CN106468034B

CN106468034B - 一种膨胀型硅酸铝纤维保温材料的制备方法

Info

Publication number: CN106468034B
Application number: CN201610816723.8A
Authority: CN
Inventors: 姜亦飞; 韩文佳; 赵传山
Original assignee: Qilu University of Technology
Current assignee: Chengdu Yishenrui Technology Co ltd; Shanxi Shenmei Ceramic Fiber Co ltd
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2018-05-01
Anticipated expiration: 2036-09-12
Also published as: CN106468034A

Abstract

本发明涉及硅酸铝纤维保温复合材料生产的技术领域，具体地说是利用硅酸铝纤维和蛭石为主体原料，按一定比例混合分散后，采用湿法造纸工艺成型技术，经上浆、布浆、脱水、施胶、干燥、整饰及卷取得到最终产品。整个流程稀释水与胶黏剂分别成独立***，并且各自循环利用，无外排，无污染。通过此法生产的纤维保温材料初始密度350‑600kg/m³,受热膨胀后密度为200‑350kg/m³，可作为设备、管道、尤其是异形件的保温材料。

Description

一种膨胀型硅酸铝纤维保温材料的制备方法

技术领域

本发明涉及本发明属于保温隔热材料技术领域，具体涉及一种利用硅酸铝纤维和蛭石为主要原料的膨胀型硅酸铝纤维保温材料的制备方法。

背景技术

随着能源消耗的增大和环境污染问题的加重，节能和环保问题日益严峻。保温隔热是节约能源一种有效途径。

硅酸铝纤维是在石棉纤维禁用后的最佳替代品，其成本与使用性能都被市场广泛接受，是1300℃以下主要的保温材料之一。产品形态主要以硅酸铝纤维纸、硅酸铝纤维毡和硅酸铝纤维毯为主。这些传统的硅酸铝纤维保温制品不具备膨胀性能，在使用过程中与初始的形态几乎没有变化，这导致其与发热体接触不紧密，尤其是在对异形件发热体的保温处理下尤为突出，导致保温效果降低。

蛭石是一种天然的受热膨胀（膨胀温度：300-500℃）型矿物材料，本身不具备可燃性，且膨胀后呈现多层片状结构，形成相对封闭的空间，因此，导热系数较低，具备良好的保温隔热效果，是优良的防火隔热材料。但是蛭石成颗粒状，难以成型，限制了其使用范围。

现有技术中也有将纤维材料同蛭石复合使用来达到阻燃、保温等效果的记载。如CN103821285A公开了一种环保屋面保温层的施工方法，（1）在屋面上铺设一层硅酸铝保温材料（2）人工搅拌水和水泥成水泥浆，再将水泥浆均匀抹在膨胀蛭石，再将均匀抹有水泥浆的膨胀蛭石均匀涂抹在硅酸铝保温层上形成膨胀蛭石保温层。硅酸铝保温层同蛭石层是分开的，复合作用较小。CN102557529A涉及一种蛭石复合保温材料，包括主料A、B和辅料A、B，主料A：粒度为30-100目的蛭石1-8份，主料B：酚醛树脂1-8份，辅料A是由滑石粉、发泡剂、活性剂、柔化剂和固化剂按任意比例混合的混合物，辅料B是短玻璃纤维。使用的粘结剂酚醛树脂较多，仍然存在极大的能源消耗和成本的升高。

发明内容

为了解决以上现有技术中纤维材料同蛭石复合制作保温材料中存在的复合作用弱、存在能源消耗和成本高的问题，本申请公开了一种硅酸铝纤维与蛭石复合增强作用明显、降低能源消耗、成本较低的膨胀型硅酸铝纤维保温材料的制备方法。

本发明利用硅酸铝纤维和蛭石为主体原料，按一定比例混合分散后，以PVA、淀粉、CMC、胶乳、水玻璃或硅溶胶等作为胶黏剂，采用湿法造纸工艺成型技术，经上浆、布浆、脱水、施胶、干燥、整饰及卷取得到最终产品。该复合材料在使用过程中，经加温处理后，其蛭石组分开始膨胀，带动整个复合材料体积增大，起到良好的填充和密封作用，从而提高其隔热效果。该材料整个生产过程中无废水排放，无环境污染。

本发明是通过以下步骤得到的：

一种膨胀型硅酸铝纤维保温材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）硅酸铝纤维配制成浆料，然后将纤维切断至10-15mm；

（2）除渣；

（3）向步骤（2）得到的浆料中加入蛭石；

（4）步骤（3）得到的混合浆料泵送至流浆箱，然后脱水成型，在湿纸幅含水量下降到失去光泽位置（纸浆在网部成型后在真空部脱水时，湿纸页由于水含量下降瞬间失去光泽，在失去光泽时形成一条临界线，称为水线）喷洒胶黏剂，干燥成型；

