Al、Na、K，应当是长石类矿物，利用这些原料粒径和微量成份不同可以调整合成产物的强度与颜色，满足高强无机纤维材料试样的需求，是制备高强无机纤维材料试样的主料；
2号矿物原料的主要元素是Ca、Al、Si、S，与铝酸钙-硫铝酸钙水泥成份相似，是主要的胶凝材料；
4号矿物原料的主量元素是Mg、Al、Si、Ca、Fe，可能是辉石类矿物，可提高高强无机纤维材料的早期胶结强度；
7号矿物原料的主量元素是Ca、Si，可能是硅质石灰岩，可在一定程度上替代高硅类原料，降低制作成本；
9号试样包含红、黄色两部分，主要元素是Mg、Al、Si、S、Ca，黄色部分9-2中的Mg含量更高，是为了加快高强无机纤维材料的早期胶结强度，便于在未完全烘干时对红色表层加工；
10、11、12、14、15、16号高强无机纤维材料试样的主量元素是Al、Si、S、Ca，由水化硫酸铝三钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙组成；
14、15号试样中的钙含量极高，是为降低成本使用了一定量的石粉替代主料。
三、X-射线衍射分析(XRD)采用日本理学公司RINT 2000型X-射线衍射仪，测定条件：管压40KV，管流40mA，发射狭缝DS为1°，接收狭缝RS为0.15mm，端窗CuK，α靶X-射线管，真空光路，试样的XRD测试分析结果见表2。
表2部分试样的X-射线衍射分析结果
见图2，X-射线衍射结果表明，1-8号矿物原料的分析结果与XRF一致，为长石类矿物；9、10、11、12、14、15、16号试样的主要成份是SiO2；13号试样中的主要成份是CaCO3。这些试样的主要原料为硅类尾矿，有少部分试样使用了石粉调整性能。
此外9试样中发现了水硬性材料硅酸钠；10、13号试样中发现了磷镁铝石，表明试样制备过程中使用了镁类矿物作为水硬性胶结材料；12、14、15、16号试样中发现了胶凝材料石膏；15、16号试样中发现了水合硅酸钙，使用了硅酸盐水泥或石灰活化剂。结合XRF结果可以推断试样中胶结物通过以下反应形成。
SiO2+mCa(OH)2+H2O→mCaO·SiO2·H2O
Al2O3+nCa(OH)2+H2O→nCaO·Al2O3·H2O
CaO·Al2O3·xH2O+CaSO4·0.5H2O→CaO·Al2O3·CaSO4·(x+0.5)H2O
四、扫描电镜分析(SEM-EDS)
采用捷克TESCAN公司VEGA3型扫描电子显微镜分析试样形貌，电压为15KV，配备能谱仪BrukerXFlash 610M detector，测试条件：激发电压20KV，扫描时间100s；
表3 9号试样的SEM-EDS分析结果(Wt％)
| 图样号 | Mg | Al | Si | S | K | Ca | Fe |
| 1 | 7.4 | 15 | 14.9 | 3.2 | 2.1 | 48.6 | 8.8 |
| 2 | 3.3 | 18.5 | 14.5 | 4 | 1.6 | 53 | 5.1 |
| 3 | —— | —— | 1.9 | —— | 98.1 | —— | |
| 4 | —— | 9 | 25.1 | —— | 8.8 | 57.1 |
高强无机纤维材料试样中的主量元素为Ca、Si、Al，次量元素为Fe、Mg、K、S。红色仿古层Fe含量较高，与黄色底层成份差距较小，属一次成型工艺；
表4 10号试样的SEM-EDS分析结果(Wt％)
| 图样号 | F | Na | Mg | Al | Si | S | K | Ca | Ti | Fe | Zr |
| 1 | —— | 1.4 | 2.9 | 15.8 | 11.6 | 6.7 | 1.5 | 56.9 | —— | 3.3 | —— |
| 2 | 0.8 | 14 | 1.3 | 2.3 | 43.9 | 2.5 | 10.6 | 4.1 | 1.2 | 19.3 |
高强无机纤维材料试样中可以观察到纤维状物质，主要元素是Si、Ca、Na、Zr，是耐碱玻璃纤维的主要成份。这些玻璃纤维呈网格状分布，能够起到长纤维韧化作用；
