CN115010457A - 一种超细陶瓷纤维棉保温管壳及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于保温材料技术领域,提供了一种超细陶瓷纤维棉保温管壳及其制备方法。本发明以超细陶瓷纤维棉为主要原料,同时添加能够增加产品抗压强度的粘结剂、改善超细陶瓷纤维棉在浆体中分布均匀性的浆体糊化剂、调节浆体流动性的浆体调节剂以及提高产品憎水率的憎水剂,经糊化、打浆排渣和吸滤成型,实现了保温管壳的预制化生产,得到了强度高、憎水性好的超细陶瓷纤维棉保温管壳。实施例的结果显示,本发明提供的制备方法制备的超细陶瓷纤维棉保温管壳的密度为186kg/m3,憎水率为99.2%,体积吸水率为2.3%,导热系数(平均温度70℃下)为0.50W/(m·K),抗压强度为83KPa。
Description
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域,尤其涉及一种超细陶瓷纤维棉保温管壳及其制备方法。
背景技术
早期热力输送管道的保温材料多为天然矿物和自然资源原材料,如石棉、硅藻土、软木、草绳、锯末等,此外还有以玻璃棉、矿渣棉、珍珠岩、蛭石等为保温材料,利用这些保温材料制成保温结构多采用涂抹、填充、捆绑或砌筑的形式,工序复杂,不易自动化连续生产。同时,目前所应用的这些保温材料,耐久性较差,尤其是憎水性较差,吸水率较高,易造成保温管道的腐蚀。
陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料,具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点,因而在机械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、电子等行业都得到了广泛的应用。利用超细陶瓷纤维取代现有的石棉、玻璃棉、矿物棉,可避免管道保温层的施工过程中对人体产生的危害,但现有技术中通常采用先将保温材料捆绑到管道上,然后再涂抹密封材料的方法来实现管道的保温,其施工工序仍然比较复杂。并且,制成的管道保温层的强度较低、憎水性较差。因此,如何简化管道保温层的施工过程,同时提高其强度和憎水性,成为本领域技术人员所要解决的关键技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超细陶瓷纤维棉保温管壳及其制备方法,本发明提供的制备方法实现了保温管壳的预制化生产,并且制得的保温管壳强度高、憎水性好,可直接用作管道保温层。
为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
本发明提供了一种超细陶瓷纤维棉保温管壳的制备方法,按重量份数计,制备所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的原料包括以下组分:超细陶瓷纤维棉75~85份、粘结剂12~16份、浆体糊化剂1~2.5份、浆体调节剂0.15~0.3份和憎水剂1~2份;
所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的制备方法包括:
(1)将浆体糊化剂进行糊化,得到糊化浆料;
(2)将所述步骤(1)得到的糊化浆料与超细陶瓷纤维棉、粘结剂、浆体调节剂、憎水剂混合后依次进行打浆和排渣,得到混合浆料;
(3)将所述步骤(2)得到的混合浆料进行吸滤成型,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。
优选地,所述粘结剂包括硅溶胶和/或铝溶胶;所述浆体糊化剂包括淀粉和/或羧甲基纤维素;所述浆体调节剂包括偏硅酸钠和/或无水焦磷酸钠;所述憎水剂包括甲基硅酸钠、硅烷和硅氧烷中的一种或几种。
优选地,所述超细陶瓷纤维棉的直径为1.5~3μm,长度为2~5mm。
优选地,所述步骤(1)中的糊化包括:将浆体糊化剂与5~25℃的水混合均匀,再加入100~110℃的水进行熟化,之后加入冷却水进行冷却。
优选地,所述浆体糊化剂与5~25℃的水的质量比为1:(2~3);所述浆体糊化剂与100~110℃的水的质量比为1:(10~15);所述浆体糊化剂与冷却水的质量比为1:(200~230)。
优选地,所述步骤(2)中打浆的打浆度为40~45°SR。
