CN113637285A - 一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明专利涉及一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺，属于气凝胶改性无机纤维胶粘剂技术领域。包括以下步骤：1）、将水10‑140份、稳定剂1‑15份、无机纤维胶粘剂3‑40份依次加入到高速分散机的容器内，然后在常温常压下以300‑1500r/min的速度搅拌3‑30分钟，混合均匀获得溶液；2）、将气凝胶粉体1‑20份，有机硅憎水乳液0.1‑10份、硅烷偶联剂0.01‑10份加入到步骤1）获得溶液中，然后在常温常压下以500‑5000r/min搅拌10‑60分钟，混合均匀获得气凝胶改性胶粘剂的浆料。本发明在不破坏气凝胶的纳米结构和性能的前提下，将气凝胶粉体、纤维树脂胶粘剂、水三者混合形成一个整体，使其制备的混合胶粘剂浆料升温固化后导热系数显著降低，疏水能力显著增强。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺，属于气凝胶改性无机纤维胶粘剂技术领域。
背景技术
无机纤维保温材料主要有岩棉纤维，玻璃纤维等，这些无机纤维保温材料具有良好的阻燃性能，但导热系数相对较高，疏水性略差，这是因为除了材料本身特性的限制，无机纤维固化成型时使用的热固性树脂胶粘剂也会升高导热系数，因此开创导热系数较低的纤维树脂胶粘剂是迫切需要。
气凝胶是一种纳米多孔性材料，具有导热系数低、疏水能力强、孔隙率高、比表面积大等特点。利用气凝胶超低导热系数和超强的疏水能力，若能将气凝胶和无机纤维的树脂胶粘剂进行结合，在降低胶粘剂导热系数的情况下，更是能降低无机纤维保温材料的热导率和增强无机纤维保温材料的疏水性能，但是目前尚未有相关公开报道。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂及其制备工艺，在不破坏气凝胶的纳米结构和性能的前提下，将气凝胶粉体、纤维树脂胶粘剂、水三者混合形成一个整体，使其制备的混合胶粘剂升温固化后导热系数显著降低，疏水能力显著增强。
一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺，其特殊之处在于包括以下步骤：
1）、将水10-140份、稳定剂1-15份、无机纤维胶粘剂3-40份依次加入到高速分散机的容器内，然后在常温常压下以300-1500r/min的速度搅拌3-30分钟，混合均匀获得溶液；
2）、将气凝胶粉体1-20分，有机硅憎水乳液0.1-10份、硅烷偶联剂0.01-10份加入到步骤1）获得溶液中，然后在常温常压下以500-5000r/min搅拌10-60分钟，混合均匀获得气凝胶改性胶粘剂的浆料。
所述稳定剂为膨润土、蒙脱土、凹凸棒土、硅藻土、高岭土、陶土中的一种或任意多种的混合；
所述无机纤维胶粘剂为水溶性、热固性酚醛树脂胶粘剂；
所述气凝胶粉体是二氧化硅气凝胶粉体，粒径为15-1000微米，密度为60-80kg/m3,导热系数为0.018w/m·k，超疏水；
所述有机硅憎水乳液为二甲基硅油乳液、含氢甲基硅油乳液中的一种或两种的混合；
所述硅烷偶联剂为kh550、kh560、kh570中的一种或任意多种的混合。
采用上述气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺制备出的气凝胶改性无机纤维胶粘剂。
本发明的气凝胶改性无机纤维胶粘剂，是具有一定粘度且不沉降、不分层，可以喷洒雾化的一种混合溶液。采用无机纤维制备保温材料时，一般需要在纤维表面喷洒一层热固性树脂胶粘剂，然后纤维在高温下压制成型，这样形成的保温材料会随着树脂胶粘剂添量增多导热系数逐渐增大，也因此胶粘剂只会对保温材料的热导率产生负面影响，而本发明将热固性树脂胶粘剂和气凝胶结合，利用气凝胶的超低导热系数和超强的疏水性，在其包覆无机纤维后，制备的无机纤维保温材料不仅热导率更加优良，而且还能提升保温材料的憎水率，使得制备出的保温材料综合性能更加优良。
具体实施方式
下面将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1
本实施例的一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺，下述份数均为重量份，包括以下步骤：
1、将水70份、膨润土0.5份、凹凸棒土0.5份、酚醛树脂30份，依次加入到高速分散机的容器内，然后在常温常压下以1500r/min的速度搅拌5分钟，混合均匀获得溶液；
2、将6份粒径为50微米的二氧化硅气凝胶粉体、二甲基硅油乳液1份，硅烷偶联剂kh550 1份加入到步骤1）获得溶液中，然后在常温常压下以4000r/min搅拌10分钟，混合均匀获得气凝胶改性酚醛树脂胶粘剂的浆料；
3、将步骤2）获得气凝胶改性酚醛树脂胶粘剂浆料注入模具，然后升温固化，获得气凝胶改性酚醛树脂保温材料，其导热系数为0.039w/(m·k)，憎水率为99%。
