CN115029862A - 一种石膏基保温岩棉材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种石膏基保温岩棉材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115029862A
CN115029862A CN202210954037.2A CN202210954037A CN115029862A CN 115029862 A CN115029862 A CN 115029862A CN 202210954037 A CN202210954037 A CN 202210954037A CN 115029862 A CN115029862 A CN 115029862A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
rock wool
gypsum
based heat
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210954037.2A
Other languages
English (en)
Inventor
郭强胜
周锦峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Province Soanen Energy Saving Building Materials Technology Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Province Soanen Energy Saving Building Materials Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Province Soanen Energy Saving Building Materials Technology Co ltd filed Critical Jiangsu Province Soanen Energy Saving Building Materials Technology Co ltd
Priority to CN202210954037.2A priority Critical patent/CN115029862A/zh
Publication of CN115029862A publication Critical patent/CN115029862A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4209—Inorganic fibres
    • D04H1/4242—Carbon fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/04—Manufacture of glass fibres or filaments by using centrifugal force, e.g. spinning through radial orifices; Construction of the spinner cups therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • C03C13/06—Mineral fibres, e.g. slag wool, mineral wool, rock wool
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/413—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties containing granules other than absorbent substances
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/58—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives
    • D04H1/60—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives the bonding agent being applied in dry state, e.g. thermo-activatable agents in solid or molten state, and heat being applied subsequently
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/76—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres otherwise than in a plane, e.g. in a tubular way