优选地,所述步骤(3)中的吸滤成型包括:将混合浆料注入成型池中,再将模具浸入混合浆料中,在真空条件下进行吸滤;所述真空条件的真空度为0~0.2MPa。
优选地,所述步骤(3)中吸滤成型的时间为30~90s。
优选地,所述步骤(3)中的吸滤成型后还包括依次进行的烘干和修坯;所述烘干的温度为105~110℃,所述烘干的时间为8~10h。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的超细陶瓷纤维棉保温管壳。
本发明提供了一种超细陶瓷纤维棉保温管壳的制备方法,按重量份数计,制备所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的原料包括以下组分:超细陶瓷纤维棉75~85份、粘结剂12~16份、浆体糊化剂1~2.5份、浆体调节剂0.15~0.3份和憎水剂1~2份;所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的制备方法包括:(1)将浆体糊化剂进行糊化,得到糊化浆料;(2)将所述步骤(1)得到的糊化浆料与超细陶瓷纤维棉、粘结剂、浆体调节剂、憎水剂混合后依次进行打浆和排渣,得到混合浆料;(3)将所述步骤(2)得到的混合浆料进行吸滤成型,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。本发明以超细陶瓷纤维棉为主要原料,同时添加能够增加产品抗压强度的粘结剂、改善超细陶瓷纤维棉在浆体中分布均匀性的浆体糊化剂、调节浆体流动性的浆体调节剂以及提高产品憎水率的憎水剂,经糊化、打浆排渣和吸滤成型,实现了保温管壳的预制化生产,得到了强度高、憎水性好的超细陶瓷纤维棉保温管壳。实施例的结果显示,本发明提供的制备方法制备的超细陶瓷纤维棉保温管壳的密度为186kg/m3,憎水率为99.2%,体积吸水率为2.3%,导热系数(平均温度70℃下)为0.50W/(m·K),抗压强度为83KPa。
具体实施方式
本发明提供了一种超细陶瓷纤维棉保温管壳的制备方法,按重量份数计,制备所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的原料包括以下组分:超细陶瓷纤维棉75~85份、粘结剂12~16份、浆体糊化剂1~2.5份、浆体调节剂0.15~0.3份和憎水剂1~2份;
所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的制备方法包括:
(1)将浆体糊化剂进行糊化,得到糊化浆料;
(2)将所述步骤(1)得到的糊化浆料与超细陶瓷纤维棉、粘结剂、浆体调节剂、憎水剂混合后依次进行打浆和排渣,得到混合浆料;
(3)将所述步骤(2)得到的混合浆料进行吸滤成型,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。
按重量份数计,制备本发明所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的原料包括超细陶瓷纤维棉75~85份,优选为80~85份。本发明以超细陶瓷纤维棉为主要原料,保证了保温管壳的保温性能。本发明对所述超细陶瓷纤维棉的来源没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中,所述超细陶瓷纤维棉的主要化学成分优选为硅酸铝。
在本发明中,所述超细陶瓷纤维棉的直径优选为1.5~3μm,更优选为2~3μm。本发明优选将所述超细陶瓷纤维棉的直径控制在上述范围内,有利于得到保温性能好的超细陶瓷纤维棉保温管壳。
在本发明中,所述超细陶瓷纤维棉的长度优选为2~5mm,更优选为3~5mm。在本发明中,所述超细陶瓷纤维棉的长度影响纤维棉在浆体中的分散性,太长容易团结,太短容易粉化。
按超细陶瓷纤维棉的重量为75~85份计,制备所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的原料包括粘结剂12~16份,优选为14~16份。在本发明中,所述粘结剂用于增强超细陶瓷纤维棉之间的粘结性能,提高保温管壳的抗压强度。
在本发明中,所述粘结剂优选包括硅溶胶和/或铝溶胶,更优选为硅溶胶。在本发明中,所述粘结剂的纯度优选为≥90%。本发明对所述粘结剂的来源没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