实施例2
本实施例的一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺，下述份数均为重量份，包括以下步骤：
1、将水100份、膨润土1份、高岭土1份、酚醛树脂30份，依次加入到高速分散机的容器内，然后在常温常压下以300-1500r/min的速度搅拌5分钟，混合均匀获得溶液；
2、将10份粒径为50微米的二氧化硅气凝胶粉体、甲基含氢硅油乳液1份，硅烷偶联剂kh5601份加入到步骤1）获得溶液中，然后在常温常压下以5000r/min搅拌10分钟，混合均匀获得气凝胶改性酚醛树脂胶粘剂的浆料；
3、将步骤2）获得气凝胶改性酚醛树脂胶粘剂浆料注入模具，然后升温固化，获得气凝胶改性酚醛树脂保温材料，其导热系数为0.036w/(m·k)，憎水率为99%。
实施例3
本实施例的一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺，下述份数均为重量份，包括以下步骤：
1、将水130份、蒙脱土1份、硅藻土1份、酚醛树脂40份，依次加入到高速分散机的容器内，然后在常温常压下以1500r/min的速度搅5分钟，混合均匀获得溶液；
2、将15份粒径为50微米的二氧化硅气凝胶粉体、二甲基硅油乳液1份，硅烷偶联剂kh5701份加入到步骤1）获得溶液中，然后在常温常压下以5000r/min搅拌15分钟，混合均匀获得气凝胶改性酚醛树脂胶粘剂的浆料；
3、将步骤2）获得气凝胶改性酚醛树脂胶粘剂浆料注入模具，然后升温固化，获得气凝胶改性酚醛树脂保温材料，其导热系数为0.035w/(m·k)，憎水率为99%。
实施例4
在制备玻璃纤维时，将实施例1、2、3制备的气凝胶改性酚醛树脂胶粘剂分别均匀喷涂在玻璃纤维表面，然后经后续处理工艺后升温固化形成玻璃纤维保温板，获得的玻璃纤维保温板的导热系数分别为0.035w/(m·k)、0.033w/(m·k)、0.032w/(m·k)，憎水率均≥99%。
在制备岩棉纤维时，将实施例1、2、3制备的气凝胶改性酚醛树脂胶粘剂分别均匀喷涂在岩棉纤维表面，然后经后续处理工艺后升温固化形成岩棉保温板，获得的岩棉保温板导热系数分别为0.033w/(m·k)、0.031w/(m·k)、0.030w/(m·k)，憎水率均≥99%。
普通玻璃纤维保温板的导热系数为0.042w/(m·k)，憎水率为98%，与气凝胶改性酚醛树脂胶粘剂复合的玻璃纤维保温板相比具有明显的差距，普通岩棉的导热系数哦0.040w/(m·k)，憎水率为98%，与气凝胶改性酚醛树脂胶粘剂复合的岩棉保温板相比也具有显著的差距，说明气凝胶改性酚醛树脂胶粘剂对增强无机纤维保温材料的保温能力和疏水率的作用是巨大的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）、将水10-140份、稳定剂1-15份、无机纤维胶粘剂3-40份依次加入到高速分散机的容器内，然后在常温常压下以300-1500r/min的速度搅拌3-30分钟，混合均匀获得溶液；
2）、将气凝胶粉体1-20份，有机硅憎水乳液0.1-10份、硅烷偶联剂0.01-10份加入到步骤1）获得溶液中，然后在常温常压下以500-5000r/min搅拌10-60分钟，混合均匀获得气凝胶改性胶粘剂的浆料。
2.按照权利要求1所述的一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺，其特征在于所述稳定剂为膨润土、蒙脱土、凹凸棒土、硅藻土、高岭土中的一种或任意多种的混合。
3.按照权利要求1所述的一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺，其特征在于所述无机纤维胶粘剂为水溶性、热固性的酚醛树脂胶粘剂。
4.按照权利要求1所述的一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺，其特征在于所述气凝胶粉体是二氧化硅气凝胶粉体，粒径为15-1000微米，密度为60-80kg/m3,导热系数为0.018w/m·k，超疏水。
5.按照权利要求1所述的一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺，其特征在于所述有机硅憎水乳液为二甲基硅油乳液、含氢甲基硅油乳液中的一种或两种的混合。
6.按照权利要求1所述的一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺，其特征在于所述硅烷偶联剂为kh550、kh560、kh570中的一种或任意多种的混合。
7.采用上述权利要求1-8任一权利要求所述的一种气凝胶改性无机纤维胶粘剂的制备工艺加工制得的气凝胶改性无机纤维胶粘剂。
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