CN117162601A - 一种利用废弃物生产的岩棉板及其制备方法 - Google Patents

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本发明涉及岩棉板生产技术领域,提出了一种利用废弃物生产的岩棉板及其制备方法,包括由上至下依次设置的防水岩棉层和抗拉岩棉层;所述防水岩棉层包括以下重量份的组分:岩棉纤维20‑30份、废陶瓷粉70‑80份、第一二氧化硅4‑6份、环氧树脂4‑6份、硅烷偶联剂0.1‑0.3份;所述抗拉岩棉层包括以下重量份的组分:岩棉纤维70‑80份、废陶瓷粉20‑30份、第二二氧化硅8‑10份、丙烯酸树脂8‑10份、硅烷偶联剂0.1‑0.3份;所述第一二氧化硅、所述第二二氧化硅各自独立地选自气相二氧化硅或沉淀二氧化硅。通过上述技术方案,解决了现有技术中的岩棉板易吸潮、抗拉强度较低的问题。

Description

一种利用废弃物生产的岩棉板及其制备方法
技术领域
本发明涉及岩棉板生产技术领域,具体的,涉及一种利用废弃物生产的岩棉板及其制备方法。
背景技术
岩棉板是以天然岩石为主要原料,经过高温熔融、纤维化等工艺加工而成的一种板材。岩棉板具有保温、隔音、防火、耐腐蚀等优点,被广泛应用于建筑领域。但岩棉板易吸潮,一旦吸潮就会降低其保温隔热性能。此外,岩棉板的抗拉强度较低,严重影响了其使用寿命和性能稳定性。因此,亟需对岩棉板的生产制备方法进行深入探究。
废弃陶瓷属于不可降解材料,通常被当作建筑垃圾丢弃填埋。废弃陶瓷与岩棉板的组分较为接近,倘若用于岩棉板的生产,既有利于降低岩棉板的生产成本,又能合理处理陶瓷废弃物,最大限度地实现废弃物的资源化利用。因此,研究一种经济高效、能实现废弃物资源化处理的高质量岩棉板制备方法具有重要意义。
发明内容
本发明提出一种利用废弃物生产的岩棉板及其制备方法,解决了相关技术中岩棉板易吸潮、抗拉强度较低的问题。
本发明的技术方案如下:
本发明提出一种利用废弃物生产的岩棉板,包括由上至下依次设置的防水岩棉层和抗拉岩棉层;
所述防水岩棉层包括以下重量份的组分:岩棉纤维20-30份、废陶瓷粉70-80份、第一二氧化硅4-6份、环氧树脂4-6份、硅烷偶联剂0.1-0.3份;
所述抗拉岩棉层包括以下重量份的组分:岩棉纤维70-80份、废陶瓷粉20-30份、第二二氧化硅8-10份、丙烯酸树脂8-10份、硅烷偶联剂0.1-0.3份;
所述第一二氧化硅、所述第二二氧化硅各自独立地选自气相二氧化硅或沉淀二氧化硅。
作为进一步的技术方案,所述防水岩棉层的厚度小于所述抗拉岩棉层的厚度。
作为进一步的技术方案,所述防水岩棉层的厚度与所述抗拉岩棉层的厚度比为1:1.5-4。
作为进一步的技术方案,所述第一二氧化硅为气相二氧化硅,所述第二二氧化硅为沉淀二氧化硅。
作为进一步的技术方案,所述硅烷偶联剂为KH550、KH580、KH602的一种或多种。
作为进一步的技术方案,所述废陶瓷粉的粒径为300-400目。
作为进一步的技术方案,所述岩棉纤维的长度为1-3mm。
本发明还提出了所述利用废弃物生产的岩棉板的制备方法,包括以下步骤:
S1、制备防水岩棉层浆料:将废陶瓷粉和第一二氧化硅混合均匀,得到混合粉体,将混合粉体包覆于岩棉纤维表面,加热熔结,得到第一改性岩棉纤维,将环氧树脂溶于水,加入所述改性岩棉纤维和硅烷偶联剂,混合均匀,得到防水岩棉层浆料;
S2、制备抗拉岩棉层浆料:将废陶瓷粉和第二二氧化硅混合均匀,得到混合粉体,将混合粉体包覆于岩棉纤维表面,加热熔结,得到第二改性岩棉纤维,将丙烯酸树脂溶于水,加入所述第二改性岩棉纤维和硅烷偶联剂,混合均匀,得到抗拉岩棉层浆料;
