CN117105628B - 一种环保型玻璃棉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃棉技术领域，提出了一种环保型玻璃棉及其制备方法，环保型玻璃棉由玻璃纤维和粘结剂组成，所述玻璃纤维的原料包括以下组分：废玻璃、硼砂、石英砂、纯碱、长石、石灰石；所述粘结剂包括以下重量份组分：18‑30份硅溶胶、1‑4份聚乙烯醇、0.5‑5份羟胺氨苯砜、0.5‑1份表面活性剂、50‑60份水。通过上述技术方案，解决了现有技术中玻璃棉的压缩强度及抗拉强度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃棉技术领域，具体的，涉及一种环保型玻璃棉及其制备方法。
背景技术
玻璃棉是将熔融玻璃离心纤维化并添加粘结剂，通过固化、切裁而形成各种规格玻璃棉制品。玻璃棉内部纤维蓬松交错，存在大量微小的孔隙，是典型的多孔性吸声材料，具有很好的吸声性能，广泛应用在体育馆、车间和道路隔声屏障中。除此之外，玻璃棉还具有防火、保温、易于切割等优良特性。
玻璃棉由玻璃纤维和粘结剂组成，玻璃棉中玻璃纤维脆性大，玻璃纤维之间层间结合力较低，所以玻璃棉存在压缩强度、抗拉强度低的缺点，长期使用很容易损坏，影响使用的寿命，所以需要提高玻璃棉的压缩强度及抗拉强度。
发明内容
本发明提出一种环保型玻璃棉及其制备方法，解决了相关技术中玻璃棉的压缩强度及抗拉强度低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种环保型玻璃棉，由玻璃纤维和粘结剂组成，所述玻璃纤维的原料包括以下组分：废玻璃、硼砂、石英砂、纯碱、长石、石灰石；所述粘结剂包括以下重量份组分：18-30份硅溶胶、1-4份聚乙烯醇、0.5-5份羟胺氨苯砜、0.5-1份表面活性剂、50-60份水。
作为进一步技术方案，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂。
作为进一步技术方案，所述硅溶胶与聚乙烯醇的质量比为18:4-21:1。
作为进一步技术方案，所述硅溶胶与聚乙烯醇的质量比为10:1。
作为进一步技术方案，所述硅溶胶与聚乙烯醇的质量和与羟胺氨苯砜的质量比为22:0.5-5。
作为进一步技术方案，所述硅溶胶与聚乙烯醇的质量和与羟胺氨苯砜的质量比为22:1-4。
作为进一步技术方案，所述硅溶胶与聚乙烯醇的质量和与羟胺氨苯砜的质量比为11:1。
当硅溶胶和聚乙烯醇的质量和与羟胺氨苯砜的质量比为22:1-4时，可以进一步提高粘结剂的粘结性和力学强度，提高玻璃棉的压缩强度和垂直于表面的抗拉强度，当硅溶胶与聚乙烯醇的质量和与羟胺氨苯砜的质量比为11:1时，制得的玻璃纤维的压缩强度和垂直于表面的抗拉强度最高。
作为进一步技术方案，所述玻璃纤维的原料包括以下重量份组分：80-90份废玻璃、5-10份硼砂、10-15份石英砂、2-4份纯碱、6-10份长石、2-4份石灰石。
作为进一步技术方案，所述玻璃纤维的制备方法，包括以下步骤：将玻璃纤维的原料混合后，经熔融离心成纤，得到玻璃纤维。
作为进一步技术方案，所述粘结剂的制备方法为：将硅溶胶、聚乙烯醇、羟胺氨苯砜、表面活性剂和水混合后，得到粘结剂。
作为进一步技术方案，所述粘结剂的制备方法为：
S1、将硅溶胶、羟胺氨苯砜、表面活性剂和水混合后，得到混合物；
S2、向混合物中加入聚乙烯醇，混合后，得到粘结剂。
本发明还包括一种环保型玻璃棉的制备方法，包括以下步骤：将粘结剂喷射到玻璃纤维表面，固化，切割，得到玻璃棉。
作为进一步技术方案，所述粘结剂的用量为玻璃纤维质量的6%-10%。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中玻璃纤维以废玻璃为主要原料，不仅节约了资源，保护了环境，还降低了生产的成本。现有技术中硅溶胶和聚乙烯醇组成的混合胶虽然能提高粘结剂强度，但其稳定性差，并且应用到玻璃棉中，对玻璃棉抗压强度和压缩强度的增强作用较弱，而羟胺氨苯砜的添加可以与硅溶胶和聚乙烯醇协同，提高硅溶胶和聚乙烯醇混合胶的稳定性和粘结剂的强度，从而提高了玻璃棉的压缩强度和垂直于表面的抗压强度。
2、本发明通过限定粘结剂制备中羟胺氨苯砜、聚乙烯醇的先后混合顺序，可以进一步提高玻璃棉的压缩强度和垂直于表面的抗压强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
下述实施例及对比例中：
硅溶胶中二氧化硅的质量含量为40%；
NP-10非离子表面活性剂、NP-15非离子表面活性剂、AEO-7非离子表面活性剂均购自广州中鸿化工有限公司；
废玻璃中主要成分为71.4％SiO2、8.7％CaO和15.1％Na2O；
长石为钠长石，货号31，购自灵寿县新辉矿业加工厂。
实施例1
环保型玻璃棉的制备方法，包括以下步骤：
S1、将80份废玻璃、5份硼砂、10份石英砂、2份纯碱、6份长石和2份石灰石混合均匀后，在1500℃熔融，将熔融液在四辊离心机中，以7500r/min的转速离心成纤，得到玻璃纤维；
S2、将20份硅溶胶、2份羟胺氨苯砜、0.5份NP-10非离子表面活性剂和50份水混合后得到混合物；
S3、向混合物中加入2份聚乙烯醇混合后，得到粘结剂；
S4、将粘结剂喷射到玻璃纤维表面，收集固化，成型，切割，得到环保型玻璃棉；其中粘结剂的使用量为玻璃纤维质量的6%。
实施例2
环保型玻璃棉的制备方法，包括以下步骤：
S1、将85份废玻璃、8份硼砂、12份石英砂、3份纯碱、7份长石和3份石灰石混合均匀后，在1500℃熔融，将熔融液在四辊离心机中，以7500r/min的转速离心成纤，得到玻璃纤维；
S2、将25份硅溶胶、2.5份羟胺氨苯砜、0.8份表NP-15非离子表面活性剂和55份水混合后得到混合物；
S3、向混合物中加入2.5份聚乙烯醇混合后，得到粘结剂；
S4、将粘结剂喷射到玻璃纤维表面，收集固化，成型，切割，得到环保型玻璃棉；其中粘结剂的使用量为玻璃纤维质量的8%。
实施例3
环保型玻璃棉的制备方法，包括以下步骤：
S1、将90份废玻璃、10份硼砂、15份石英砂、4份纯碱、10份长石和4份石灰石混合均匀后，在1500℃熔融，将熔融液在四辊离心机中，以7500r/min的转速离心成纤，得到玻璃纤维；
S2、将30份硅溶胶、3份羟胺氨苯砜、1份AEO-7非离子表面活性剂和60份水混合后得到混合物；
S3、向混合物中加入3份聚乙烯醇混合后，得到粘结剂；
S4、将粘结剂喷射到玻璃纤维表面，收集固化，成型，切割，得到环保型玻璃棉；其中粘结剂的使用量为玻璃纤维质量的10%。
实施例4
与实施例1相比，实施例4的不同之处在于，21份硅溶胶、1份聚乙烯醇。
实施例5
与实施例1相比，实施例5的不同之处在于，18份硅溶胶、4份聚乙烯醇。
实施例6
与实施例1相比，实施例6的不同之处在于，1份羟胺氨苯砜。
实施例7
与实施例1相比，实施例7的不同之处在于，4份羟胺氨苯砜。
实施例8
与实施例1相比，实施例8的不同之处在于，0.5份羟胺氨苯砜。
实施例9
与实施例1相比，实施例9的不同之处在于，5份羟胺氨苯砜。
实施例10
环保型玻璃棉的制备方法，包括以下步骤：
S1、玻璃纤维的制备同实施例1；
S2、将20份硅溶胶、2份羟胺氨苯砜、2份聚乙烯醇、0.5份NP-10非离子表面活性剂和50份水混合后得到粘结剂；
S3、将粘结剂喷射到玻璃纤维表面，收集固化，成型，切割，得到环保型玻璃棉；其中粘结剂的使用量为玻璃纤维质量的6%。
实施例11
环保型玻璃棉的制备方法，包括以下步骤：
S1、玻璃纤维的制备同实施例1；
S2、将20份硅溶胶、2份聚乙烯醇、0.5份NP-10非离子表面活性剂和50份水混合后得到混合物；
S3、向混合物中加入2份羟胺氨苯砜混合后，得到粘结剂；
S4、将粘结剂喷射到玻璃纤维表面，收集固化，成型，切割，得到环保型玻璃棉；其中粘结剂的使用量为玻璃纤维质量的6%。
对比例1
与实施例1相比，对比例1不添加羟胺氨苯砜，其他与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，对比例2将羟胺氨苯砜替换成等量的乙二胺四乙酸，其他与实施例1相同。
试验例
将实施例1-11及对比例1-2中环保型玻璃棉分别制成尺寸为200mm×600mm×100mm的试样，参考GB/T25975-2018《建筑外墙外保温用岩棉制品》中的方法测定试样的压缩强度及垂直于表面的抗拉强度，测定结果如表1所示。
表1实施例1-11及对比例1-2中玻璃棉性能测试结果
由表1可知，与实施例1相比，实施例4-5改变硅溶胶和聚乙烯醇的质量比，结果实施例4-5中玻璃棉的压缩强度和垂直于表面的抗拉强度均低于实施例1，说明当硅溶胶和聚乙烯醇的质量比为10:1时，能进一步提高玻璃棉的压缩强度和垂直于表面的抗拉强度。
与实施例1相比，对比例1不添加羟胺氨苯砜，对比例2将羟胺氨苯砜替换成等量的乙二胺四乙酸，结果对比例1-2中玻璃棉的压缩强度和垂直于表面的抗拉强度均低于实施例1，说明在粘结剂中添加羟胺氨苯砜，能提高玻璃棉的压缩强度和垂直于表面的抗拉强度。
与实施例1相比，实施例8中硅溶胶和聚乙烯醇的质量和与羟胺氨苯砜的质量比为22:0.5实施例9中硅溶胶和聚乙烯醇的质量和与羟胺氨苯砜的质量比为22:5，实施例6中硅溶胶和聚乙烯醇的质量和与羟胺氨苯砜的质量比为22:1，实施例7中硅溶胶和聚乙烯醇的质量和与羟胺氨苯砜的质量比为22:4，结果实施例6-9中玻璃棉的压缩强度和垂直于表面的抗拉强度均低于实施例1，并且实施例8-9中玻璃棉的压缩强度和垂直于表面的抗拉强度均低于实施例6-7，说明当硅溶胶和聚乙烯醇的质量和与羟胺氨苯砜的质量比为22:1-4时，能进一步提高玻璃棉的压缩强度和垂直于表面的抗拉强度，当硅溶胶和聚乙烯醇的质量和与羟胺氨苯砜的质量比为11:1时，玻璃棉的压缩强度和垂直于表面的抗拉强度最高。
与实施例1相比，实施例9直接将粘结剂各组分混合，实施例10中粘结剂将除羟胺氨苯砜的物质混合后，再加入羟胺氨苯砜，结果实施例9-10中玻璃棉的压缩强度和垂直于表面的抗拉强度均低于实施例1，说明先将除聚乙烯醇的组分混合后，再加入聚乙烯醇混合得到的粘结剂，喷射到玻璃纤维上，能进一步提高玻璃棉压缩强度和垂直于表面的抗拉强度。
以上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)
1.一种环保型玻璃棉，由玻璃纤维和粘结剂组成，其特征在于，所述玻璃纤维的原料包括以下组分：废玻璃、硼砂、石英砂、纯碱、长石、石灰石；所述粘结剂包括以下重量份组分：18-30份硅溶胶、1-4份聚乙烯醇、0.5-5份羟胺氨苯砜、0.5-1份表面活性剂、50-60份水。
2.根据权利要求1所述的一种环保型玻璃棉，其特征在于，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂。
3.根据权利要求1所述的一种环保型玻璃棉，其特征在于，所述硅溶胶与聚乙烯醇的质量比为18:4-21:1。
4.根据权利要求1所述的一种环保型玻璃棉，其特征在于，所述硅溶胶与聚乙烯醇的质量和与羟胺氨苯砜的质量比为22:0.5-5。
5.根据权利要求1所述的一种环保型玻璃棉，其特征在于，所述玻璃纤维的原料包括以下重量份组分：80-90份废玻璃、5-10份硼砂、10-15份石英砂、2-4份纯碱、6-10份长石、2-4份石灰石。
6.根据权利要求5所述的一种环保型玻璃棉，其特征在于，所述玻璃纤维的制备方法，包括以下步骤：将玻璃纤维的原料混合后，经熔融离心成纤，得到玻璃纤维。
7.根据权利要求1所述的一种环保型玻璃棉，其特征在于，所述粘结剂的制备方法为：将硅溶胶、聚乙烯醇、羟胺氨苯砜、表面活性剂和水混合后，得到粘结剂。
8.根据权利要求7所述的一种环保型玻璃棉，其特征在于，所述粘结剂的制备方法为：
S1、将硅溶胶、羟胺氨苯砜、表面活性剂和水混合后，得到混合物；
S2、向混合物中加入聚乙烯醇，混合后，得到粘结剂。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种环保型玻璃棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将粘结剂喷射到玻璃纤维表面，固化，切割，得到玻璃棉。
10.根据权利要求9所述的一种环保型玻璃棉的制备方法，其特征在于，所述粘结剂的用量为玻璃纤维质量的6%-10%。
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