按超细陶瓷纤维棉的重量为75~85份计,制备所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的原料包括浆体糊化剂1~2.5份,优选为1.5~2份。在本发明中,所述浆体糊化剂的添加有利于超细陶瓷纤维棉在浆体中的均匀分布,从而提高保温管壳的抗压强度。
在本发明中,所述浆体糊化剂优选包括淀粉和/或羧甲基纤维素,更优选为淀粉。在本发明中,所述淀粉优选为工业淀粉。在本发明中,所述工业淀粉中淀粉的含量优选为≥90%。本发明对所述浆体糊化剂的来源没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
按超细陶瓷纤维棉的重量为75~85份计,制备所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的原料包括浆体调节剂0.15~0.3份,优选为0.21~0.28份。在本发明中,所述浆体调节剂的使用提高了浆体的稳定性,在吸滤成型的过程中有利于水分的均匀排出,从而提高制品的密度均匀性。
在本发明中,所述浆体调节剂优选包括偏硅酸钠和/或无水焦磷酸钠,更优选为偏硅酸钠和无水焦磷酸钠。在本发明中,所述偏硅酸钠的纯度优选为≥95%,所述无水焦磷酸钠的纯度优选为≥98%。本发明对所述浆体调节剂的来源没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
按超细陶瓷纤维棉的重量为75~85份计,制备所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的原料包括憎水剂1~2份,优选为1.5~2份。在发明中,所述憎水剂用于提高保温管壳的憎水率。
在本发明中,所述憎水剂优选包括甲基硅酸钠、硅烷和硅氧烷中的一种或几种,更优选为甲基硅酸钠。在本发明中,所述憎水剂的纯度优选为≥95%。本发明对所述憎水剂的来源没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
在本发明中,所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的制备方法包括:
(1)将浆体糊化剂进行糊化,得到糊化浆料;
(2)将所述步骤(1)得到的糊化浆料与超细陶瓷纤维棉、粘结剂、浆体调节剂、憎水剂混合后依次进行打浆和排渣,得到混合浆料;
(3)将所述步骤(2)得到的混合浆料进行吸滤成型,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。
本发明将浆体糊化剂进行糊化,得到糊化浆料。本发明通过糊化使浆体糊化剂熟化,粘度增加,形成一个网状的含水胶体。
在本发明中,所述糊化优选包括:将浆体糊化剂与5~25℃的水混合均匀,再加入100~110℃的水进行熟化,之后加入冷却水进行冷却。本发明优选通过先加入5~25℃使将浆体糊化剂分散均匀,再加入100~110℃的水使浆体糊化剂熟化,最后再加入冷却水使浆体冷却,得到所需粘度的糊化浆料的同时节约了能源。
在本发明中,所述冷却水的温度优选为5~25℃,更优选为10~15℃。
在本发明中,所述浆体糊化剂与5~25℃的水的质量比优选为1:(2~3),更优选为1:(2.5~3)。在本发明中,所述浆体糊化剂与100~110℃的水的质量比优选为1:(10~15),更优选为1:(10~12)。在本发明中,所述浆体糊化剂与冷却水的质量比优选为1:(200~230),更优选为1:(200~220)。
在本发明中,所述混合、糊化和补水的操作均优选在搅拌的条件下进行。在本发明中,所述搅拌的速率独立地优选为80~120r/min,更优选为100~120r/min;所述搅拌的时间独立地优选为5~10min,更优选为5~8min。
得到糊化浆料后,本发明将所述糊化浆料与超细陶瓷纤维棉、粘结剂、浆体调节剂、憎水剂混合后依次进行打浆和排渣,得到混合浆料。本发明通过打浆排渣改变超细陶瓷纤维棉的形态,并与其他组分混合均匀,进而得到可用于吸虑成型的具有柔软性和可塑性的浆料。
在本发明中,所述打浆的打浆度优选为40~45°SR,更优选为42~44°SR;所述打浆的时间优选为5~10min,更优选为5~8min。
在本发明中,所述打浆排渣所用设备优选为打浆罐。