表5 11号试样的SEM-EDS分析结果(Wt％)
| 图样号 | Na | Mg | Al | Si | S | K | Ca | Ti | Fe | Zr |
| 1 | 1.1 | 4.6 | 24.3 | 13.5 | 1.4 | 1.8 | 51.1 | 2.3 | ||
| 2 | 13.7 | 1.4 | 45.7 | 3.1 | 9.5 | 5.1 | 21.4 |
高强无机纤维材料试样中的短纤维同样是耐碱玻璃，这些纤维弥散分布在材料结构中，可以起到短纤维韧化作用；
表6 12号试样的能谱分析结果(Wt％)
| 图样号 | Na | Mg | Al | Si | S | K | Ca | Fe |
| 1 | —— | 5.7 | 14.9 | 18.9 | 1.9 | 2.3 | 46.7 | 9.6 |
| 2 | —— | —— | 7.3 | 20.2 | 1.4 | 6.3 | 64.7 | —— |
| 3 | —— | —— | 37.8 | 40.4 | —— | —— | 21.8 | —— |
| 4 | 2.3 | 3.9 | 13.8 | 42.5 | 2.2 | 4.5 | 21.9 | 8.9 |
12号高强无机纤维材料试样和9号高强无机纤维材料试样的做旧工艺一致，只是表面层更薄；
表7 13号试样的SEM-EDS分析结果(Wt％)
| 图样号 | N | Mg | Al | Si | S | K | Ca | Fe |
| 1 | —— | —— | 17.8 | 57 | —— | 25.2 | —— | —— |
| 2 | —— | 2.7 | 20.2 | 13.4 | 4 | 2 | 47.6 | 10 |
| 3 | —— | —— | —— | 100 | —— | —— | —— | —— |
| 4 | 33.6 | —— | 32 | 34.5 | —— | —— | —— | —— |
13号试样结构中除了常见的增强相外，还有C4AF(铁铝酸四钙)；
表8 14号试样的SEM-EDS分析结果(Wt％)
| 图样号 | Na | Mg | Al | Si | S | K | Ca | Fe |
| 1 | 1.5 | 3.4 | 14.4 | 33.8 | 1.6 | 4.2 | 35.3 | 5.7 |
| 2 | —— | 2.1 | 16.3 | 16 | 2.9 | 1.8 | 56.8 | 4.1 |
| 3 | —— | —— | —— | 5.3 | —— | —— | 94.7 | |
| 4 | —— | 1.4 | 12.7 | 30.9 | 1.4 | 9.6 | 42.1 | 1.7 |
14号高强无机纤维材料试样中，Fe元素含量的降低导致黄色层变为青色层；
表9 15号试样的SEM-EDS分析结果(Wt％)
| 图样号 | F | Na | Mg | Al | Si | S | K | Ca | Ti | Fe | Zr |
| 1 | 0.7 | 13.5 | 1.6 | 43.9 | 4.2 | 11.1 | 6 | 19.1 | |||
| 2 | 2.5 | 20.9 | 10.8 | 6.1 | 1.8 | 54 | 3.9 |
15号试样中也采用了长纤维增韧工艺，所用的纤维原料与9号样品一致；
表10 16号试样的SEM-EDS分析结果(Wt％)
| 图样号 | Na | Mg | Al | Si | S | K | Ca | Ti | Fe | Zr |
| 1 | 12 | —— | 3.7 | 43.5 | —— | 3.9 | 11.8 | 5.6 | —— | 19.5 |
| 2 | 2.6 | 2.4 | 32.4 | 16.1 | 4.5 | 2 | 36.2 | —— | 3.8 | —— |
16号试样中也采用了短纤维韧化工艺，所用的纤维原料与9号样品一致；
表11 17号试样的能谱分析结果(Wt％)