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/24—Structural elements or technologies for improving thermal insulation
    • Y02A30/244—Structural elements or technologies for improving thermal insulation using natural or recycled building materials, e.g. straw, wool, clay or used tires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Building Environments (AREA)

Abstract

本发明提出了一种石膏基保温岩棉材料及其制备方法和应用，属于保温材料技术领域，由以下原料按重量份制备而成：玄武岩100‑200份、石灰岩50‑100份、岩棉150‑300份、储能纳米微球60‑90份、焦炭10‑15份、耐高温黏合剂22‑30份；所述储能纳米微球的壳层包括二氧化硅，芯层包括相变芯材。本发明制备方法简单，通过加入储能纳米微球，有效将热能进行转化，保存在石膏基保温岩棉材料中，从而使得材料的保温性能显著提高，同时，制得的石膏基保温岩棉材料力学性能好、密度小，具有极好的综合性能，具有广阔的应用前景。

Description

一种石膏基保温岩棉材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域，具体涉及一种石膏基保温岩棉材料及其制备方法和应用。
背景技术
保温材料一般是指导热系数小于或等于0.2的材料。保温材料发展很快，在工业和建筑中采用良好的保温技术与材料，往往可以起到事半功倍的效果。工业设备和管道的保温采用绝热措施和材料气凝胶，最早可见于美国国家航天局研制的太空服隔热衬里，隔热衬里具有导热系数低、密度小、柔韧性高、防火防水等特性。其常温导热系数0.018W/(K·m)且绝对防水，保温性能是传统材料3～8倍。
现在的保温材料的主要产品为聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料，其多用于钢丝网夹芯板材，彩色钢板复合夹心板材，虽然有一定限制，但发展较快，随着建筑防火对材料要求越来越严格，泡沫塑料在建筑领域的应用存在例如耐火效果不好和成本高等很多问题。
中国专利号201010222393.2，公开了一种岩棉纤维节能保温材料的制备方法，该制备方法是将原料送入冲天炉内，经高温熔融后，由高速离心设备制成人造无机纤维，同时加入粘结剂和防尘油，再经加温固化制得岩棉纤维节能保温材料制品。该发明方法的关键是将冲天炉内焦炭燃烧产后的一氧化碳，经过回收再配以天然气二次焚烧，产生大量的热量再次送入冲天炉内，再者就是经过富氧装置给冲天炉内添加氧气助燃，提高炉内的温度，使炉内的温度达到1450℃以上。由于温度的提高，从而可以增加玄武岩的原料的含量的比例。以此来改变岩棉化学成分，最终达到改变岩棉的使用性能，提高岩棉的防火等级和抗老化性能。该发明方法主要通过两个步骤共同来完成：第一、冲天炉内的焦炭燃烧产生一氧化碳，经过抽离风机将含有一氧化碳的气体抽入焚烧炉内，焚烧炉内配以一定比例的天然气，经过电子点火，在炉内产生燃烧，炉内的所有可燃气体全部充分燃烧，从而产生大量的热气，温度为700℃左右；再经过换热器将高温气体通过助燃风机送入冲天炉内，增加炉内的温度420℃以上，产生的二氧化碳随着烟囱排出。第二、向冲天炉内添加氧气来助燃。冲天炉内由于有焦炭在燃烧，氧气作为一种助燃气体，通过氧气调压站→氧气分配器→冲天炉，向冲天炉内补充一定量的氧气，从而提高焦炭的燃烧率，同时还可以增加炉内的温度200℃以上，这样不但可以节约焦炭，提高产品产量及产品质量。但其仅仅是采用将冲天炉内的温度达到1450℃以上来实现所述的效果，其在实施例中说渣球含量(粒径大于0.25mm)为4.5％，但是这个指标依然较高，热损失依然较大，现在需要进一步减少渣球含量(粒径大于0.25mm)，但是该文件中渣球含量(粒径大于0.25mm)为4.5％，随着技术要求的越来越高，迫切的需要渣球含量更小的生产工艺，同时该对比文件的压缩强度也不足，需要进一步改善其压缩强度。
发明内容
本发明的目的在于提出一种石膏基保温岩棉材料及其制备方法和应用，制备方法简单，通过加入储能纳米微球，有效将热能进行转化，保存在石膏基保温岩棉材料中，从而使得材料的保温性能显著提高，同时，制得的石膏基保温岩棉材料力学性能好、密度小，具有极好的综合性能，具有广阔的应用前景。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种石膏基保温岩棉材料，由以下原料按重量份制备而成：玄武岩100-200份、石灰岩50-100份、岩棉150-300份、储能纳米微球60-90份、焦炭10-15份、耐高温黏合剂22-30份；所述储能纳米微球的壳层包括二氧化硅，芯层包括相变芯材。
