一种玻璃棉及制备方法与流程

[0001]
本发明属于玻璃棉制造领域，具体涉及一种玻璃棉及制备方法。


背景技术：

[0002]
玻璃棉一种性能优异的棉状无机多孔非金属材料，具有绝热吸音性能优异、质轻、电绝缘性好、抗震、耐温、a级不燃和耐化学腐蚀性强等特点。玻璃棉可以提高热舒适度、降低能源消耗、吸音降噪以及防火阻燃，为人们提供舒适、宁静、安全的生活环境，同时可以降低建筑和工业设备的能源消耗，减少co2的排放量。目前玻璃棉已广泛应用于建筑、工业、交通运输(飞机、船舶、有轨车辆等)、核电、冷藏、家电等的绝热吸音领域以及机车、化工、石油、电厂等高温气体净化领域。玻璃棉一般纤维长度在300mm以下，可用作制造过滤膜的原料；
[0003]
近年来，表面润湿性潜在的应用引起了人们极大的关注，它主要受表面粗糙度和化合物组成的影响。提高表面粗糙度和降低表面能可以显著增强表面疏水性。通常用接触角来表征液体对固体的润湿程度，把接触角(ca)大于150。、滚动角(sa)小于10。的固体表面称为超疏水表面
…
。超疏水表面不仅具有自清洁性，而且具有防水、防腐、防黏附、防紫外等性能，因而在包装、建筑、输送管道、生物医学等领域有着广阔的应用前景，而疏水性制备的过滤膜可实现有水分离。
[0004]
目前，研究者通过对玻璃棉本身进行改性提高其疏水性，但是改性效果却不好，申请号为201910586454.4的中国专利通过在玻璃纤维表面构造微纳粗糙结构获得疏水性，但是使用的纳米材料本身具有亲水性，因此采用上述方法。并不达到最佳效果。


技术实现要素：

[0005]
为解决上述技术问题，本发明提供一种玻璃棉及制备方法。
[0006]
具体技术方案如下：
[0007]
一种玻璃棉，其同之处在于，所述玻璃棉由玻璃纤维及粘接剂组成，所述玻璃纤维的重量百分比为92％～94％，余下为粘接剂；其中，所述粘接剂包括疏水改性纳米材料，所述疏水改性纳米材料为疏水改性纳米tio2和/或疏水改性纳米zno，所述粘结剂在所述玻璃纤维表面。
[0008]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过在玻璃纤维的表面利用含有疏水纳米材料的粘结剂处理，可以获得疏水性优良的玻璃棉。
[0009]
进一步，所述玻璃纤维的由以下重量份数的原料制备：
[0010]
废玻璃30～40份、石英砂20～40份，方解石15-35份，7-12份纯碱，长石10份～30份，五水硼砂5份～25份，白云石10份～30份。
[0011]
进一步，所述粘接剂包括所述疏水改性纳米tio2和疏水改性纳米zno。
[0012]
采取上述进一步技术方案的有益效果在于：采用复合疏水改性纳米其疏水性能更佳。
[0013]
进一步，所述疏水改性纳米材料由以下方法制备：
[0014]
将纳米tio2和/或纳米zno与十二烷基磺酸钠加入水与乙醇的混合液后，再与硬脂酸的乙醇溶液混合，在酸性条件下反应得到溶胶，最后烘干，得到疏水改性纳米材料。
[0015]
进一步，所述粘接剂还包括偶联剂，所述偶联剂为kh792、kh550、kh560、ndz-101、ndz-311、dl602和dl171中的一种或几种。
[0016]
进一步，所述疏水改性纳米材料包括疏水改性纳米tio2和疏水改性纳米zno，两者重量比为1:(1～2)。
[0017]
采取上述进一步技术方案的技术效果在于：采用此比例的疏水改纳米材料其疏水性能最佳。
[0018]
进一步，所述粘接剂中，疏水改性纳米材料与所述偶联剂的质量比为纳米材料与所述偶联剂的质量比为(6～10)：1。
[0019]
采取上述进一步技术方案的有益效果在于：若小于此比值，疏水材料使用含量不够，疏水效果不好，若大于此比值，则由于偶联剂过少影响纳米材料的附着性。
[0020]
上述玻璃棉的制备方法，其不同之处在于，包括如下步骤：
[0021]
将废玻璃、石英砂，方解石，纯碱，长石，五水硼砂，白云石混合均匀后投入窑炉进行高温煅烧，排除气泡和杂质后熔炼成均匀透明的玻璃液，然后玻璃液通过合金漏板形成一次玻璃纤维丝，一次玻璃纤维丝再经过高温高压的火焰喷吹形成超细玻璃纤维，在火焰喷吹的同时将粘结剂均匀雾化喷洒于超细玻璃纤维表面，制得玻璃纤维，将所述玻璃纤维通过负压引风均匀分散于成型网上，最后通过烘干处理，制得所述玻璃棉。
[0022]
进一步，所述粘结剂由以下方法制备：
[0023]
步骤s1：将纳米tio2和/或纳米zno与十二烷基磺酸钠加入水与乙醇的混合液后，再与硬脂酸的乙醇溶液混合，在酸性条件下反应得到溶胶，最后烘干，得到疏水改性纳米材料；
[0024]
步骤s2：然后将所述疏水改性纳米材料与所述偶联剂混合。
具体实施方式
[0025]
以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0026]
实施例1
[0027]
按下列方法制备粘结剂：
[0028]
步骤s1：采用机械搅拌方法将tio2、zno、水与乙醇的混合液(v(h2o)：v(乙醇)＝4：1)、十二烷基磺酸钠混合均匀，在40℃下磁力搅拌30min后，得到tio2/zno复合粒子。将硬脂酸加入无水乙醇中溶解超声5min，然后将溶解的硬脂酸加入到tio2/zno复合粒子中，在ph＝4、50。c的条件下搅拌6h，得到改性的复合溶胶，再将复合溶胶40℃真空干燥，得到疏水改性纳米材料，各物料质量比为m(tio2):m(zno):m(十二烷基磺酸钠):m(硬脂酸)＝15:15:1:3；
[0029]
步骤s2：然后将所述疏水改性纳米材料与所述偶联剂(kh792)按7：1混合，得粘结剂。
[0030]
实施例2
[0031]
按实施例1方法制备粘结剂：
[0032]
步骤s1中只采用疏水改性纳米ti02制备疏水改性纳米材料，各物料质量比为m(tio2)::m(十二烷基磺酸钠):m(硬脂酸)＝30:1:3；
[0033]
实施例3
[0034]
按实施例1方法制备粘结剂：
[0035]
步骤s1中只采用疏水改性纳米ti02制备疏水改性纳米材料，各物料质量比为m(zno)::m(十二烷基磺酸钠):m(硬脂酸)＝30:1:3；
[0036]
实施例4
[0037]
按实施例1方法制备粘结剂：
[0038]
步骤s1中，各物料质量比为m(tio2):m(zno):m(十二烷基磺酸钠):m(硬脂酸)＝10:20:1:3；
[0039]
步骤s2中，然后将所述疏水改性纳米材料与所述偶联剂(kh792)按6：1混合，得粘结剂。
[0040]
实施例5
[0041]
按实施例1方法制备粘结剂：
[0042]
步骤s1中，各物料质量比为m(tio2):m(zno):m(十二烷基磺酸钠):m(硬脂酸)＝10:20:1:3；
[0043]
步骤s2中，然后将所述疏水改性纳米材料与所述偶联剂(kh792)按10：1混合，得粘结剂。
[0044]
实施例6
[0045]
按实施例1方法制备粘结剂：
[0046]
步骤s1中，各物料质量比为m(tio2):m(zno):m(十二烷基磺酸钠):m(硬脂酸)＝15:15:1:3；
[0047]
步骤s2中，然后将所述疏水改性纳米材料与所述偶联剂(kh792)按10：1混合，得粘结剂。
[0048]
实施例7
[0049]
按实施例1方法制备粘结剂：
[0050]
步骤s1中，各物料质量比为m(tio2):m(zno):m(十二烷基磺酸钠):m(硬脂酸)＝15:15:1:3；
[0051]
步骤s2中，然后将所述疏水改性纳米材料与所述偶联剂(kh792)按6：1混合，得粘结剂。
[0052]
实施例8
[0053]
按质量比称取废玻璃35份、石英砂20份，方解石20份，10份纯碱，长石15份，五水硼砂20份，白云石13份。，矿物原料均匀混合后投入1420℃窑炉煅烧，排除气泡和杂质熔炼成均匀透明的玻璃液，所得玻璃液的温度为1200℃；然后玻璃液通过温度为950℃ptrh30铂铑合金漏板形成温度为80℃直径为0.62mm的一次玻璃纤维丝，再经过1200℃火焰喷吹形成超细玻璃纤维，在火焰喷吹的同时，将实施例1制备的粘结剂按照220kg/h的喷射流量均匀雾化喷洒于超细玻璃纤维表面，用量分别为所制备的玻璃纤维棉总质量的8wt％，制得玻璃纤维，并将玻璃纤维均匀分散于成型网上，最后在150℃烘房内烘干3min，制得s1型号玻璃棉。
[0054]
采取上述方法采用不同型号的玻璃棉，如表1所示。
[0055]
表1不同粘结剂生产出的玻璃棉型号
[0056]
粘结剂玻璃棉型号实施例1s1实施例2s2实施例3s3实施例4s4实施例5s5实施例6s6实施例7s7
[0057]
实施例9
[0058]
采用实施例1粘结剂按实施例8方法制备含不同粘结剂量的玻璃棉，粘结剂含量如表2所示。
[0059]
表2不同粘结剂含量生产出的玻璃棉型号
[0060]
粘结剂(wt％)玻璃棉型号6s87s9
[0061]
对比例1
[0062]
按型号s1方法制备玻璃棉，唯一不同的是所用粘结剂纳米tio2，zno未经改性处理，得到型号为d1的玻璃棉。
[0063]
对比例2
[0064]
制备油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉按质量比称取64份石英砂、8.5份纯碱、1.5份钾长石、3钠长石、5份方解石、6.5硼砂、8白云石、1.5份碳酸钡和2份氧化锌，矿物原料均匀混合后投入1405℃窑炉煅烧，排除气泡和杂质熔炼成均匀透明的玻璃液，所得玻璃液的温度为1105℃；然后玻璃液通过温度为985℃ptrh30铂铑合金漏板形成温度为72℃直径为0.56mm的一次玻璃纤维丝，再经过1035℃火焰喷吹形成超细玻璃纤维，在火焰喷吹的同时，将混合有溶胶凝胶法制备的颗粒直径为20nm二氧化硅颗粒的ndz-101和kh550混合偶联剂按照220kg/h的喷射流量均匀雾化喷洒于超细玻璃纤维表面，其中ndz-101和kh550的用量分别为所制备的疏水亲油改性超细玻璃纤维棉总质量的0.5wt％和0.5wt％，纳米级二氧化钛颗粒的用量为所制备的疏水亲油改性5超细玻璃纤维棉总质量的8wt％，制得疏水亲油改性超细玻璃纤维，并将所述改性超细玻璃纤维均匀分散于成型网上，最后在135℃烘房内烘干4min，得到型号为d2的玻璃棉。
[0065]
实施例10
[0066]
将s1～s10型号玻璃棉、d1～d2型号玻璃棉制备成过滤膜，疏水及油水过滤效果如表3所示。
[0067]
表3疏水及油水过滤效果统计
[0068]
型号接触角(
°
)油水分离率(％)s116799.4
s215895.2s315595.4s416699.1s516799.2s616398.8s716799.2s816397.7s916598.7d115293.5d215596
[0069]
从实施例与对比例1可以看出，经过改性后的纳米材料加入粘结剂时，相较于未被改性的粘结剂，疏水效果要好。
[0070]
不仅如此，本发明研究人团队还发现采用复合纳米改性相较于单一改性纳米，疏水效果更佳。
[0071]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。

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