得到混合浆料后,本发明将所述混合浆料进行吸滤成型,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。本发明通过吸虑成型制备不同尺寸的保温管壳。
在本发明中,所述吸滤成型优选包括:将混合浆料注入成型池中,再将模具浸入混合浆料中,在真空条件下进行吸滤。在本发明中,所述真空条件的真空度优选为0~0.2MPa,更优选为0~0.1MPa。在本发明中,所述真空条件的真空度影响保温管壳的容重,真空度越高,容重越大。
在本发明中,所述吸滤成型的时间优选为30~90s,更优选为30~60s。在本发明中,所述吸滤成型的时间影响保温管壳的壁厚。
吸滤成型完成后,本发明优选将所述吸滤成型后的产品依次进行烘干和修坯,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。本发明优选通过烘干去除保温管壳中多余的水分,保证了保温管壳的强度;通过修坯去除保温管壳边缘不平整处。
在本发明中,所述烘干的温度优选为105~110℃,更优选为108~110℃;所述烘干的时间优选为8~10h,更优选为8~9h。在本发明中,所述烘干的设备优选为微波干燥器。
在本发明中,所述修坯的方式优选为砂纸打磨。
本发明以超细陶瓷纤维棉为主要原料,同时添加能够增加产品抗压强度的粘结剂、改善超细陶瓷纤维棉在浆体中分布均匀性的浆体糊化剂、调节浆体流动性的浆体调节剂以及提高产品憎水率的憎水剂,经糊化、打浆排渣和吸滤成型,实现了保温管壳的预制化生产,得到了强度高、憎水性好的超细陶瓷纤维棉保温管壳。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的超细陶瓷纤维棉保温管壳。本发明提供的超细陶瓷纤维棉保温管壳具有良好的抗压强度和憎水性。
下面将结合本发明中的实施例,对本发明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
原料:超细陶瓷纤维棉75份、工业淀粉1.5份、硅溶胶12份、甲基硅酸钠1份、偏硅酸钠0.1份和无水焦磷酸钠0.05份;
超细陶瓷纤维棉为主要化学成分为硅酸铝的纤维,直径为1.5μm,长度为2mm;工业淀粉为淀粉含量90%的普通工业常用淀粉,硅溶胶的纯度为90%,甲基硅酸钠的纯度为95%,偏硅酸钠的纯度为95%,无水焦磷酸钠的纯度为98%。
制备方法:
(1)糊化:将工业淀粉与5℃的水按质量比为1:2的比例进行混合搅拌,搅拌速率为120r/min,搅拌10min后,按工业淀粉与水的质量比为1:10的比例,再加入100℃的水,继续搅拌10min使工业淀粉熟化,再按工业淀粉与水的质量比为1:200,补入5℃的水,继续搅拌10min,得到糊化浆料;
(2)打浆排渣:将步骤(1)得到的糊化浆料转移至打浆罐中,依次加入超细陶瓷纤维棉、硅溶胶、甲基硅酸钠、偏硅酸钠和无水焦磷酸钠,继续搅拌10min后,打开排渣器,将渣球排出,得到打浆度为42°SR的混合浆料;
(3)吸滤成型:将步骤(2)得到的混合浆料注入成型池中,再将成型模具浸入混合浆料中,打开真空阀进行真空吸滤,真空度为0.2MPa,吸滤90s后从混合浆料中提出成型模具,关闭真空阀,从成型模具中取出湿坯;
(4)烘干修坯:将步骤(3)得到的湿坯转移至微波干燥器内,在105℃下干燥10h,再将其边缘不平整处经砂纸打磨平整,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。
按照GB/T16400-2015《绝热用酸棉及其制品》进行检测,测得本实施例制备的超细陶瓷纤维棉保温管壳的密度为165kg/m3,憎水率为99.4%,体积吸水率为2.1%,导热系数(平均温度70℃下)为0.38W/(m·K),抗压强度为64KPa。
实施例2
原料:超细陶瓷纤维棉80份、工业淀粉2.0份、硅溶胶14份、甲基硅酸钠1.5份、偏硅酸钠0.15份和无水焦磷酸钠0.06份;
超细陶瓷纤维棉为主要化学成分为硅酸铝的纤维,纤维直径为2.0μm,长度为3mm;工业淀粉为淀粉含量95%的工业常用淀粉,硅溶胶的纯度为95%,甲基硅酸钠的纯度为95%,偏硅酸钠的纯度为95%,无水焦磷酸钠的纯度为98%。
制备方法:
(1)糊化:将工业淀粉与15℃的水按质量比为1:2.5的比例进行混合搅拌,搅拌速率为100r/min,搅拌8min后,按工业淀粉与水的质量比为1:15的比例,再加入100℃的水,继续搅拌8min使工业淀粉熟化,再按工业淀粉与水的质量比为1:220,补入15℃的水,继续搅拌8min,得到糊化浆料;