作为本发明的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：玄武岩120-180份、石灰岩70-80份、岩棉180-240份、储能纳米微球70-80份、焦炭12-14份、耐高温黏合剂25-28份。
作为本发明的进一步改进，所述储能纳米微球由以下方法制备而成：
S1. 将正硅酸烷基酯、硅烷偶联剂溶于有机溶剂中，加入相变芯材，搅拌至充分溶解，得到油相；
S2. 将表面活性剂溶于水中，得到水相；
S3. 将步骤S1中油相加入步骤S2的水相中，乳化后，升温，加入浓氨水催化反应，过滤，得到储能纳米微球。
作为本发明的进一步改进，所述正硅酸烷基酯为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯；所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH602、KH792中的至少一种；所述有机溶剂为与水不相容的有机溶剂，选自乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、甲苯、乙酸甲酯、石油醚、正己烷、环己烷中的至少一种；所述表面活性剂选自十六烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基磺酸钠中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，所述正硅酸烷基酯、硅烷偶联剂、相变芯材的质量比为100：（1-2）：70-120；所述水相中表面活性剂的含量为1.5-2.5%；所述乳化条件为10000-12000r/min转速下乳化2-4min；所述浓氨水的质量百分比浓度为20-30%；所述升温至45-55℃。
作为本发明的进一步改进，所述相变芯材选自新戊二醇、三羟基甲基乙烷、聚乙二醇、聚乙烯醇、石蜡、脂肪酸中的至少2种。
作为本发明的进一步改进，所述相变芯材为聚乙二醇和石蜡的复配，质量比为（2-4）：（1-2）。
作为本发明的进一步改进，所述耐高温黏合剂选自ZS-1071耐高温无机粘合剂或ZS-1072耐高温膨胀胶中的至少一种。
本发明进一步保护一种上述石膏基保温岩棉材料的制备方法，包括以下步骤：
T1.将玄武岩、石灰岩、岩棉、焦炭混合后粉碎，预热至450-500℃，加入冲天炉中，保持炉中温度为1500-1600℃，使得原料熔化燃烧；
T2.将步骤T1中的溶液经离心成纤，变成纤维状，在离心过程中均匀喷洒储能纳米微球和耐高温黏合剂；
T3.将离心成纤的纤维收集，变为薄板形纤维条，然后通过摆锤式将纤维成S型叠加，变为叠加型纤维条，静置固化，在固化的同时进行压缩，切割，包装，得到保温岩棉材料；
所述原料熔化燃烧时添加液氧，所述的液氧的用量为20-35m3/1000kg；所述固化温度为170-250℃；所述压缩压强为0.02-0.05MPa；
本发明进一步保护一种上述石膏基保温岩棉材料在建筑保温材料中的应用。
本发明具有如下有益效果：本发明通过制备储能纳米微球，以二氧化硅为壳材，以相变芯材为核心，芯材为相变储能材料，以固-固的方式相变，相变焓在270-320J/g，且循环性良好，相变的过程中形变小，不会冲破二氧化硅壳材，热效率高，使用寿命长，可以长时间进行蓄热调温，优选地为聚乙二醇和石蜡的复配，具有协同增效的作用；
本发明在制备储能纳米微球时，将正硅酸烷基酯、相变芯材和硅烷偶联剂所在的油相滴加入含有表面活性剂的水相中，形成水包油微球，水油界面上，正硅酸烷基酯在氨水的催化下发生水解反应，形成壳层，从而将相变芯材包裹在微球内，形成了储能纳米微球；
本发明玄武岩、石灰岩、岩棉、焦炭混合粉碎后加热熔融得到溶液成分均匀，为减少渣球做铺垫，在制备过程中加入液氧，使得各组分充分熔化，从而减少渣球的含量；经过离心成纤，变成纤维状，同时均匀喷洒储能纳米微球和耐高温黏合剂，在耐高温黏合剂的作用下储能纳米微球均匀吸附在纤维上，起到均匀分布的效果，固化温度为170-250℃；所述压缩压强为0.02-0.05MPa，提高了本发明制备的产品的抗压强度；
本发明制备方法简单，通过加入储能纳米微球，有效将热能进行转化，保存在石膏基保温岩棉材料中，从而使得材料的保温性能显著提高，同时，制得的石膏基保温岩棉材料力学性能好、密度小，具有极好的综合性能，具有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明制备例1制得的储能纳米微球的SEM图。
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。
制备例1 储能纳米微球的制备
S1. 将100g正硅酸甲酯、1g硅烷偶联剂KH560溶于100mL乙酸乙酯中，加入70g相变芯材，搅拌至充分溶解，得到油相；相变芯材为聚乙二醇和石蜡的复配，质量比为2：1；