17号试样中也使用了同样的纤维，青色砖块中铁含量较低；
表12 18号试样的SEM-EDS分析结果(Wt％)
| 图样号 | Mg | Al | Si | S | Cl | Ca | Fe | Cu |
| 1 | 2 | 1.6 | 3.2 | 10.2 | 5.1 | 78 | ||
| 2 | 5.2 | 8.5 | 8.6 | 1.2 | 3.9 | 61.4 | 5.1 | 6.1 |
| 3 | 94.5 | 5.5 |
18号试样表面泛绿，用了铜锈做旧。此外，3号区域可以观察到大量氯元素，可能使用了氯化聚丙烯粘合剂来黏结铜锈；
表13 19号试样的SEM-EDS分析结果(Wt％)
| 图样号 | Na | Mg | Al | Si | S | K | Ca | Ti | Fe |
| 1 | 3.9 | —— | 11.6 | 70 | —— | 10.6 | —— | —— | 3.7 |
| 2 | 2.3 | 3.8 | 20.5 | 21.7 | 2.5 | 1.6 | 43.9 | —— | 3.7 |
| 3 | —— | 34.6 | —— | —— | —— | —— | 65.4 | —— | —— |
| 4 | —— | 9.9 | 14.2 | 28.7 | —— | 11 | 3.3 | 4.7 | 28.2 |
元素种类及含量与黏土砖差异较小，二者配方基本一致；
表14 20号试样的SEM-EDS分析结果(Wt％)
| 图样号 | Na | Mg | Al | Si | S | K | Ca | Fe |
| 1 | 2.2 | 2.1 | 16.5 | 35.8 | 3 | 2.8 | 34.7 | 2.8 |
| 2 | —— | —— | 9.1 | 9.4 | —— | 8.4 | 66.9 | 6.3 |
与17号试样的配方基本一致；
表15 21号试样的SEM-EDS分析结果(Wt％)
| 图样号 | Mg | Al | Si | S | K | Ca | Mn | Fe |
| 1 | 2.4 | 19 | 23.2 | 3.5 | 1.9 | 43.2 | 6.7 | |
| 2 | 15.6 | 4.8 | 18.1 | 2.2 | 59.2 | |||
| 3 | 2.3 | 25.1 | 21.8 | 2.7 | 1.6 | 35.7 | 10.7 |
上述两种试样成份差距不大，但某些区域出现了铁元素富集，强度更低。
五、红外分析(FTIR)
采用美国Thermo Fisher公司Nicoletis5型傅里叶红外变换光谱仪测量样品，波数范围为4000-400cm-1。
表15.部分试样的红外光谱分析结果
9、12号高强无机纤维材料试样中的玻璃纤维表面有聚氨酯的存在，该物质可以起到胶结玻璃纤维的作用，提升力学强度。10号高强无机纤维材料试样、15号骨质试样和16号瓦试样当中均未观察到有机添加剂
六、物理性能测试
根据测试，试块的物理性能结果见表17
表17试块的物理性能测试结果
高强无机纤维材料试样，在潮湿多雨地区露天使用时优化配方降低吸水率，各类高强无机纤维材料试样的抗弯、抗冲击等结果均达到国家同类产品性能要求
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明所提供的无机纤维材料，以天然矿物原料为原料，通过调整它们的配比，利用无机融合的方法制作成各种产品，其安全性高，具有无机、绿色、环保、节能、可循环综合利用的优点；
(2)采用本发明的原料及方法制备所获得的无机纤维材料，将其应用于文物保护、展示、修复、复制、仿制中，还具有较强的可逆性、可塑性和耐久性优势，其主要技术参数及各项指标均满足文物保护展示的要求。
附图说明
图1为本发明高强无机纤维材料试样描述与图示；
图2为本发明部分试样的X射线衍射图谱；
图3为本发明9号试样的SEM显微图像；
图4为本发明10号试样的显微图像；
图5为本发明11号试样的显微图像；