(2)打浆排渣:将步骤(1)得到的糊化浆料转移至打浆罐中,依次加入超细陶瓷纤维棉、硅溶胶、甲基硅酸钠、偏硅酸钠和无水焦磷酸钠,继续搅拌8min后,打开排渣器,将渣球排出,得到打浆度为44°SR的混合浆料;
(3)吸滤成型:将步骤(2)得到的混合浆料注入成型池中,再将成型模具浸入混合浆料中,打开真空阀进行真空吸滤,真空度为0.1MPa,吸滤60s后从混合浆料中提出成型模具,关闭真空阀,从成型模具中取出湿坯;
(4)烘干修坯:将步骤(3)得到的湿坯转移至微波干燥器内,在110℃下干燥9h,再将其边缘不平整处经砂纸打磨平整,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。
按照GB/T16400-2015《绝热用酸棉及其制品》进行检测,测得本实施例制备的超细陶瓷纤维棉保温管壳的密度为175kg/m3,憎水率为99.3%,体积吸水率为2.2%,导热系数(平均温度70℃下)为0.43W/(m·K),抗压强度为76KPa。
实施例3
原料:超细陶瓷纤维棉85份、工业淀粉2.4份、硅溶胶16份、甲基硅酸钠2份,偏硅酸钠0.2份和无水焦磷酸钠0.08份;
超细陶瓷纤维棉为主要化学成分为硅酸铝的纤维,纤维直径为3.0μm,长度为5mm,工业淀粉为淀粉含量98%的工业常用淀粉,硅溶胶的纯度为98%,甲基硅酸钠的纯度为98%,偏硅酸钠的纯度为95%,无水焦磷酸钠的纯度为98%。
制备方法:
(1)糊化:将工业淀粉与25℃的水按质量比为1:3的比例进行混合搅拌,搅拌速率为80r/min,搅拌5min后,按工业淀粉与水的质量比为1:12的比例,再加入100℃的水,继续搅拌5min使工业淀粉熟化,再按工业淀粉与水的质量比为1:230,补入25℃的水,继续搅拌5min,得到糊化浆料;
(2)打浆排渣:将步骤(1)得到的糊化浆料转移至打浆罐中,依次加入超细陶瓷纤维棉、硅溶胶、甲基硅酸钠、偏硅酸钠和无水焦磷酸钠,继续搅拌5min后,打开排渣器,将渣球排出,得到打浆度为45°SR的混合浆料;
(3)吸滤成型:将步骤(2)得到的混合浆料注入成型池中,再将成型模具浸入混合浆料中,打开真空阀进行真空吸滤,真空度为0MPa,吸滤为30s后从混合浆料中提出成型模具,关闭真空阀,从成型模具中取出湿坯;
(4)烘干修坯:将步骤(3)得到的湿坯转移至微波干燥器内,在110℃下干燥8h,再将其边缘不平整处经砂纸打磨平整,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。
按照GB/T16400-2015《绝热用酸棉及其制品》进行检测,测得本实施例制备的超细陶瓷纤维棉保温管壳的密度为186kg/m3,憎水率为99.2%,体积吸水率为2.3%,导热系数(平均温度70℃下)为0.50W/(m·K),抗压强度为83KPa。
对比例1
原料:超细陶瓷纤维棉80份、硅溶胶14份、甲基硅酸钠1.5份、偏硅酸钠0.15份和无水焦磷酸钠0.06份;
超细陶瓷纤维棉为主要化学成分为硅酸铝的纤维,纤维直径为2.0μm,长度为3mm,硅溶胶的纯度为95%,甲基硅酸钠的纯度为95%,偏硅酸钠的纯度为95%,无水焦磷酸钠的纯度为98%。
制备方法:
(1)打浆排渣:在打浆罐中加入300份水,水温15℃,后依次加入超细陶瓷纤维棉、硅溶胶、甲基硅酸钠、偏硅酸钠和无水焦磷酸钠,按照120r/min的速率搅拌8min后,打开排渣器,将渣球排出,得到打浆度为35°SR的混合浆料;
(2)吸滤成型:将步骤(1)得到的混合浆料注入成型池中,再将成型模具浸入混合浆料中,打开真空阀进行真空吸滤,真空度为0.1MPa,吸滤60s后从混合浆料中提出成型模具,关闭真空阀,从成型模具中取出湿坯;
(3)烘干修坯:将步骤(2)得到的湿坯转移至微波干燥器内,在110℃下干燥9h,再将其边缘不平整处经砂纸打磨平整,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。
按照GB/T16400-2015《绝热用酸棉及其制品》进行检测,测得本对比例制备的超细陶瓷纤维棉保温管壳的密度为260kg/m3,超出标准规定值(180±15%kg/m3),属于不合格产品,且密度分布不均,说明工业淀粉的加入有利于超细陶瓷纤维棉在浆体中的均匀分布。
对比例2
原料:超细陶瓷纤维棉80份、工业淀粉2.0份、甲基硅酸钠1.5份、偏硅酸钠0.15份和无水焦磷酸钠0.06份;
