一种轻质纤维隔热板及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种轻质纤维隔热板及其制备方法。


背景技术：

[0002]
轻质纤维隔热板可广泛应用于石化、冶金、电力、运输和建筑行业，用于窑炉背衬保温、车辆隔板和防火隔墙等等。目前传统的轻质隔热材料包括陶瓷纤维制品和硅酸钙制品，产品的体积密度一般都在220kg/m3以上，在运输和建筑行业应用时，存在能源浪费大、施工不方便的问题。
[0003]
公开号为cn102985388a的中国专利公开了一种轻质隔热板材，其包括耐高温生物可溶性无机纤维、膨胀珍珠岩、粘合剂和任选地常规耐高温无机纤维。进一步提供了用于制备轻质纤维高温隔热板的方法，包括：(a)提供包含以下的含水浆料：约15％～约90％耐高温生物可溶性无机纤维、约10％～约80％膨胀珍珠岩、按重量计0％～约50％有机粘合剂或0％～约20％无机粘合剂中的至少一种和任选地0％～约70％常规耐高温纤维；(b)通过将所述含水浆料沉积到基底上形成轻质纤维隔热板；(c)使基底上的浆料部分脱水以形成纤维层；(d)将纤维层干燥至不大于约5％重量的含水量。这种轻质纤维隔热板的导热性能和力学性能均有待于提高，且体积密度不够小。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种轻质纤维隔热板及其制备方法，本发明提供的轻质纤维隔热板可以在体积密度较小的情况下，获得较优的导热性能和力学性能。
[0005]
本发明提供了一种轻质纤维隔热板，按重量份数计包括：
[0006][0007]
所述结合剂包括有机结合剂和无机结合剂。
[0008]
优选的，所述无机纤维选自玻璃纤维、硅酸铝纤维、硅酸镁纤维和晶体氧化铝纤维中的一种或几种。
[0009]
优选的，所述膨胀珍珠岩堆积密度为70～150kg/m3。
[0010]
优选的，所述有机结合剂选自预糊化淀粉、纤维素和柔性丙烯酸酯乳液中的一种；
[0011]
所述无机结合剂选自硅溶胶或水玻璃；
[0012]
所述有机结合剂和无机结合剂的质量比为1：3。
[0013]
优选的，所述发泡剂选自十二烷基硫酸钠或松香皂。
[0014]
本发明还提供了一种上文所述轻质纤维隔热板的制备方法，包括以下步骤：
[0015]
a)将无机纤维、膨胀珍珠岩、有机结合剂和水搅拌混合，得到第一浆料；
[0016]
b)将发泡后的发泡剂与所述第一浆料搅拌混合，得到第二浆料；
[0017]
c)将所述第二浆料与无机结合剂搅拌混合，得到第三浆料；
[0018]
d)将所述第三浆料脱水成型，干燥后，得到轻质纤维隔热板。
[0019]
优选的，步骤a)中，所述第一浆料的固含量为20wt％～30wt％；
[0020]
所述搅拌的速度为400～600rpm；所述搅拌混合的时间为10～15min。
[0021]
优选的，步骤b)中，所述搅拌的速度为200～400rpm；所述搅拌混合的时间为4～6min。
[0022]
优选的，步骤c)中，所述搅拌的速度为200～400rpm；所述搅拌混合的时间为3～5min。
[0023]
优选的，步骤d)中，所述脱水成型在成型网中进行；
[0024]
所述干燥的温度为90～120℃。
[0025]
本发明提供了一种轻质纤维隔热板，按重量份数计包括：无机纤维20～70份；膨胀珍珠岩20～70份；结合剂8～10份；发泡剂0.5～2份；所述结合剂包括有机结合剂和无机结合剂。本发明提供的轻质纤维隔热板在各组分的协同作用下，可以在体积密度较小的情况下，获得较优的导热性能和力学性能。实验结果表明，本发明制备的轻质纤维隔热板容重小，导热系数不超过0.08w/(m
·
k)，绝热效果优异；烧后耐压强度不低于50kpa，力学性能较优。
具体实施方式
[0026]
下面将结合本发明实施例，对本发明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。
[0027]
本发明提供了一种轻质纤维隔热板，按重量份数计包括：
[0028][0029]
所述结合剂包括有机结合剂和无机结合剂。
[0030]
本发明提供的轻质纤维隔热板包括20～70重量份的无机纤维。在本发明的某些实施例中，所述无机纤维的重量份数为20份、45份、50份或70份。在本发明的某些实施例中，所述无机纤维选自玻璃纤维、硅酸铝纤维、硅酸镁纤维和晶体氧化铝纤维中的一种或几种。
[0031]
在本发明的某些实施例中，所述玻璃纤维的纤维直径为5～8μm，所述玻璃纤维的长度为5～10mm。在某些实施例中，所述玻璃纤维的纤维直径为5μm，所述玻璃纤维的长度为8mm。