S2. 将表面活性剂十六烷基苯磺酸钠溶于500mL水中，使得十六烷基苯磺酸钠的含量为1.5%，得到水相；
S3. 将步骤S1中油相加入步骤S2的水相中，乳化，乳化条件为10000r/min转速下乳化2min，升温至45℃，加入20wt%的氨水催化反应，过滤，得到储能纳米微球。图1为本制备例制得的储能纳米微球的SEM图。
制备例2 储能纳米微球的制备
S1. 将100g正硅酸乙酯、2g硅烷偶联剂KH570溶于100mL石油醚中，加入120g相变芯材，搅拌至充分溶解，得到油相；相变芯材为聚乙二醇和石蜡的复配，质量比为4：1；
S2. 将表面活性剂十二烷基磺酸钠溶于500mL水中，使得十二烷基磺酸钠的含量为2.5%，得到水相；
S3. 将步骤S1中油相加入步骤S2的水相中，乳化，乳化条件为12000r/min转速下乳化4min，升温至55℃，加入30wt%的氨水催化反应，过滤，得到储能纳米微球。
制备例3
与制备例2相比，相变芯材为聚乙二醇，其他条件和试验参数均不变。
制备例4
与制备例2相比，相变芯材为石蜡，其他条件和试验参数均不变。
制备例5
与制备例2相比，相变芯材为新戊二醇，其他条件和试验参数均不变。
制备例6
与制备例2相比，相变芯材为聚乙烯醇，其他条件和试验参数均不变。
实施例1
原料组成（重量份）：玄武岩100份、石灰岩50份、岩棉150份、制备例1制得的储能纳米微球60份、焦炭10份、ZS-1071耐高温无机粘合剂22份。
制备方法包括以下步骤：
T1.将玄武岩、石灰岩、岩棉、焦炭混合后粉碎，预热至470℃，加入冲天炉中，保持炉中温度为1550℃，使得原料熔化燃烧；原料熔化燃烧时添加液氧，所述的液氧的用量为27m3/1000kg；
T2.将步骤T1中的溶液经离心成纤，变成纤维状，在离心过程中均匀喷洒储能纳米微球和耐高温黏合剂；
T3.将离心成纤的纤维收集，变为薄板形纤维条，然后通过摆锤式将纤维成S型叠加，变为叠加型纤维条，静置固化，固化温度为220℃，在固化的同时进行压缩，压缩压强为0.035MPa，切割，包装，得到石膏基保温岩棉材料。
实施例2-9以及对比例1-2的配方如下表1所示（重量份），按照和实施例1相同的条件和步骤制备石膏基保温岩棉材料。
表1
玄武岩 石灰岩 岩棉 储能纳米微球 焦炭 耐高温黏合剂
实施例2 200份 100份 300份 制备例2制得，90份 15份 ZS-1072耐高温膨胀胶，30份
实施例3 120份 70份 180份 制备例1制得，70份 12份 ZS-1072耐高温膨胀胶，25份
实施例4 180份 80份 240份 制备例2制得，80份 14份 ZS-1071耐高温无机粘合剂，28份
实施例5 150份 75份 200份 制备例2制得，75份 13份 ZS-1071耐高温无机粘合剂，27份
实施例6 150份 75份 200份 制备例3制得，75份 13份 ZS-1071耐高温无机粘合剂，27份
实施例7 150份 75份 200份 制备例4制得，75份 13份 ZS-1071耐高温无机粘合剂，27份
实施例8 150份 75份 200份 制备例5制得，75份 13份 ZS-1071耐高温无机粘合剂，27份
实施例9 150份 75份 200份 制备例6制得，75份 13份 ZS-1071耐高温无机粘合剂，27份
对比例1 150份 75份 200份 市售相变储能微胶囊，75份 13份 ZS-1071耐高温无机粘合剂，27份
对比例2 150份 75份 200份 0份 13份 ZS-1071耐高温无机粘合剂，27份
其中，市售相变储能微胶囊购于吉林省韩一地暖工程有限责任公司，粒径小于200目,封包率在95%以上，相变温度在18-60℃范围内,潜热值90-160kJ/kg。
测试例1
将本发明实施例1-9和对比例1-2制得的保温岩棉材料以及市售同类产品进行透湿性和疏水性测试，结果见表2。
1.透湿性能：将石膏基岩棉保温板切割成底面积为100mm×100mm的规整试件，确保实验时计算湿流密度的有效面积相同，均为0.01m2。试件的有效计算面积越大，实验中由于试件的个体差异造成的误差就会越小，但由于实验条件的限制，试件的有效计算面积过大，将不利于实验的开展。然后将切割好的试件封装在容器口，并用防水防渗漏的平面密封胶将缝隙密封好，容器里盛有与不同相对湿度对应的饱和盐溶液，石膏基岩棉保温板的底部与溶液液面要保持一定距离，防止溶液浸湿石膏基岩棉保温板。然后，将整个装置放在另一个较大的干燥皿内，干燥皿内盛有500g变色硅胶干燥剂，经测量干燥皿内相对湿度为（10±0.53）%再将干燥皿放入恒温箱中，温度设定为25℃，间隔相同的时间将带有试件的密封容器（包括内部的饱和盐溶液）称重，记录试样的质量损失量，在重量变化速率稳定后，停止实验。对试件的质量变化进行线性拟合，根据式（1）计算湿流密度
ρ=|∆m/(∆t﹒A)| （1）