超细陶瓷纤维棉为主要化学成分为硅酸铝的纤维,纤维直径为2.0μm,长度为3mm,工业淀粉为淀粉含量95%的工业常用淀粉,甲基硅酸钠的纯度为95%,偏硅酸钠的纯度为95%,无水焦磷酸钠的纯度为98%。
制备方法:
(1)糊化:将工业淀粉与15℃的水按质量比为1:2比例进行混合搅拌,搅拌速率为100r/min,搅拌8min后,按工业淀粉与水的质量比为1:15的比例,再加入100℃的水,继续搅拌8min使工业淀粉熟化,再按工业淀粉与水的质量比为1:220,补入15℃的水,继续搅拌8min,得到糊化浆料;
(2)打浆排渣:将步骤(1)得到的糊化浆料转移至打浆罐中,依次加入超细陶瓷纤维棉、甲基硅酸钠、偏硅酸钠和无水焦磷酸钠,继续搅拌8min后,打开排渣器,将渣球排出,得到打浆度为50°SR的混合浆料;
(3)吸滤成型:将步骤(2)得到的混合浆料注入成型池中,再将成型模具浸入混合浆料中,打开真空阀进行真空吸滤,真空度为0.1MPa,吸滤60s后从混合浆料中提出成型模具,关闭真空阀,从成型模具中取出湿坯;
(4)烘干修坯:将步骤(3)得到的湿坯转移至微波干燥器内,在110℃下干燥9h,再将其边缘不平整处经砂纸打磨平整,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。
按照GB/T16400-2015《绝热用酸棉及其制品》进行检测,测得本对比例制备的超细陶瓷纤维棉保温管壳的密度为173kg/m3,憎水率为99.3%,体积吸水率为2.2%,导热系数(平均温度70℃下)为0.42W/(m·K),抗压强度为12KPa,远低于标准所规定值40KPa,视为不合格产品,说明作为粘结剂,硅溶胶的添加有利于提高制品的抗压强度。
对比例3
原料:超细陶瓷纤维棉80份、工业淀粉2.0份、硅溶胶14份、偏硅酸钠0.15份和无水焦磷酸钠0.06份;
超细陶瓷纤维棉为主要化学成分为硅酸铝的纤维,纤维直径为2.0μm,长度为3mm,工业淀粉为淀粉含量95%的工业常用淀粉,硅溶胶的纯度为95%,偏硅酸钠的纯度为95%,无水焦磷酸钠的纯度为98%。
制备方法:
(1)糊化:将工业淀粉与15℃的水按质量比为1:2.5进行混合搅拌,搅拌速率为100r/min,搅拌8min后,按工业淀粉与水的质量比为1:15的比例,再加入100℃的水,继续搅拌8min使工业淀粉熟化,再按工业淀粉与水的质量比为1:220,补入15℃的水,继续搅拌8min,得到糊化浆料;
(2)打浆排渣:将步骤(1)得到的糊化浆料转移至打浆罐中,依次加入超细陶瓷纤维棉、硅溶胶、偏硅酸钠和无水焦磷酸钠,继续搅拌8min后,打开排渣器,将渣球排出,得到打浆度为38°SR的混合浆料;
(3)吸滤成型:将步骤(2)得到的混合浆料注入成型池中,再将成型模具浸入混合浆料中,打开真空阀进行真空吸滤,真空度为0.1MPa,吸滤60s后从混合浆料中提出成型模具,关闭真空阀,从成型模具中取出湿坯;
(4)烘干修坯:将步骤(3)得到的湿坯转移至微波干燥器内,在110℃下干燥9h,再将其边缘不平整处经砂纸打磨平整,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。
按照GB/T16400-2015《绝热用酸棉及其制品》进行检测,测得本对比例制备的超细陶瓷纤维棉保温管壳的密度为178kg/m3,导热系数(平均温度70℃下)为0.41W/(m·K),抗压强度为76KPa,憎水率为72%,体积吸水率为28%,视为不合格产品,说明憎水剂的添加有利于提高制品的憎水性。
对比例4
原料:超细陶瓷纤维棉80份、工业淀粉2.0份、甲基硅酸钠1.5份和硅溶胶14份;
超细陶瓷纤维棉为主要化学成分为硅酸铝的纤维,纤维直径为2.0μm,长度为3mm,工业淀粉为淀粉含量95%的工业常用淀粉,硅溶胶的纯度为95%,甲基硅酸钠的纯度为95%。
制备方法:
(1)糊化:将工业淀粉与15℃的水按质量比为1:2.5进行混合搅拌,搅拌速率为100r/min,搅拌8min后,按工业淀粉与水的质量比为1:15的比例,再加入100℃的水,继续搅拌8min使工业淀粉熟化,再按工业淀粉与水的质量比为1:220,补入15℃的水,继续搅拌8min,得到糊化浆料;
(2)打浆排渣:将步骤(1)得到的糊化浆料转移至打浆罐中,然后依次加入超细陶瓷纤维棉、甲基硅酸钠和硅溶胶,继续搅拌8min后,打开排渣器,将渣球排出,得到打浆度为50°SR的混合浆料;
