CN115612162A - 一种新型防火隔热玻纤毡的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新型隔热材料技术领域，公开了一种新型防火隔热玻纤毡的制备方法，选用针刺玻纤毡为增强材料，以发泡树脂、发泡剂、表面活性剂、固化剂为填充原料，按照不同配比混合均匀；利用树脂真空导入装置将树脂充分浸入玻纤毡中，在适当温度下使树脂在玻纤毡内部发泡固化，得到玻纤毡。本发明的新型防火隔热玻纤毡，通过将硅氧烷改性的酚醛树脂发泡技术运用于针刺玻纤毡材料，使改性酚醛树脂以致密泡孔的形式充分固化填充在针刺玻纤毡纤维丝的孔隙间，从而进一步提高了隔热性能，降低了材料密度，同时硅氧烷改性的酚醛树脂固化后具有比普通酚醛树脂更好的韧性，以及酚醛树脂自身的耐高温、低烟、低毒特性也满足当今材料绿色环保的发展需求。

Description

一种新型防火隔热玻纤毡的制备方法
技术领域
本发明属于新型隔热材料技术领域，尤其涉及一种新型防火隔热玻纤毡的制备方法。
背景技术
目前，根据物理原理，不同于固体和液体，一般情况下，气体分子之间的间距比较大，气体依靠分子的无规则热运动以及分子间的碰撞来传递能量，气体的热传导率小，因此，优秀的隔热材料内部通常有很多空气穴。而针刺玻璃纤维毡其无序穿插的单丝结构以及三维微孔结构，使其具有较好的耐温隔热性。但在面对高强度、高温热流或火焰的作用，单一的玻纤毡材料通常无法满足更高的使用要求。目前已有相关人士针对防火隔热用玻璃纤维毡材料进行各种填充改性或制备工艺上的改进。
中国专利号CN112853760A提供了一种涉及防火隔热毡的制备方法，增强材料选自玻璃纤维针刺毡；所述填充物包括树脂(优选酚醛树脂)、气凝胶、空心玻璃微珠、阻燃组分，采用干燥压延成型得到防火隔热毡。该发明的防火隔热材料在实现隔热阻燃的同时，还能有效延缓已有火势的蔓延，甚至实现火势自熄。中国专利号CN109437661A提供了一种隔热防火复合材料的制备方法，对目前常用的二氧化硅进行改性，制得改性二氧化硅纳米微孔材料，再将该材料内嵌于无机棉毡内部，然后在无机棉毡表面依次涂覆热熔胶和聚酰亚胺，最后采用热封成型的方式得到复合材料隔热毡，该发明制备的隔热材料具有耐老化能力强、形态保持能力好、良好的加工性能，能够适应模切设备的加工要求。中国专利号CN105599396A提供了一种喷压式气凝胶毡的制备方法，该气凝胶毡将玻璃纤维层以及气凝胶粉层采用喷压工艺复合在一起，产生隔热保温协同效应，解决了传统的气凝胶毡在运输、施工和使用过程中气凝胶微小颗粒、粉尘容易脱落的现象，提高了气凝胶毡的使用寿命，且具有防潮、防火、耐腐蚀等优点。中国专利号CN106495650A提供了一种一种纳米介孔超效隔热保温材料及其制备方法，该隔热保温材料通过纳米二氧化硅微颗粒、玻璃纤维毡、助剂和催化剂经特殊工艺复合而成，其形状呈片状或板状。该材料分子间隙很小，自身孔径小于空气分子的自由程70nm，使空气分子处于静止状态，从而有效地抑制了热对流传热，加入对红外线不透明的添加剂，从而有效地抑制了热辐射传热导；该发明制备的材料使用厚度薄、防火等级A级不燃、憎水性优越、抗压性强、柔韧性强、施工方便、使用寿命长；其制备方法简单，设备投入少、能耗低、零排放、生产效率高。
目前现有的技术制备工艺中，多数是采用浸渍或涂覆工艺的方式制备得到的防火隔热毡，浸渍工艺不能保证填充物在玻纤毡无规纤维丝内部的分布均匀，以及细微颗粒的不脱落，同时为保证浸渍的均匀性，多数填充物都要加入各类溶剂，工艺流程复杂，这使得玻纤毡的使用寿命缩短同时也会对环境造成一定的污染。涂覆工艺则需要多层的叠加来保证材料的隔热效果，对隔热材料的厚度有一定的限制。
玻璃纤维针刺毡是一种以玻璃纤维为原料，用刺针对梳理后的短切玻纤毡进行针刺，用机械方法使毡层玻纤之间、毡层玻纤与增强玻纤基布之间纤维相互缠结，纤网得以加固而制成的毡状非织造布材料。玻璃纤维毡作为一种性能优异的保温、隔热、阻燃、耐腐、吸音材料，在很多领域都有相当广泛的用途。毡层纤维呈单纤维、三维微孔结构，孔隙率高，对气体过滤阻力小，这使得玻璃纤维毡在面对高温隔热防火的场景时，通常不能满足要求。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)在面对高强度、高温热流或火焰的作用时，单一的针刺玻璃纤维毡材料通常无法满足更高的使用要求。