S3、成型:将所述防水岩棉层浆料和所述抗拉岩棉层浆料先后注入模具中,烘干,热压成型,脱模,得到岩棉板。
作为进一步的技术方案,步骤S3中,所述热压成型时的温度为260-300℃,压力为8-10MPa,时间为1-2h。
本发明还提出了所述利用废弃物生产的岩棉板在建筑领域中的应用。
本发明的工作原理及有益效果为:
1、本发明中,岩棉板包括防水岩棉层和抗拉岩棉层,其中,通过改变防水岩棉层和抗拉岩棉层中岩棉纤维和废陶瓷粉的质量比,既增强了岩棉板的防潮能力,又提高了岩棉板的抗拉强度。此外,气相二氧化硅或沉淀二氧化硅,一方面可以均匀分散于岩棉纤维四周,提高岩棉纤维的防潮能力和抗拉强度,另一方面可增强环氧树脂和丙烯酸树脂的粘结效果,使防水岩棉层和抗拉岩棉层紧密结合,从而整体增强岩棉板的防潮能力和抗拉强度。
2、本发明中,当防水岩棉层的厚度小于抗拉岩棉层的厚度时,岩棉板在拥有良好防潮能力的同时,还具有更高的抗拉强度。当防水岩棉层的厚度与抗压岩棉层的厚度比为1:1.5-4时,能进一步提高岩棉板的抗拉强度。
3、本发明中,在制备防水岩棉层浆料和抗拉岩棉层浆料时,先将废陶瓷粉和二氧化硅混合均匀,再包覆于岩棉纤维表面,这有利于避免废陶瓷粉和二氧化硅团聚,促进废陶瓷粉和二氧化硅均匀分散于岩棉纤维表面,从而进一步增强岩棉板的防潮能力和抗拉强度。
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。
下述实施例和对比例中,如无特殊说明,岩棉纤维的平均长度为2mm,废陶瓷粉的平均粒径为300目,气相二氧化硅的型号为ZB-A200,沉淀二氧化硅的型号为ZB-2000,环氧树脂的型号为CYD-011,丙烯酸树脂的型号为CFW-905,硅烷偶联剂为KH580。
实施例1
一种利用废弃物生产的岩棉板的制备方法,包括以下步骤:
S1、制备防水岩棉层浆料:按重量份计,将废陶瓷粉70份和气相二氧化硅4份球磨混合均匀,得到混合粉体,将混合粉体包覆于岩棉纤维表面,岩棉纤维的重量份数为20份,加热熔结,得到第一改性岩棉纤维,将环氧树脂4份溶于水30份,加入改性岩棉纤维和硅烷偶联剂0.1份,混合均匀,得到防水岩棉层浆料;
S2、制备抗拉岩棉层浆料:按重量份计,将废陶瓷粉20份和气相二氧化硅8份球磨混合均匀,得到混合粉体,将混合粉体包覆于岩棉纤维表面,岩棉纤维的重量份数为70份,加热熔结,得到第二改性岩棉纤维,将丙烯酸树脂8份溶于水30份,加入第二改性岩棉纤维和硅烷偶联剂0.1份,混合均匀,得到抗拉岩棉层浆料;
S3、成型:将防水岩棉层浆料和抗拉岩棉层浆料先后注入模具中,烘干,热压成型,脱模,得到岩棉板,热压成型时的温度为260℃,压力为8MPa,时间为2h;
其中,防水岩棉层的厚度为12mm,抗拉岩棉层的厚度为18mm。
实施例2
一种利用废弃物生产的岩棉板的制备方法,包括以下步骤:
S1、制备防水岩棉层浆料:按重量份计,将废陶瓷粉75份和气相二氧化硅5份球磨混合均匀,得到混合粉体,将混合粉体包覆于岩棉纤维表面,岩棉纤维的重量份数为25份,加热熔结,得到第一改性岩棉纤维,将环氧树脂5份溶于水35份,加入改性岩棉纤维和硅烷偶联剂0.2份,混合均匀,得到防水岩棉层浆料;
S2、制备抗拉岩棉层浆料:按重量份计,将废陶瓷粉25份和气相二氧化硅9份球磨混合均匀,得到混合粉体,将混合粉体包覆于岩棉纤维表面,岩棉纤维的重量份数为75份,加热熔结,得到第二改性岩棉纤维,将丙烯酸树脂9份溶于水35份,加入第二改性岩棉纤维和硅烷偶联剂0.2份,混合均匀,得到抗拉岩棉层浆料;