(3)吸滤成型:将步骤(2)得到的混合浆料注入成型池中,再将成型模具浸入混合浆料中,打开真空阀进行真空吸滤,真空度为0.1MPa,吸滤60s后从混合浆料中提出成型模具,关闭真空阀,从成型模具中取出湿坯;
(4)烘干修坯:将步骤(3)得到的湿坯转移至微波干燥器内,在110℃下干燥9h,再将其边缘不平整处经砂纸打磨平整,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。
按照GB/T16400-2015《绝热用酸棉及其制品》进行检测,测得本对比例制备的超细陶瓷纤维棉保温管壳的导热系数(平均温度70℃下)为0.41W/(m·K),憎水率为99.2%,体积吸水率为2.2%,抗压强度为42KPa,制品整体密度为176kg/m3,但密度大小呈层状分布,视为不合格产品,说明作为浆体调剂节的偏硅酸钠和无水焦磷酸钠提高了浆体的稳定性,在吸滤成型的过程中有利于水分的均匀排出,从而提高制品的密度均匀性。
由以上实施例可以看出,本发明提供的制备方法实现了保温管壳的预制化生产,并且制得的超细陶瓷纤维棉保温管壳具有良好的抗压强度和憎水率,可直接用作管道保温层,其密度为186kg/m3,憎水率为99.2%,体积吸水率为2.3%,导热系数(平均温度70℃下)为0.50W/(m·K),抗压强度为83KPa。
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 (10)
1.一种超细陶瓷纤维棉保温管壳的制备方法,按重量份数计,制备所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的原料包括以下组分:超细陶瓷纤维棉75~85份、粘结剂12~16份、浆体糊化剂1~2.5份、浆体调节剂0.15~0.3份和憎水剂1~2份;
所述超细陶瓷纤维棉保温管壳的制备方法包括:
(1)将浆体糊化剂进行糊化,得到糊化浆料;
(2)将所述步骤(1)得到的糊化浆料与超细陶瓷纤维棉、粘结剂、浆体调节剂、憎水剂混合后依次进行打浆和排渣,得到混合浆料;
(3)将所述步骤(2)得到的混合浆料进行吸滤成型,得到超细陶瓷纤维棉保温管壳。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述粘结剂包括硅溶胶和/或铝溶胶;所述浆体糊化剂包括淀粉和/或羧甲基纤维素;所述浆体调节剂包括偏硅酸钠和/或无水焦磷酸钠;所述憎水剂包括甲基硅酸钠、硅烷和硅氧烷中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述超细陶瓷纤维棉的直径为1.5~3μm,长度为2~5mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的糊化包括:将浆体糊化剂与5~25℃的水混合均匀,再加入100~110℃的水进行熟化,之后加入冷却水进行冷却。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述浆体糊化剂与5~25℃的水的质量比为1:(2~3);所述浆体糊化剂与100~110℃的水的质量比为1:(10~15);所述浆体糊化剂与冷却水的质量比为1:(200~230)。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中打浆的打浆度为40~45°SR。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中的吸滤成型包括:将混合浆料注入成型池中,再将模具浸入混合浆料中,在真空条件下进行吸滤;所述真空条件的真空度为0~0.2MPa。
8.根据权利要求1或7所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中吸滤成型的时间为30~90s。
9.根据权利要求1或7所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中的吸滤成型后还包括依次进行的烘干和修坯;所述烘干的温度为105~110℃,所述烘干的时间为8~10h。
10.权利要求1~9任一项所述制备方法制备的超细陶瓷纤维棉保温管壳。
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