其中，硅酸铝纤维、蛭石与胶黏剂的重量比为（10-17）:（3-10）:（1-2）；

蛭石粒径为1-4mm。

所述的制备方法，优选步骤（1）中硅酸铝纤维配成2-5%浓度的浆料。

所述的制备方法，优选硅酸铝纤维与蛭石的重量比为2-5:1。

所述的制备方法，优选胶黏剂主要作用为保证蛭石在未膨胀前与硅酸铝纤维之间的结合，以及产品的强度，可根据价格及产品的具体性能指标要求选取PVA、CMC、淀粉、胶乳、水玻璃、硅溶胶等中的一种以上胶黏剂作为产品的胶黏剂胶黏剂。

1所述的制备方法，优选在湿纸幅含水量下降到失去光泽位置，采用喷洒方式将胶黏剂喷洒到脱水成型的材料表面，在成型网底部提供真空抽吸，负压为0.01-0.04MPa。

所述的制备方法，优选胶黏剂为PVA：丙烯酸胶乳：淀粉=1:2:4或硅溶胶：丙烯酸胶乳：淀粉=2:4:2。

所述的制备方法，优选硅酸铝纤维与蛭石比例为3:1，蛭石粒径为3mm，胶黏剂为硅溶胶：丙烯酸胶乳：淀粉=2:4:2，胶黏剂用量为硅酸铝纤维与蛭石总重量的5-30%。

所述的制备方法，优选采用水洗法除渣：采用沉砂盘除渣方式，将浆料浓度调节到1-3%，流速为20-60m/min，三道隔板，隔板间隔为2-3米。

所述的制备方法，优选步骤（4）中将步骤（3）得到的混合浆料配成浓度1-3%，通过浆泵泵送至流浆箱，然后脱水成型。

本发明的有益效果：

（1）本发明提供了一种以硅酸铝纤维和蛭石为主要材料，通过湿法造纸成型技术制备硅酸铝纤维/蛭石复合保温材料。该材料具备纸基材料的特性，易成型，可批量生产，且能够在加热处理后在原有基础上膨胀1-5倍，生产的纤维保温材料初始密度350-600 kg /m³,受热膨胀后密度为200-350 kg /m³，作为一种优良的保温隔热材料，可作为设备、管道、尤其在异形件的保温隔热处理上，有明显优势；

（2）通过此工艺制备的复合保温材料既兼备硅酸铝纤维制品柔软、保温隔热性能特点，又增加了蛭石受热后膨胀的特性，扩大了应用领域并提高了保温效果；

（3）整个流程稀释水与胶黏剂分别成独立***，并且各自循环利用，无外排，无污染。

附图说明

图1为本发明制备得到的膨胀型硅酸铝纤维保温材料膨胀前（左）与膨胀后（右）对比图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实例来进一步说明。

实施例1：

（1）将50-85 kg硅酸铝纤维配成2-5%浓度的浆料，在2m³容量的瓦利打浆机加5-10kg重锤切断30-60分钟后泵送到调浆池内；

（2）加水稀释至1-2%浓度，保持调浆池内搅拌，通过泵送至沉砂盘，调整泵流量使浆料在沉砂盘中的流速保持30-50m/min，通过三道尘沙挡板后泵送至抄前池；

（3）在抄前池内加入15-50 kg粒径为1-4mm的蛭石，搅拌5-10分钟后，并保持搅拌；

（4）将调好的浆料泵送至流浆箱脱水成型，在湿纸幅含水量下降到失去光泽位置喷洒胶黏剂5-10 kg，然后通过干燥成型，得到附图中的膨胀型复合保温材料。

其中，硅酸铝纤维与蛭石比例影响最终产品的膨胀率，进而影响导热系数；胶黏剂的种类选择和用量影响膨胀前和膨胀后产品的强度；蛭石的粒径的大小影响产品的膨胀系数和蛭石在纸页的分布情况。

在一个实施例中，固定蛭石粒径为3mm，硅酸铝纤维与蛭石比例分别为5:1，4:1,3:1，2:1时，得到的产品膨胀率分别为180%，210%，265%，350%，产品800℃的导热系数分别为0.124W/(M·K), 0.117W/(M·K), 0.101W/(M·K), 0.083W/(M·K)。