(2)现有防火隔热毡的制备工艺中，浸渍工艺不能保证填充物在玻纤毡无规纤维丝内部的分布均匀，以及细微颗粒的不脱落。
(3)为保证浸渍的均匀性，多数填充物都要加入各类溶剂，工艺流程复杂，这使得玻纤毡的使用寿命缩短同时也会对环境造成一定的污染。
(4)现有防火隔热毡的制备工艺中，涂覆工艺则需要多层的叠加来保证材料的隔热效果，对隔热材料的厚度有一定的限制。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型防火隔热玻纤毡的制备方法。
本发明是这样实现的，一种新型防火隔热玻纤毡的制备方法，所述新型防火隔热玻纤毡的制备方法包括：
选用针刺玻纤毡为增强材料，以发泡树脂、发泡剂、表面活性剂、固化剂为填充原料，按照不同的配比混合均匀；利用树脂真空导入装置将树脂充分浸入玻纤毡中，在适当温度下使树脂在玻纤毡内部发泡固化，得到玻纤毡。
进一步，所述增强材料为玻璃纤维针刺毡，厚度为3mm，缓冲层材料为大孔玻璃纤维针刺毡，厚度为5～10mm；发泡固化后，玻纤毡密度为0.1～0.4g/cm3。
进一步，所述发泡树脂为硅氧烷改性酚醛发泡树脂，所述发泡剂为正戊烷，所述表面活性剂为吐温-80，所述固化剂为对甲苯磺酸。
进一步，所述新型防火隔热玻纤毡的制备方法包括以下步骤：
步骤一，毡材料获取：准备同样形状的玻纤毡和滤纸，剪取同玻纤毡同样外形的环形脱模纸；
步骤二，发泡树脂：取适量硅氧烷改性酚醛发泡树脂，依次加入正戊烷、吐温-80、对甲苯磺酸，混合过程在低温下进行；
步骤三，浸渍树脂：将滤纸、大孔针刺玻纤毡、环形脱模纸、针刺玻纤毡增强基材依次放入自制树脂真空导入装置，并将硅氧烷改性酚醛发泡树脂导入玻纤毡上层，在真空作用下，将树脂均匀填充玻纤毡；
步骤四，模压固化：使用与玻纤毡相应形状的模具固定四周，模具上下层施加一定压力，加热固化，得到具有优良隔热性的树脂发泡玻纤毡。
进一步，所述步骤一中，以孔隙较小的针刺玻纤毡作增强基材，以孔隙较大的针刺玻纤毡作缓冲层。
进一步，所述步骤三中，放入环形脱模纸前，提前涂抹树脂。
进一步，所述步骤三中，在玻纤毡浸润树脂前，将大孔针刺玻纤毡周围填充树脂作充分密封后，再放置环形脱模布。
进一步，所述步骤三中的自制树脂真空导入装置以布氏漏斗为容器，取同样大小的玻纤毡于漏斗中，在玻纤毡下部、滤纸层上方，叠加两层孔洞较大的针刺毡作为缓冲层。
进一步，所述步骤四中，使用适应玻纤毡形状、四周密封型模具，同时在模具上下施加一定的压力，于60～70℃的条件下固化。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述的新型防火隔热玻纤毡的制备方法制备得到的新型防火隔热玻纤毡。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
第一，针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
本发明提供的新型防火隔热玻纤毡，通过将硅氧烷改性的酚醛树脂发泡技术运用于针刺玻纤毡材料，使改性酚醛树脂以致密泡孔的形式充分固化填充在针刺玻纤毡纤维丝的孔隙间，从而进一步提高了其隔热性能，降低了材料密度，同时硅氧烷改性的酚醛树脂固化后具有比普通酚醛树脂更好的韧性，以及酚醛树脂自身的耐高温、低烟、低毒特性也满足当今材料绿色环保的发展需求。
与大多数隔热防火玻璃纤维毡的制备方法不同，本发明采用自制真空树脂导入装置，适用于黏度较大的硅氧烷改性酚醛发泡树脂(无外加溶剂)原料，在真空条件下从玻纤毡上层导入，充分、均匀填充在玻璃纤维毡的内部，然后采用模压的方式，使硅氧烷改性酚醛树脂原位发泡固化，得到致密多孔，具有优异的防火隔热、低烟、低毒性能的轻质复合材料。
第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
本发明涉及防火隔热毡、涉及一种树脂发泡玻纤毡的制备方法，通过树脂发泡提高了玻纤毡的耐温隔热性，在降低了材料密度的同时保证了一定的强度。同时，本发明提供的树脂发泡玻纤毡的制备方法工艺流程简单，操作方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述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的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的新型防火隔热玻纤毡的制备方法流程图；