S3、成型:将防水岩棉层浆料和抗拉岩棉层浆料先后注入模具中,烘干,热压成型,脱模,得到岩棉板,热压成型时的温度为280℃,压力为9MPa,时间为1.5h;
其中,防水岩棉层的厚度为7.5mm,抗拉岩棉层的厚度为22.5mm。
实施例3
一种利用废弃物生产的岩棉板的制备方法,包括以下步骤:
S1、制备防水岩棉层浆料:按重量份计,将废陶瓷粉80份和气相二氧化硅6份球磨混合均匀,得到混合粉体,将混合粉体包覆于岩棉纤维表面,岩棉纤维的重量份数为30份,加热熔结,得到第一改性岩棉纤维,将环氧树脂6份溶于水40份,加入改性岩棉纤维和硅烷偶联剂0.3份,混合均匀,得到防水岩棉层浆料;
S2、制备抗拉岩棉层浆料:按重量份计,将废陶瓷粉30份和气相二氧化硅10份球磨混合均匀,得到混合粉体,将混合粉体包覆于岩棉纤维表面,岩棉纤维的重量份数为80份,加热熔结,得到第二改性岩棉纤维,将丙烯酸树脂10份溶于水40份,加入第二改性岩棉纤维和硅烷偶联剂0.3份,混合均匀,得到抗拉岩棉层浆料;
S3、成型:将防水岩棉层浆料和抗拉岩棉层浆料先后注入模具中,烘干,热压成型,脱模,得到岩棉板,热压成型时的温度为300℃,压力为10MPa,时间为1h;
其中,防水岩棉层的厚度为6mm,抗拉岩棉层的厚度为24mm。
实施例4
本实施例与实施例3的区别仅在于,本实施例中防水岩棉层的厚度为15mm,抗拉岩棉层的厚度为15mm。
实施例5
本实施例与实施例3的区别仅在于,本实施例中防水岩棉层的厚度为18mm,抗拉岩棉层的厚度为12mm。
实施例6
本实施例与实施例3的区别仅在于,本实施例中防水岩棉层的厚度为13.5mm,抗拉岩棉层的厚度为16.5mm。
实施例7
本实施例与实施例3的区别仅在于,本实施例中防水岩棉层的厚度为4.5mm,抗拉岩棉层的厚度为25.5mm。
实施例8
本实施例与实施例1的区别仅在于,步骤S1中,将气相二氧化硅替换为等量的沉淀二氧化硅。
实施例9
本实施例与实施例1的区别仅在于,步骤S2中,将气相二氧化硅替换为等量的沉淀二氧化硅。
实施例10
本实施例与实施例1的区别仅在于,分别将步骤S1和S2中的气相二氧化硅替换为等量的沉淀二氧化硅。
对比例1
一种利用废弃物生产的岩棉板的制备方法,包括以下步骤:
S1、制浆:向水80份中加入岩棉纤维110份、废陶瓷粉110份、气相二氧化硅16份、环氧树脂6份、丙烯酸树脂10份、硅烷偶联剂0.6份,混合均匀,得到浆料;
S2、成型:将防水岩棉层浆料和抗拉岩棉层浆料先后注入模具中,烘干,热压成型,脱模,得到岩棉板,热压成型时的温度为300℃,压力为10MPa,时间为1h。
对比例2
本对比例与实施例3的区别仅在于,步骤S1中,废陶瓷粉的重量份数为30份。
对比例3
本对比例与实施例3的区别仅在于,步骤S2中,废陶瓷粉的重量份数为80份。
对实施例1-10和对比例1-3制备得到的岩棉板进行如下性能测试:
①体积吸水率:根据GB/T 5480-2017《矿物棉及其制品试验方法》测定岩棉板的体积吸水率;
②垂直于表面抗拉强度:根据GB/T 30804-2014《建筑用绝热制品 垂直于表面抗拉强度的测定》测定岩棉板的抗拉强度。
测试结果如下表1所示。
表1岩棉板性能测试结果
由表中数据可知,本发明制备得到的岩棉板具有良好的体积吸水率和抗拉强度,表现出了优异的防潮性能和抗拉性能,能够满足实际生活生产的需要。实施例3与实施例4-5对比表明,当防水岩棉层的厚度小于抗拉岩棉层的厚度时,岩棉板在拥有良好防潮能力的同时,还具有更高的抗拉强度。实施例3与实施例6-7对比表明,当防水岩棉层的厚度与抗压岩棉层的厚度比为1:1.5-4时,能进一步提高岩棉板的抗拉强度。实施例9与实施例1、8、10对比表明,在防水岩棉层中加入气相二氧化硅、抗拉岩棉层中加入沉淀二氧化硅,可进一步提高岩棉板的防潮能力和抗拉强度。