式中: ρ为湿流密度，g/（s·m2）；Δm为试件的质量变化量，g；Δt为2次称量的时间间隔，s；A为试件的有效计算面积，m2。试件有效计算面积的差异会影响试件的质量变化量Δm，A越大，试件的质量变化量也随之越大，但其不会影响计算湿流密度，因为试件的湿流密度是单位时间内，单位面积上的试件质量变化，所以实验的有效计算面积统一取值为0.01m2。
岩棉的透湿率按式（2）进行计算：
Wp=ρ/∆p=ρ/(ps﹒(RH1-RH2)) （2）
式中:Wp为透湿率，g/（m2·s·pa）；Δp为水蒸气压差，Pa；ps实验温度下的饱和水蒸气压，25℃时饱和水蒸气压为3167.2Pa；RH1为百分数表示的杯内相对湿度；RH2为百分数表示的试件外侧的相对湿度；其他参数含义同前。
2 .防水性能：应用QUANTA200扫描电子显微镜（荷兰，FEI公司）对其表面形貌进行观察。应用光学角仪（德国Dataphysics）对静态接触角（CA）进行测量，重复三次后取其平均值。
具体检测结果如表2所示：
表2
组别 透湿率/ g/（s·m<sup>2</sup>）*10<sup>-6</sup> 接触角/°
实施例1 3.5 127
实施例2 3.4 125
实施例3 3.6 129
实施例4 3.4 123
实施例5 3.7 130
实施例6 3.0 129
实施例7 3.1 126
实施例8 2.9 128
实施例9 3.2 128
对比例1 3.3 125
对比例2 3.1 123
市售 1.0 96
表2检测结果可知，本发明技术方案制备的石膏基复合岩棉材料相较于市售同类的石膏基岩棉材料具有较好的透湿性及防水效果。
测试例2
将本发明实施例1-9和对比例1-2制得的石膏基保温岩棉材料以及市售同类产品进行性能测试，结果见表3和表4。
表3
组别 抗拉强度（kPa） 压缩强度（kPa, 变形10%）
实施例1 9.9 67
实施例2 10.2 69
实施例3 10.1 70
实施例4 10.5 68
实施例5 10.9 72
实施例6 10.4 70
实施例7 10.5 69
实施例8 10.7 71
实施例9 10.5 68
对比例1 10.3 65
对比例2 10.1 64
市售 7.8 57
表4
组别 渣球含量（%） 导热系数（W/(K·m)）
实施例1 2.9 0.010
实施例2 3.2 0.012
实施例3 2.8 0.011
实施例4 3.0 0.010
实施例5 2.7 0.009
实施例6 3.4 0.014
实施例7 3.2 0.015
实施例8 3.3 0.013
实施例9 3.6 0.016
对比例1 3.7 0.019
对比例2 3.9 0.021
市售 4.2 0.018
由上表可知，本发明制得的石膏基保温岩棉材料具有良好的保温和力学性能。
与现有技术相比，本发明通过制备储能纳米微球，以二氧化硅为壳材，以相变芯材为核心，芯材为相变储能材料，以固-固的方式相变，相变焓在270-320J/g，且循环性良好，相变的过程中形变小，不会冲破二氧化硅壳材，热效率高，使用寿命长，可以长时间进行蓄热调温，优选地为聚乙二醇和石蜡的复配，具有协同增效的作用；
本发明在制备储能纳米微球时，将正硅酸烷基酯、相变芯材和硅烷偶联剂所在的油相滴加入含有表面活性剂的水相中，形成水包油微球，水油界面上，正硅酸烷基酯在氨水的催化下发生水解反应，形成壳层，从而将相变芯材包裹在微球内，形成了储能纳米微球；
本发明玄武岩、石灰岩、岩棉、焦炭混合粉碎后加热熔融得到溶液成分均匀，为减少渣球做铺垫，在制备过程中加入液氧，使得各组分充分熔化，从而减少渣球的含量；经过离心成纤，变成纤维状，同时均匀喷洒储能纳米微球和耐高温黏合剂，在耐高温黏合剂的作用下储能纳米微球均匀吸附在纤维上，起到均匀分布的效果，固化温度为170-250℃；所述压缩压强为0.02-0.05MPa，提高了本发明制备的产品的抗压强度；
本发明制备方法简单，通过加入储能纳米微球，有效将热能进行转化，保存在石膏基保温岩棉材料中，从而使得材料的保温性能显著提高，同时，制得的石膏基保温岩棉材料力学性能好、密度小，具有极好的综合性能，具有广阔的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种石膏基保温岩棉材料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：玄武岩100-200份、石灰岩50-100份、岩棉150-300份、储能纳米微球60-90份、焦炭10-15份、耐高温黏合剂22-30份；所述储能纳米微球的壳层包括二氧化硅，芯层包括相变芯材。
2.根据权利要求1所述一种石膏基保温岩棉材料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：玄武岩120-180份、石灰岩70-80份、岩棉180-240份、储能纳米微球70-80份、焦炭12-14份、耐高温黏合剂25-28份。
3.根据权利要求1所述一种石膏基保温岩棉材料，其特征在于，所述储能纳米微球由以下方法制备而成：
S1. 将正硅酸烷基酯、硅烷偶联剂溶于有机溶剂中，加入相变芯材，搅拌至充分溶解，得到油相；