图2是本发明实施例提供的制备防火隔热毡所使用的自制树脂真空导入装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型防火隔热玻纤毡的制备方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
如图1所示，本发明实施例提供的新型防火隔热玻纤毡的制备方法包括以下步骤：
S101，毡材料获取：准备同样形状的玻纤毡和滤纸，剪取同玻纤毡同样外形的环形脱模纸；
S102，发泡树脂：取适量硅氧烷改性酚醛发泡树脂，依次加入正戊烷、吐温-80、对甲苯磺酸，混合过程在低温下进行；
S103，浸渍树脂：将滤纸、大孔针刺玻纤毡、环形脱模纸、针刺玻纤毡增强基材依次放入自制树脂真空导入装置，并将硅氧烷改性酚醛发泡树脂导入玻纤毡上层，在真空作用下，将树脂均匀填充玻纤毡；
S104，模压固化：使用与玻纤毡相应形状的模具固定四周，模具上下层施加一定压力，加热固化，得到具有优良隔热性的树脂发泡玻纤毡。
本发明实施例提供的新型防火隔热玻纤毡，使用自制真空导入装置，将硅氧烷改性酚醛发泡树脂充分浸润玻纤毡，放置在模具中低温发泡固化。
本发明实施例利用的树脂真空导入装置的特征在于以布氏漏斗为容器，取同样大小的玻纤毡于漏斗中，在玻纤毡下部、滤纸层上方，叠加两层孔洞较大的针刺毡做缓冲层，以保证改性酚醛发泡树脂充分、均匀浸入玻纤毡中。
本发明实施例使用的树脂为自制硅氧烷改性的酚醛树脂，发泡剂为低沸点溶剂正戊烷，表面活性剂为吐温-80，固化剂为对甲苯磺酸。
本发明实施例增强材料为玻璃纤维针刺毡，厚度为3mm，缓冲层材料为大孔玻璃纤维针刺毡，厚度约5～10mm，发泡固化后，玻纤毡密度约0.1～0.4g/cm3。
本发明实施例玻纤毡浸润树脂前，将大孔针刺玻纤毡周围填充树脂做充分密封，然后放置环形脱模布，保证密封的同时便于将玻纤毡与大孔针刺毡分离，避免试样发生分层。
本发明实施例使用适应玻纤毡形状、四周密封型模具，同时在模具上下施加一定的压力，于60～70℃条件下固化。
二、实施例相关效果的证据。本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。
实施例1
1.树脂配方：硅氧烷改性酚醛树脂(100份)、正戊烷(2份)、吐温-80(8份)、对甲苯磺酸(8份)(质量份数)。
2.实验过程：首先取硅氧烷改性酚醛树脂100份，加入发泡剂(正戊烷)2份后，缓慢搅拌并控制温度，加入表面活性剂(吐温-80)8份，混合均匀，最后加入固化剂(对甲苯磺酸)8份，此时的搅拌要保持低温环境，采用水域或冰箱环境下，然后充分搅拌，避免固化剂颗粒影响树脂发泡。(注：由于发泡剂低沸点、易挥发的特性，本案例后期补充适量发泡剂)。
3.发泡工艺：使用自制树脂真空导入装置吸入混合好的物料，在玻纤毡与滤纸之间垫入两层大孔针刺毡，作为缓冲层，同时在玻纤毡和针刺毡之间夹一层环形脱模纸。发泡温度75℃，时间约20～30min，用模具固定四周与上下面。
4.实验结果：测得发泡后玻纤毡密度(0.13g/cm3)，发泡明显，上下层表面均有一层较厚的树脂，中间层树脂同样较多，且有较多泡孔，树脂包覆了整个玻纤毡。
实施例2
1.树脂配方：硅氧烷改性酚醛树脂(100份)、正戊烷(2份)、吐温-80(8份)、对甲苯磺酸(8份)。
2.实验过程：硅氧烷改性酚醛树脂100份，加入发泡剂(正戊烷)2份后，缓慢搅拌并控制温度，然后加入表面活性剂(吐温-80)8份，混合均匀，最后加入固化剂(对甲苯磺酸)8份，此时的搅拌要保持低温环境，采用水域或冰箱环境下，充分搅拌，避免固化剂颗粒影响树脂发泡。
3.发泡工艺：使用自制树脂真空导入装置吸入物料，在玻纤毡与滤纸之间垫入两层大孔针刺毡，作为缓冲层，发泡温度75℃，发泡时间约20～30min，上下层、四周用模具固定。
4.实验结果：发泡后玻纤毡密度(0.23g/cm3)，发泡致密，上下层均覆盖较厚树脂，中间层树脂同样较多，泡孔明显，玻纤毡的纤维网状结构不明显。
与实施例1相比，实施例2所使用的发泡剂含量小于2份。