[0032]
在本发明的某些实施例中，所述硅酸铝纤维中，al2o3的含量为40wt％～55wt％，sio2的含量为45wt％～60wt％。在某些实施例中，所述硅酸铝纤维中，al2o3的含量为
42wt％，sio2的含量为57wt％。在本发明的某些实施例中，所述硅酸铝纤维的纤维直径为2～5μm。在某些实施例中，所述硅酸铝纤维的纤维直径为2μm。
[0033]
在本发明的某些实施例中，所述硅酸镁纤维中，sio2的含量为66wt％～86wt％，mgo的含量为14wt％～34wt％。在某些实施例中，所述硅酸镁纤维中，sio2的含量为66wt％，mgo的含量为33wt％。在本发明的某些实施例中，所硅酸镁纤维的纤维直径为3～5μm。在某些实施例中，所硅酸镁纤维的纤维直径为5μm。
[0034]
在本发明的某些实施例中，所述晶体氧化铝纤维中，al2o3的含量为72wt％～90wt％，sio2的含量为10wt％～28wt％。在某些实施例中，所述晶体氧化铝纤维中，al2o3的含量为75wt％，sio2的含量为24.5wt％。在本发明的某些实施例中，所晶体氧化铝纤维的纤维直径为3～5μm。在某些实施例中，所晶体氧化铝纤维的纤维直径为4μm。
[0035]
本发明提供的轻质纤维隔热板还包括20～70重量份的膨胀珍珠岩。在本发明的某些实施例中，所述膨胀珍珠岩的的重量份数为70份、45份、40份或20份。在本发明的某些实施例中，所述膨胀珍珠岩堆积密度为70～150kg/m3。在某些实施例中，所述膨胀珍珠岩堆积密度为70kg/m3、100kg/m3或150kg/m3。
[0036]
本发明提供的轻质纤维隔热板还包括8～10重量份结合剂，所述结合剂包括有机结合剂和无机结合剂。在本发明的某些实施例中，所述结合剂的重量份数为9.5份、8份或10份。
[0037]
在本发明的某些实施例中，所述有机结合剂选自预糊化淀粉、纤维素和柔性丙烯酸酯乳液中的一种。
[0038]
在本发明的某些实施例中，所述预糊化淀粉的有效成分含量≥99wt％。在某些实施例中，所述预糊化淀粉购自于山东嘉和节能材料有限公司。在某些实施例中，所述预糊化淀粉的有效成分含量为99wt％。
[0039]
在本发明的某些实施例中，所述纤维素的有效成分含量≥96wt％。在某些实施例中，所述纤维素的有效成分含量为97wt％。在某些实施例中，所述预糊化淀粉购自于文安县中德化工有限公司。
[0040]
在本发明的某些实施例中，所述柔性丙烯酸酯乳液的玻璃化温度为-8～-15℃，浓度为40wt％～50wt％。在某些实施例中，所述柔性丙烯酸酯乳液的玻璃化温度为-12℃，浓度为42wt％。在某些实施例中，所述柔性丙烯酸酯乳液购自于烟台万华聚氨酯股份有限公司。
[0041]
在本发明的某些实施例中，所述无机结合剂选自硅溶胶或水玻璃。
[0042]
在本发明的某些实施例中，所述硅溶胶的有效成分含量为30wt％～40wt％，ph值为8～10。在某些实施例中，所述硅溶胶的有效成分含量为30wt％、35wt％或40wt％，ph值为8、9或10。在某些实施例中，所述硅溶胶购自于济南弘文化工有限公司。
[0043]
在本发明的某些实施例中，所述水玻璃的有效成分含量为40wt％～50wt％，ph值为9～10。在某些实施例中，所述水玻璃的有效成分含量为40wt％，ph值为9。在某些实施例中，所述水玻璃购自于济南盛意隆化工科技有限公司。
[0044]
在本发明的某些实施例中，所述有机结合剂和无机结合剂的质量比为1：3。
[0045]
本发明提供的轻质纤维隔热板还包括0.5～2重量份发泡剂。在本发明的某些实施例中，所述发泡剂的重量份数为0.5份、2份或1份。
[0046]
在本发明的某些实施例中，所述发泡剂选自十二烷基硫酸钠或松香皂。
[0047]
在本发明的某些实施例中，所述十二烷基硫酸钠的有效成分含量≥90wt％，ph值为7.5～9.5。在某些实施例中，所述十二烷基硫酸钠的有效成分含量为90wt％或92wt％，ph值为8或9.5。在某些实施例中，所述十二烷基硫酸钠购自于上海优杨实业公司。
[0048]
在本发明的某些实施例中，所述松香皂购自于黎阳化工有限公司。
[0049]
本发明还提供了一种上文所述的轻质纤维隔热板的制备方法，包括以下步骤：
[0050]
a)将无机纤维、膨胀珍珠岩、有机结合剂和水搅拌混合，得到第一浆料；
[0051]
b)将发泡后的发泡剂与所述第一浆料搅拌混合，得到第二浆料；
[0052]
c)将所述第二浆料与无机结合剂搅拌混合，得到第三浆料；