图6为本发明12号试样的显微图像；
图7为本发明13号试样的显微图像；
图8为本发明14号试样的显微图像；
图9为本发明15号试样的显微图像；
图10为本发明16号试样的显微图像；
图11为本发明17号试样的显微图像；
图12为本发明18号试样的显微图像；
图13为本发明19号试样的显微图像；
图14为本发明20号试样的显微图像；
图15为本发明21号试样的显微图像；
图16为本发明红外光谱图谱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例一：
高强无机纤维材料，无机纤维材料的主要原料为含有Si、Al、Na、K元素的长石类矿物、含有Ca、Al、Si、S元素的胶凝材料、含有Mg、Al、Si、Ca、Fe元素的辉石类矿物、含有Ca、Si的硅质石灰岩、含有Mg、Al、Si、S、Ca的胶结强度增强剂、水化硫酸铝三钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙和石粉构成。
无机纤维材料包括以下的种类：
种类1：石英、钾长石、钠长石、鸟粪石，配比为10:32:41:17；
种类2：硫铝酸钙、硫酸钙、硅酸钙，配比为37:48:15；
种类3：石英、钾长石、钠长石，配比为12:47:41；
种类4：钙长石、金云母、易变辉石，配比为26:38:36；
种类5：钙长石、钾长石、易变辉石，配比为23:38:39；
种类6：石英、碳酸钙、硅酸钠、钾长石，配比为15:16:35:34
种类7：方解石、白云石、钠长石、金云母，配比为19:17:46:18；
种类8：石英、钾长石、钠长石、利蛇纹石，配比为13:43:8:36；
种类9：石英、碳酸钙、石膏、硅酸钠，配比为9:26:21:44；
种类10：石英、碳酸钙、白云石、磷镁铝石，配比为22:21:13:44；
种类11：石英、碳酸钙、石膏、水滑石、云母，配比为16:29:16:39；
种类12：石英、钾长石、钠长石、磷镁铝石，配比为27:35:18:20；
种类13：石英、碳酸钙、石膏、钾长石，配比为20:13:35:32；
种类14：石英、碳酸钙、石膏、钾长石、硅酸铝，配比为10:17:36:37；
种类15：碳酸钙、钙矾石、白云石，配比为26:31:18：25；
种类16：石英、石膏、钾长石、钠长石，配比为16:19:51:14；
种类17：石英、硅灰石膏、水合硅酸钙、钾长石，配比为19:21:33:27；
种类18：石英、水合硅酸钙、钙矾石，配比为21:18:36:25；
无机纤维材料包括以下的种类：
种类1：石英、钾长石、钠长石、鸟粪石，配比为5:33:40:22；
种类2：硫铝酸钙、硫酸钙、硅酸钙，配比为20:37:43；
种类3：石英、钾长石、钠长石，配比为18:47:35；
种类4：钙长石、金云母、易变辉石，配比为16:37:47；
种类5：方解石、白云石、钠长石、金云母，配比为28:13:43:166；
种类6：石英、钾长石、钠长石、利蛇纹石，配比为17:39:16:28；
种类7：石英、碳酸钙、石膏、硅酸钠，配比为16:32:13:39；
高强无机纤维材料的制备方法，以下对上述生产及其应用进行详细介绍：
(一)将长石类矿物、辉石类矿物和硅质石灰岩放入超声清洗器中清洗30min后杂质，洗去表面杂质；
(二)将长石类矿物、辉石类矿物和硅质石灰岩放入搅拌桶中，并加入胶凝材料、胶结强度增强剂和水化硫酸铝三钙，并搅拌混合均匀；
(三)在25℃下，抽真空保压确认体系密封性良好；
(四)在稳定负压条件下，进行真空灌注操作；
(五)灌注后加热，进行固化成型，成型后取出产品称重，按照GB/T1040-2006的规定进行裁切。
无机纤维材料在制作24h后脱模，并在60％左右的湿度养护条件下养护，在养护阶段用薄膜覆盖并定期喷雾。
步骤(二)在混合过程中加入BN fiber，并在N2气氛下1400℃高温热处理。
实施例二：
高强无机纤维材料，无机纤维材料的主要原料为含有Si、Al、Na、K元素的长石类矿物、含有Ca、Al、Si、S元素的胶凝材料、含有Mg、Al、Si、Ca、Fe元素的辉石类矿物、含有Ca、Si的硅质石灰岩、含有Mg、Al、Si、S、Ca的胶结强度增强剂、水化硫酸铝三钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙和石粉构成。
无机纤维材料包括以下的种类：
种类1：石英、钾长石、钠长石、鸟粪石，配比为10:32:41:17；
种类2：硫铝酸钙、硫酸钙、硅酸钙，配比为37:48:15；
种类3：石英、钾长石、钠长石，配比为12:47:41；
种类4：钙长石、金云母、易变辉石，配比为26:38:36；
种类5：钙长石、钾长石、易变辉石，配比为23:38:39；
种类6：石英、碳酸钙、硅酸钠、钾长石，配比为15:16:35:34
种类7：方解石、白云石、钠长石、金云母，配比为19:17:46:18；
种类8：石英、钾长石、钠长石、利蛇纹石，配比为13:43:8:36；
种类9：石英、碳酸钙、石膏、硅酸钠，配比为9:26:21:44；
种类10：石英、碳酸钙、白云石、磷镁铝石，配比为22:21:13:44；
种类11：石英、碳酸钙、石膏、水滑石、云母，配比为16:29:16:39；
种类12：石英、钾长石、钠长石、磷镁铝石，配比为27:35:18:20；
种类13：石英、碳酸钙、石膏、钾长石，配比为20:13:35:32；
种类14：石英、碳酸钙、石膏、钾长石、硅酸铝，配比为10:17:36:37；
种类15：碳酸钙、钙矾石、白云石，配比为26:31:18：25；
种类16：石英、石膏、钾长石、钠长石，配比为16:19:51:14；
种类17：石英、硅灰石膏、水合硅酸钙、钾长石，配比为19:21:33:27；
种类18：石英、水合硅酸钙、钙矾石，配比为21:18:36:25；
无机纤维材料包括以下的种类：
种类1：石英、钾长石、钠长石、鸟粪石，配比为5:33:40:22；
种类2：硫铝酸钙、硫酸钙、硅酸钙，配比为20:37:43；
种类3：石英、钾长石、钠长石，配比为18:47:35；
种类4：钙长石、金云母、易变辉石，配比为16:37:47；
种类5：方解石、白云石、钠长石、金云母，配比为28:13:43:166；
种类6：石英、钾长石、钠长石、利蛇纹石，配比为17:39:16:28；
种类7：石英、碳酸钙、石膏、硅酸钠，配比为16:32:13:39；
高强无机纤维材料的制备方法，以下对上述生产及其应用进行详细介绍：
(一)将长石类矿物、辉石类矿物和硅质石灰岩放入超声清洗器中清洗30min后杂质，洗去表面杂质；
(二)将长石类矿物、辉石类矿物和硅质石灰岩放入搅拌桶中，并加入胶凝材料、胶结强度增强剂和水化硫酸铝三钙，并搅拌混合均匀；
(三)在28℃下，抽真空保压确认体系密封性良好；
(四)在稳定负压条件下，进行真空灌注操作；
(五)灌注后加热，进行固化成型，成型后取出产品称重，按照GB/T1040-2006的规定进行裁切。
无机纤维材料在制作24h后脱模，并在70％左右的湿度养护条件下养护，在养护阶段用薄膜覆盖并定期喷雾。
步骤(二)在混合过程中加入BN fiber，并在N2气氛下1400℃高温热处理。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.高强无机纤维材料，其特征在于，所述无机纤维材料的主要原料为含有Si、Al、Na、K元素的长石类矿物、含有Ca、Al、Si、S元素的胶凝材料、含有Mg、Al、Si、Ca、Fe元素的辉石类矿物、含有Ca、Si的硅质石灰岩、含有Mg、Al、Si、S、Ca的胶结强度增强剂、水化硫酸铝三钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙和石粉构成。
2.根据权利要求1所述的高强无机纤维材料，其特征在于：所述无机纤维材料包括以下的种类：
种类1：石英、钾长石、钠长石、鸟粪石，配比为10:32:41:17；
种类2：硫铝酸钙、硫酸钙、硅酸钙，配比为37:48:15；
种类3：石英、钾长石、钠长石，配比为12:47:41；
种类4：钙长石、金云母、易变辉石，配比为26:38:36；
种类5：钙长石、钾长石、易变辉石，配比为23:38:39；
种类6：石英、碳酸钙、硅酸钠、钾长石，配比为15:16:35:34
种类7：方解石、白云石、钠长石、金云母，配比为19:17:46:18；
种类8：石英、钾长石、钠长石、利蛇纹石，配比为13:43:8:36；
种类9：石英、碳酸钙、石膏、硅酸钠，配比为9:26:21:44；
种类10：石英、碳酸钙、白云石、磷镁铝石，配比为22:21:13:44；
种类11：石英、碳酸钙、石膏、水滑石、云母，配比为16:29:16:39；
种类12：石英、钾长石、钠长石、磷镁铝石，配比为27:35:18:20；
种类13：石英、碳酸钙、石膏、钾长石，配比为20:13:35:32；
种类14：石英、碳酸钙、石膏、钾长石、硅酸铝，配比为10:17:36:37；
种类15：碳酸钙、钙矾石、白云石，配比为26:31:18：25；
种类16：石英、石膏、钾长石、钠长石，配比为16:19:51:14；
种类17：石英、硅灰石膏、水合硅酸钙、钾长石，配比为19:21:33:27；
种类18：石英、水合硅酸钙、钙矾石，配比为21:18:36:25。
3.根据权利要求1所述的高强无机纤维材料，其特征在于：所述无机纤维材料包括以下的种类：
种类1：石英、钾长石、钠长石、鸟粪石，配比为5:33:40:22；
种类2：硫铝酸钙、硫酸钙、硅酸钙，配比为20:37:43；
种类3：石英、钾长石、钠长石，配比为18:47:35；
种类4：钙长石、金云母、易变辉石，配比为16:37:47；
种类5：方解石、白云石、钠长石、金云母，配比为28:13:43:166；
种类6：石英、钾长石、钠长石、利蛇纹石，配比为17:39:16:28；
种类7：石英、碳酸钙、石膏、硅酸钠，配比为16:32:13:39。
4.根据权利要求1所述的高强无机纤维材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(一)将长石类矿物、辉石类矿物和硅质石灰岩放入超声清洗器中清洗30min后杂质，洗去表面杂质；
(二)将长石类矿物、辉石类矿物和硅质石灰岩放入搅拌桶中，并加入胶凝材料、胶结强度增强剂和水化硫酸铝三钙，并搅拌混合均匀；
(三)在25℃～28℃下，抽真空保压确认体系密封性良好；
(四)在稳定负压条件下，进行真空灌注操作；
(五)灌注后加热，进行固化成型，成型后取出产品称重，按照GB/T1040-2006的规定进行裁切。
5.根据权利要求4所述的高强无机纤维材料的制备方法，其特征在于：所述无机纤维材料在制作24h后脱模，并在60％～70％左右的湿度养护条件下养护，在养护阶段用薄膜覆盖并定期喷雾。
6.根据权利要求4所述的高强无机纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(二)在混合过程中加入BN fiber，并在N2气氛下1400℃高温热处理。
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| CN202110415410.2A CN113105110A (zh) | 2021-04-18 | 2021-04-18 | 高强无机纤维材料及其制备方法 |
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| CN110698072A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-01-17 | 河北地质大学 | 一种矿物纤维原料的制备方法以及获得的矿物纤维原料 |
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2021
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