实施例3
1.树脂配方：硅氧烷改性酚醛树脂(100份)、正戊烷(2份)、吐温-80(8份)、对甲苯磺酸(8份)。
2.实验过程：硅氧烷改性酚醛树脂100份，加入发泡剂(正戊烷)2份后，缓慢搅拌并控制温度，然后加入表面活性剂(吐温-80)8份，混合均匀，最后加入固化剂(对甲苯磺酸)8份，此时的搅拌要保持低温环境，采用水域或冰箱环境下，然后充分搅拌，避免固化剂颗粒影响树脂发泡。
3.发泡工艺：使用自制树脂真空导入装置吸入混合好的物料，在玻纤毡与滤纸之间垫入两层针刺毡，作为缓冲层，发泡温度75℃，发泡时间约20～30min，上下层、四周用模具固定。
4.实验结果：发泡后玻纤毡密度(0.28g/cm3)，发泡致密，上下层树脂减少，树脂溢出较少，中间层泡孔明显，玻纤毡纤维网状结构不明显。每层一致性较好。
与实施例1～2相比，实施例3增大了模具上下面压力。
实施1～3的导热性能测试结果见表1。
表1导热性能测试结果
Figure BDA0003886461100000081
Figure BDA0003886461100000091
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型防火隔热玻纤毡的制备方法，其特征在于，所述新型防火隔热玻纤毡的制备方法包括：
选用针刺玻纤毡为增强材料，以发泡树脂、发泡剂、表面活性剂、固化剂为填充原料，按照不同的配比混合均匀；利用树脂真空导入装置将树脂充分浸入玻纤毡中，在适当温度下使树脂在玻纤毡内部发泡固化，得到玻纤毡。
2.如权利要求1所述新型防火隔热玻纤毡的制备方法，其特征在于，所述增强材料为玻璃纤维针刺毡，厚度为3mm，缓冲层材料为大孔玻璃纤维针刺毡，厚度为5～10mm；发泡固化后，玻纤毡密度为0.1～0.4g/cm3。
3.如权利要求1所述新型防火隔热玻纤毡的制备方法，其特征在于，所述发泡树脂为硅氧烷改性酚醛发泡树脂，所述发泡剂为正戊烷，所述表面活性剂为吐温-80，所述固化剂为对甲苯磺酸。
4.如权利要求1所述新型防火隔热玻纤毡的制备方法，其特征在于，所述新型防火隔热玻纤毡的制备方法包括以下步骤：
步骤一，毡材料获取：准备同样形状的玻纤毡和滤纸，剪取同玻纤毡同样外形的环形脱模纸；
步骤二，发泡树脂：取适量硅氧烷改性酚醛发泡树脂，依次加入正戊烷、吐温-80、对甲苯磺酸，混合过程在低温下进行；
步骤三，浸渍树脂：将滤纸、大孔针刺玻纤毡、环形脱模纸、针刺玻纤毡增强基材依次放入自制树脂真空导入装置，并将硅氧烷改性酚醛发泡树脂导入玻纤毡上层，在真空作用下，将树脂均匀填充玻纤毡；
步骤四，模压固化：使用与玻纤毡相应形状的模具固定四周，模具上下层施加一定压力，加热固化，得到具有优良隔热性的树脂发泡玻纤毡。
5.如权利要求4所述新型防火隔热玻纤毡的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，以孔隙较小的针刺玻纤毡作增强基材，以孔隙较大的针刺玻纤毡作缓冲层。
6.如权利要求4所述新型防火隔热玻纤毡的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，放入环形脱模纸前，提前涂抹树脂。
7.如权利要求4所述新型防火隔热玻纤毡的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，在玻纤毡浸润树脂前，将大孔针刺玻纤毡周围填充树脂作充分密封后，再放置环形脱模布。
8.如权利要求4所述新型防火隔热玻纤毡的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的自制树脂真空导入装置以布氏漏斗为容器，取同样大小的玻纤毡于漏斗中，在玻纤毡下部、滤纸层上方，叠加两层孔洞较大的针刺毡作为缓冲层。
9.如权利要求4所述新型防火隔热玻纤毡的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，使用适应玻纤毡形状、四周密封型模具，同时在模具上下施加一定的压力，于60～70℃的条件下固化。
10.一种实施如权利要求1～9任意一项所述的新型防火隔热玻纤毡的制备方法制备得到的新型防火隔热玻纤毡。
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