在另一个实施例中，固定硅酸铝纤维与蛭石比例分别为3:1时，蛭石粒径分别为0.5mm，1mm，3mm，4mm时，得到产品的膨胀率分别为127%，221%，265%，293%。在较小粒径时，蛭石在膨胀过程中并不能将纤维撑开，而是会穿插在纤维之间的空隙中，所以膨胀效果不好，而粒径过大超过4mm后，会导致局部膨胀过大造成材料的不均匀。所以建议粒径控制在1-4mm之间。

在另一个实施例中，固定硅酸铝纤维与蛭石比例为3:1，蛭石粒径为3mm，胶黏剂分别为a (PVA、丙烯酸胶乳、淀粉混合液)和b(硅溶胶、丙烯酸胶乳、淀粉)时，若胶黏剂为aPVA：丙烯酸胶乳：淀粉=1:2:4，用量为8 %和10 %时，其产品膨胀前与膨胀后抗张强度分别为4.73/N·m·g^-1与0.09/N·m·g^-1和5.01 N·m·g^-1与0.10/N·m·g^-1，若胶黏剂为b硅溶胶：丙烯酸胶乳：淀粉=2:4:2，用量为8%和10%时，其产品膨胀前与膨胀后抗张强度分别为4.62/N·m·g^-1与0.57/N·m·g^-1和4.79 N·m·g^-1与0.63/N·m·g^-1。

由于胶黏剂种类及用量范围较大，再次就不一一列举，可根据具体要求进行调配。

其他工艺条件采用本领域惯用操作，在此不做赘述。

实施例2：

不采用湿法造纸成型技术，而是采用常规的混合、干燥技术

（1）将50-85 kg硅酸铝纤维配成2-5%浓度的浆料，在2m³容量的瓦利打浆机加5-10kg重锤切断30-60分钟，干燥；

（2）加入15-50 kg粒径为1-4mm的蛭石，搅拌均匀；

（3）加入胶黏剂5-10 kg，搅拌均匀，然后通过干燥成型，得到膨胀型保温材料。

固定硅酸铝纤维与蛭石比例为3:1，蛭石粒径为3mm，胶黏剂分别为a (PVA、丙烯酸胶乳、淀粉混合液)和b(硅溶胶、丙烯酸胶乳、淀粉)时，若胶黏剂为a PVA：丙烯酸胶乳：淀粉=1:2:4，用量为8 %和10 %时，其产品膨胀前与膨胀后抗张强度分别为2.83/N·m·g^-1与0.07/N·m·g^-1和4.17 N·m·g^-1与0.7/N·m·g^-1，若胶黏剂为b硅溶胶：丙烯酸胶乳：淀粉=2:4:2，用量为8%和10%时，其产品膨胀前与膨胀后抗张强度分别为4.01/N·m·g^-1与0.51/N·m·g^-1和4.07 N·m·g^-1与0.53/N·m·g^-1。

以硅酸铝纤维和粒径为1-4mm的蛭石为主要原料，按一定比例混合分散，经过配浆调浓，采用浆泵泵送至流浆箱，以湿法造纸工艺成型技术，经上浆布浆、脱水、施胶、干燥、整饰及卷取得到最终产品。整个流程稀释水与胶黏剂分别成独立***，并且循环利用，无外排，无污染。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受实施例的限制，其它任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、组合、替代、简化均应为等效替换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种膨胀型硅酸铝纤维保温材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）硅酸铝纤维配制成浆料，然后将纤维切断至10-15mm；

（2）除渣；

（3）向步骤（2）得到的浆料中加入蛭石；

（4）步骤（3）得到的混合浆料泵送至流浆箱，然后脱水成型，在湿纸幅含水量下降到失去光泽位置喷洒胶黏剂，干燥成型；

蛭石粒径为1-4mm；

硅酸铝纤维与蛭石的重量比为2-5:1。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（1）中硅酸铝纤维配成2-5%浓度的浆料。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于胶黏剂为PVA、CMC、淀粉、胶乳、水玻璃、硅溶胶中的一种以上。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在湿纸幅含水量下降到失去光泽位置，采用喷洒方式将胶黏剂喷洒到脱水成型的材料表面，在成型网底部提供真空抽吸，负压为0.01-0.04MPa。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于胶黏剂为PVA：丙烯酸胶乳：淀粉=1:2:4或硅溶胶：丙烯酸胶乳：淀粉=2:4:2。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于采用水洗法除渣：采用沉砂盘除渣方式，将浆料浓度调节到1-3%，流速为20-60m/min，三道隔板，隔板间隔为2-3米。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（4）中将步骤（3）得到的混合浆料配成浓度1-3%，通过浆泵泵送至流浆箱，然后脱水成型。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于胶黏剂用量为硅酸铝纤维与蛭石总重量的8%或10%。