实施例3和对比例1对比表明,本发明中通过分层制备岩棉板,显著提高了岩棉板整体的防潮能力和拉伸强度。实施例3和对比例2-3对比表明,本发明中通过改变防水岩棉层和抗拉岩棉层中岩棉纤维和废陶瓷粉的质量比,可使岩棉板在拥有良好防潮能力的同时,还具有更高的抗拉强度。
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)

1.一种利用废弃物生产的岩棉板,其特征在于,包括由上至下依次设置的防水岩棉层和抗拉岩棉层;
所述防水岩棉层包括以下重量份的组分:岩棉纤维20-30份、废陶瓷粉70-80份、第一二氧化硅4-6份、环氧树脂4-6份、硅烷偶联剂0.1-0.3份;
所述抗拉岩棉层包括以下重量份的组分:岩棉纤维70-80份、废陶瓷粉20-30份、第二二氧化硅8-10份、丙烯酸树脂8-10份、硅烷偶联剂0.1-0.3份;
所述第一二氧化硅、所述第二二氧化硅各自独立地选自气相二氧化硅或沉淀二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的一种利用废弃物生产的岩棉板,其特征在于,所述防水岩棉层的厚度小于所述抗拉岩棉层的厚度。
3.根据权利要求2所述的一种利用废弃物生产的岩棉板,其特征在于,所述防水岩棉层的厚度与所述抗拉岩棉层的厚度比为1:1.5-4。
4.根据权利要求1所述的一种利用废弃物生产的岩棉板,其特征在于,所述第一二氧化硅为气相二氧化硅,所述第二二氧化硅为沉淀二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的一种利用废弃物生产的岩棉板,其特征在于,所述硅烷偶联剂为KH550、KH580、KH602的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种利用废弃物生产的岩棉板,其特征在于,所述废陶瓷粉的粒径为300-400目。
7.根据权利要求1所述的一种利用废弃物生产的岩棉板,其特征在于,所述岩棉纤维的长度为1-3mm。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的利用废弃物生产的岩棉板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、制备防水岩棉层浆料:将废陶瓷粉和第一二氧化硅混合均匀,得到混合粉体,将混合粉体包覆于岩棉纤维表面,加热熔结,得到第一改性岩棉纤维,将环氧树脂溶于水,加入所述改性岩棉纤维和硅烷偶联剂,混合均匀,得到防水岩棉层浆料;
S2、制备抗拉岩棉层浆料:将废陶瓷粉和第二二氧化硅混合均匀,得到混合粉体,将混合粉体包覆于岩棉纤维表面,加热熔结,得到第二改性岩棉纤维,将丙烯酸树脂溶于水,加入所述第二改性岩棉纤维和硅烷偶联剂,混合均匀,得到抗拉岩棉层浆料;
S3、成型:将所述防水岩棉层浆料和所述抗拉岩棉层浆料先后注入模具中,烘干,热压成型,脱模,得到岩棉板。
9.根据权利要求8所述的一种利用废弃物生产的岩棉板的制备方法,其特征在于,步骤S3中,所述热压成型时的温度为260-300℃,压力为8-10MPa,时间为1-2h。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的一种利用废弃物生产的岩棉板或权利要求8-9所述制备方法得到的岩棉板在建筑领域中的应用。
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