[0053]
d)将所述第三浆料脱水成型，干燥后，得到轻质纤维隔热板。
[0054]
本发明提供的轻质纤维隔热板的制备方法中，采用的原料的组分和配比同上，在此不再赘述。
[0055]
本发明先将无机纤维、膨胀珍珠岩、有机结合剂和水搅拌混合，得到第一浆料。
[0056]
在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的温度为室温。在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的速度为400～600rpm。在某些实施例中，所述搅拌混合的速度为400rpm、500rpm或600rpm。在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的时间为10～15min。在某些实施例中，所述搅拌混合的时间为15min、12min或10min。
[0057]
在本发明的某些实施例中，所述第一浆料的固含量为20wt％～30wt％。在某些实施例中，所述第一浆料的固含量为20wt％、25wt％或30wt％。
[0058]
得到第一浆料后，将发泡后的发泡剂与所述第一浆料搅拌混合，得到第二浆料。
[0059]
在本发明的某些实施例中，所述发泡后的发泡剂按照以下方法进行制备：
[0060]
向发泡机中加入发泡剂，进行发泡操作，得到发泡后的发泡剂。
[0061]
本发明对所述发泡操作并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的发泡操作即可。
[0062]
在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的温度为室温。在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的速度为200～400rpm。在某些实施例中，所述搅拌混合的速度为200rpm、300rpm或400rpm。在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的时间为4～6min。在某些实施例中，所述搅拌混合的时间为4min、5min或6min。
[0063]
得到第二浆料后，将所述第二浆料与无机结合剂搅拌混合，得到第三浆料。
[0064]
在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的温度为室温。在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的速度为200～400rpm。在某些实施例中，所述搅拌混合的速度为200rpm、300rpm或400rpm。在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的时间为3～5min。在某些实施例中，所述搅拌混合的时间为5min或4min。
[0065]
得到第三浆料后，将所述第三浆料脱水成型，干燥后，得到轻质纤维隔热板。
[0066]
在本发明的某些实施例中，所述脱水成型在成型网中进行。具体的，包括：将所述第三浆料在成型网中通过自然滤水成型并整平。
[0067]
在本发明的某些实施例中，所述干燥的方法为烘干。在本发明的某些实施例中，所述干燥的温度为90～120℃。在某些实施例中，所述干燥的温度为90℃、100℃或120℃。
[0068]
本发明对上文采用的原料的来源并无特殊的限制，可以为一般市售。
[0069]
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种轻质纤维隔热板及其制备方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
[0070]
实施例1
[0071]
原料中，玻璃纤维的纤维长度5mm，纤维直径8μm；膨胀珍珠岩的堆积密度70kg/m3；预糊化淀粉的有效成分含量99％；十二烷基硫酸钠有效成分含量90％，ph值为8；硅溶胶的有效成分含量30％，ph值为8。
[0072]
称取20重量份玻璃纤维、70重量份膨胀珍珠岩和2.375重量份预糊化淀粉加入预先注入水的高速搅拌机中，控制浆料固含量为20wt％，搅拌速度400rpm，搅拌时间15min；向发泡机中加入十二烷基硫酸钠，进行发泡操作，得到泡沫；然后向浆料中引入0.5重量份的泡沫，搅拌速度调整为200rpm，搅拌时间4min；然后向浆料中引入7.125重量份硅溶胶，搅拌速度200rpm，搅拌时间5min。采用流浆方式将配好的浆料放到成型网上，通过自然滤水成型并整平，然后烘干制得轻质纤维隔热板，烘干温度90℃。
[0073]
实施例2
[0074]
原料中，硅酸铝纤维含有al2o
3 42wt％、sio
2 57wt％和其它1wt％，纤维直径2μm；膨胀珍珠岩的堆积密度100kg/m3；纤维素的有效成分含量97wt％；十二烷基硫酸钠有效成分含量92wt％，ph值为9.5；硅溶胶的有效成分含量35wt％，ph值为9。
[0075]
称取45重量份硅酸铝纤维、45重量份膨胀珍珠岩和2重量份纤维素加入预先注入水的高速搅拌机中，控制浆料固含量为25wt％，搅拌速度500rpm，搅拌时间12min；向发泡机中加入十二烷基硫酸钠，进行发泡操作，得到泡沫；然后向浆料中引入2重量份的泡沫，搅拌速度调整为300rpm，搅拌时间5min；然后向浆料中引入6重量份硅溶胶，搅拌速度300rpm，搅拌时间4min。采用流浆方式将配好的浆料放到成型网上，通过自然滤水成型并整平，然后烘干制得轻质纤维隔热板，烘干温度100℃。
[0076]
实施例3
[0077]
原料中，硅酸镁纤维含有sio
2 66wt％、mgo 33wt％和其它1wt％，纤维直径5μm；膨胀珍珠岩的堆积密度100kg/m3；预糊化淀粉的有效成分含量99wt％；水玻璃的有效成分含量40wt％，ph值为9。
[0078]
称取50重量份硅酸镁纤维、40重量份膨胀珍珠岩和2重量份预糊化淀粉加入预先注入水的高速搅拌机中，控制浆料固含量为25wt％，搅拌速度500rpm，搅拌时间12min；向发泡机中加入松香皂，进行发泡操作，得到泡沫；然后向浆料中引入2重量份的泡沫，搅拌速度调整为300rpm，搅拌时间5min；然后向浆料中引入6重量份水玻璃，搅拌速度300rpm，搅拌时间4min。采用流浆方式将配好的浆料放到成型网上，通过自然滤水成型并整平，然后烘干制得轻质纤维隔热板，烘干温度100℃。
[0079]
实施例4
[0080]
原料中，晶体氧化铝纤维含有al2o
3 75wt％、sio
2 24.5wt％和其它0.5wt％，纤维直径4μm；膨胀珍珠岩的堆积密度150kg/m3；柔性丙烯酸酯乳液玻璃化温度-12℃，浓度42wt％；硅溶胶的有效成分含量40wt％，ph值为10。
[0081]
称取70重量份晶体氧化铝纤维、20重量份膨胀珍珠岩和2.5重量份柔性丙烯酸酯乳液加入预先注入水的高速搅拌机中，控制浆料固含量为30wt％，搅拌速度600rpm，搅拌时间10min；向发泡机中加入松香皂，进行发泡操作，得到泡沫；然后向浆料中引入1重量份的
泡沫，搅拌速度调整为400rpm，搅拌时间6min；然后向浆料中引入7.5重量份硅溶胶，搅拌速度400rpm，搅拌时间5min。采用流浆方式将配好的浆料放到成型网上，通过自然滤水成型并整平，然后烘干制得轻质纤维隔热板，烘干温度120℃。
[0082]
比较例1
[0083]
原料中，硅酸镁纤维含有sio2 66％、mgo 33％和其它1％，纤维直径5μm；膨胀珍珠岩的堆积密度100kg/m3；柔性丙烯酸酯乳液玻璃化温度-12℃，浓度42wt％；硅溶胶的有效成分含量40wt％，ph值为10。
[0084]
称取56重量份硅酸镁纤维、40重量份膨胀珍珠岩和4重量份柔性丙烯酸酯乳液加入预先注入水的高速搅拌机中，控制浆料固含量为1wt％，搅拌速度600rpm，搅拌时间10min。在自浆料真空形成垫之后，将所述垫在对流烤箱中于120℃下干燥直到实质上除去全部水，得到刚性板。
[0085]
将本发明实施例1～4制备得到的轻质纤维隔热板依次编号为a、b、c、d，将比较例1制备的刚性板编号为e。分别测试样品的体积密度、平均300℃导热系数和700℃煅烧2h后的耐压强度，得到如表1所示数据。
[0086]
表1样品的体积密度、平均300℃导热系数和700℃煅烧2h后的耐压强度
[0087][0088][0089]
从表1可以看出，本发明制备的轻质纤维隔热板(a、b、c、d)容重小，导热系数不超过0.08w/(m
·
k)，绝热效果优异；烧后耐压强度不低于50kpa，仍具有一定的自支撑性。比较例1的样品在相同检测条件下，导热系数大，绝热性能差；高温下的强度非常差，在窑炉中使用时，容易发生纤维脱落，从而影响隔热效果的问题。
[0090]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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