S2. 将表面活性剂溶于水中，得到水相；
S3. 将步骤S1中油相加入步骤S2的水相中，乳化后，升温，加入浓氨水催化反应，过滤，得到储能纳米微球。
4.根据权利要求3所述一种石膏基保温岩棉材料，其特征在于，所述正硅酸烷基酯为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯；所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH602、KH792中的至少一种；所述有机溶剂为与水不相容的有机溶剂，选自乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、甲苯、乙酸甲酯、石油醚、正己烷、环己烷中的至少一种；所述表面活性剂选自十六烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基磺酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求3所述一种石膏基保温岩棉材料，其特征在于，所述正硅酸烷基酯、硅烷偶联剂、相变芯材的质量比为100：（1-2）：70-120；所述水相中表面活性剂的含量为1.5-2.5%；所述乳化条件为10000-12000r/min转速下乳化2-4min；所述浓氨水的质量百分比浓度为20-30%；所述升温至45-55℃。
6.根据权利要求3所述一种石膏基保温岩棉材料，其特征在于，所述相变芯材选自新戊二醇、三羟基甲基乙烷、聚乙二醇、聚乙烯醇、石蜡、脂肪酸中的至少2种。
7.根据权利要求6所述一种石膏基保温岩棉材料，其特征在于，所述相变芯材为聚乙二醇和石蜡的复配，质量比为（2-4）：（1-2）。
8.根据权利要求1所述一种石膏基保温岩棉材料，其特征在于，所述耐高温黏合剂选自ZS-1071耐高温无机粘合剂或ZS-1072耐高温膨胀胶中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述石膏基保温岩棉材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
T1.将玄武岩、石灰岩、岩棉、焦炭混合后粉碎，预热至450-500℃，加入冲天炉中，保持炉中温度为1500-1600℃，使得原料熔化燃烧；
T2.将步骤T1中的溶液经离心成纤，变成纤维状，在离心过程中均匀喷洒储能纳米微球和耐高温黏合剂；
T3.将离心成纤的纤维收集，变为薄板形纤维条，然后通过摆锤式将纤维成S型叠加，变为叠加型纤维条，静置固化，在固化的同时进行压缩，切割，包装，得到保温岩棉材料；
所述原料熔化燃烧时添加液氧，所述的液氧的用量为20-35m3/1000kg；所述固化温度为170-250℃；所述压缩压强为0.02-0.05MPa。
10.一种如权利要求1-8任一项所述石膏基保温岩棉材料在建筑石膏板材中的应用。
CN202210954037.2A 2022-08-10 2022-08-10 一种石膏基保温岩棉材料及其制备方法和应用 Pending CN115029862A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210954037.2A CN115029862A (zh) 2022-08-10 2022-08-10 一种石膏基保温岩棉材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210954037.2A CN115029862A (zh) 2022-08-10 2022-08-10 一种石膏基保温岩棉材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115029862A true CN115029862A (zh) 2022-09-09

Family

ID=83129939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210954037.2A Pending CN115029862A (zh) 2022-08-10 2022-08-10 一种石膏基保温岩棉材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115029862A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102587150A (zh) * 2012-03-12 2012-07-18 马素德 一种储能型无纺布填充棉的制造方法
CN104086119A (zh) * 2014-07-28 2014-10-08 马鞍山市宏达保温材料有限公司 一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉
CN107417129A (zh) * 2017-08-02 2017-12-01 合肥帧讯低温科技有限公司 一种低导热系数岩棉保温材料及制备方法
CN108218372A (zh) * 2017-12-08 2018-06-29 西能化工科技(上海)有限公司 超轻储能石膏板及其制备方法
CN109401032A (zh) * 2018-10-04 2019-03-01 南京万和新材料有限公司 一种保温橡塑发泡材料
CN111253123A (zh) * 2018-12-03 2020-06-09 怀化雁荡山新型墙体材料有限公司 一种节能环保轻质墙体材料及其制备方法
CN113318700A (zh) * 2021-05-26 2021-08-31 盛和深 一种多孔纤维棉及其制备方法和应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102587150A (zh) * 2012-03-12 2012-07-18 马素德 一种储能型无纺布填充棉的制造方法
CN104086119A (zh) * 2014-07-28 2014-10-08 马鞍山市宏达保温材料有限公司 一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉
CN107417129A (zh) * 2017-08-02 2017-12-01 合肥帧讯低温科技有限公司 一种低导热系数岩棉保温材料及制备方法
CN108218372A (zh) * 2017-12-08 2018-06-29 西能化工科技(上海)有限公司 超轻储能石膏板及其制备方法
CN109401032A (zh) * 2018-10-04 2019-03-01 南京万和新材料有限公司 一种保温橡塑发泡材料
CN111253123A (zh) * 2018-12-03 2020-06-09 怀化雁荡山新型墙体材料有限公司 一种节能环保轻质墙体材料及其制备方法
CN113318700A (zh) * 2021-05-26 2021-08-31 盛和深 一种多孔纤维棉及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104099028B (zh) 防火胶黏剂及其应用
CN102070850B (zh) 一种阻燃型发泡聚苯乙烯粒子及其制备方法
CN102417340B (zh) 一种石膏基相变储能聚合物保温砂浆及其制备方法
CN104086913A (zh) 难燃eps泡沫保温板材的制备方法及其板材
CN104086119A (zh) 一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉
CN104140237A (zh) 一种导热系数低的保温材料的制备方法
CN102174973A (zh) 一种保温隔热毡材及其制备方法
CN106316329A (zh) 一种无机发泡建筑保温板及其制备方法
CN107162633A (zh) 一种防火门芯板及其制备方法
CN102372477A (zh) 一种岩棉制品及其制备方法
JPS582259A (ja) 耐火性材料およびその製造方法
CN108102348A (zh) 一种基于可膨胀石墨的含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫及其制备方法
CN102443185A (zh) 有机防火保温颗粒及其制备工艺与用途
CN105541117A (zh) 一种岩棉以及制造生产岩棉的方法
CN102516944A (zh) 一种封装型复合相变材料及其制备方法
CN115029862A (zh) 一种石膏基保温岩棉材料及其制备方法和应用
CN113461950B (zh) 一种绿色可持续型化学-物理协同膨胀阻燃体系的制备方法
CN106437064A (zh) 一种建筑幕墙用覆膜岩棉板及其制备方法
CN111517693A (zh) 一种改性岩棉制品及其制备方法
CN111499264A (zh) 一种改性岩棉制品及其制备方法
Tan et al. Investigation of novel expandable polystyrene/alumina aerogel composite thermal insulation material
CN106674787B (zh) 一种改性粉煤灰包覆阻燃苯板及其制备方法
CN103408263B (zh) 微晶玻璃微珠制备低密度油井固井水泥试块的制备方法
CN115028368A (zh) 一种石膏基复合岩棉材料及其制备方法
CN114538891A (zh) 一种一步法原位合成纤维增强二氧化硅气凝胶基复合相变保温材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20220909

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication