CN115893975A - 一种轻型绝热纤维板的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻型绝热纤维板的制备方法及其应用，属于绝热板材制备技术领域，包括S1、原料准备：按重量份称取各原料；S2、制备混合粉体：将废玻璃破碎研磨后与大理石粉、煤渣粉、玻璃纤维、氟硅酸钠、发泡剂、发泡助剂、稳定剂混合得到混合粉体；S3、高温烧结发泡：将混合粉体放入高温炉中进行加热，得到高温熔体；S4、附着纤维：将高温熔体导入模具并再表面附着气凝胶毡纤维；S5、表面处理：对板材表面打磨后涂抹耐火涂料，本发明所制备的轻型绝热纤维板的隔热效果好，热导率在0.04W/M*K以下，制备成本低，所述板材质量轻，应用领域广泛，具有良好的保温效果，且还具有较好的隔音作用。
Description
技术领域
本发明涉及绝热板材制备技术领域，具体是涉及一种轻型绝热纤维板的制备方法及其应用。
背景技术
一个物体的边界如果没有任何形式的传热方式，则被定义为绝热。在工业生产中设备的良好绝热性可以大大减少能量的损耗，提高生产效益。
根据绝热的理论对材料的热损失性能研究制作的绝热材料有着广泛的应用。
绝热是保温与保冷的统称，为了防止生产过程中设备和管道向周围环境散发或吸收热量而进行的绝热工程，已成为生产和建设过程中不可缺少的一项工程，有着重要的意义。(1)用绝热减少设备、管道及其附件的热(冷)量损失。(2)保证操作人员安全，改善劳动条件，防止烫伤和减少热量散发到操作区。(3)在长距离输送介质时，用绝热来控制热量损失，以满足生产上所需要的温度。(4)冬季，用保温来延缓或防止设备、管道内液体的冻结。(5)当设备、管道内的介质温度低于周围空气露点温度时，采用绝热可防止设备、管道的表面结露。(6)用耐火材料绝热可提高设备的防火等级。(7)对工艺设备或炉窑采取绝热措施，不但可减少热量损失，而且可以提高生产能力。
现有的绝热板材大多使用矿石粉末制成，容易断裂，常规可塑性强且不易断裂的隔热板耐高温效果差，高温下容易变形，现有绝热效果好的真空板材其真空层具有进气风险，再高温下进气后的板材容易炸裂，因此需要一种强度高不易断裂，且绝热效果好板材。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种轻型绝热纤维板的制备方法及其应用。
本发明的技术方案是：一种轻型绝热纤维板的制备方法，包括以下步骤：
S1、原料准备：
80-100份废玻璃、10-20份大理石粉、8-15份煤渣粉、9-13份玻璃纤维、4-5份氟硅酸钠、5-12份发泡剂、3-5份发泡助剂、1-3份稳定剂、10-20份气凝胶毡；
S2、制备混合粉体：
将废玻璃进行破碎、破碎后的废玻璃进行研磨，研磨速度110-150r/min，研磨时长1.5-2.5h，研磨完成后，得到玻璃砂，将玻璃砂与大理石粉、煤渣粉、玻璃纤维、氟硅酸钠、发泡剂、发泡助剂、稳定剂按步骤S1中所述重量份共同放入共混机中进行共混，共混机转速80-100r/min，共混时长30-40min，共混完成后得到混合粉体；
S3、高温烧结发泡：
将混合粉体放入高温炉中进行加热，以升温速率为3-5℃/min加热温度至300-350℃保持25-35min，加热过程中伴随搅拌，搅拌速度为20-30r/min，然后以5-10℃/min的升温速率升温至1600-1700℃，保持1-2h后得到高温熔体；
S4、附着纤维：
将气凝胶毡放入粉碎机中进行粉碎，粉碎机转速、粉碎时长、粉碎后得到气凝胶毡纤维，将气凝胶毡纤维铺设在板材下模具中，然后将步骤S3中得到的高温熔体导入板材下模具中，再向高温熔体表面铺设气凝胶毡纤维，随后盖上上模具，对模具表面外壳喷洒水雾进行冷却，冷却速率为15-20℃/min，冷却至300-400℃后放入保温炉中进行恒温处理，恒温处理时长为7-10h，恒温处理完成后随炉冷却至室温，得到绝热板材坯料：
S5、表面处理：
将绝热板材坯料的表面通过打磨机进行打磨，去除表面多余气凝胶毡纤维，得到绝热板材初品，再将耐火涂料涂至绝热板材初品表面，涂抹完成后进行烘干，烘干后得到轻型绝热纤维板。
进一步地，所述步骤S1中的玻璃纤维直径为5-30μm，长度为3-5cm。玻璃纤维增强绝热板材的强度，防止绝热板材断裂。
进一步地，所述步骤S1中大理石粉的粒度为80-100μm，煤渣粉的粒度为50-60μm，氟硅酸钠的粒度为20-30μm，上述粒度的大理石粉、煤渣粉、氟硅酸钠能更好的附着在玻璃砂表面，增强绝热板材的隔热性能。
进一步地，所述步骤S1中的发泡剂采用炭素，发泡助剂由Sb2O5与ZnS按质量比5：1混合制成，稳定剂采用有机稀土，上述发泡剂发泡效果好，制备出的绝热板材质量轻，上述稳定剂的在制备绝热板材的中的热稳定性能好，上述发泡助剂能有效增强发泡效果。
进一步地，步骤S4中所述的气凝胶毡纤维直径为25-45μm，长度为3-10cm，气气凝胶毡纤维附着在绝热板材表面能有效防止绝热板材的断裂，且通过耐火涂料的涂抹使绝热板材表面平整光滑。
进一步地，步骤S4中所述水雾的粒度为10-20μm，水雾的浓度为0.9-1.1kg/m3，通过水雾的喷洒速度控制冷却速率，水雾的冷却速度快，且冷却均匀。
进一步地，步骤S5所述的耐火涂料由以下重量份的成分组成：80-90份蛭石粉、10-15份石墨粉、8-15份水玻璃、13-16份煅烧α-Al2O3微粉、7-9份硬脂酸钠、4-8份六偏氯酸钠、10-20份硅溶胶，上述耐火涂料的耐火性能好。
进一步地，步骤S5中烘干温度80-100℃、烘干时长30-40min，烘干效率高，烘干效果好。
进一步地，将上述方法所制备的轻型绝热纤维板应用于建筑领域，作为建筑物的保温层，具有良好的保温效果。
进一步地，将上述方法所制备的轻型绝热纤维板应用于冷藏保温设备的壳体内壁用于保温隔热。
进一步地，将上述方法所制备的轻型绝热纤维板应用于室内装修，作为隔音防火板材，将上述方法所制备的轻型绝热纤维板进一步加工，对轻型绝热纤维板表面粘结装饰板材，应用于室内装修，不仅具有保温隔热作用还具有防火性能。
本发明的有益效果是：
本发明所制备的轻型绝热纤维板的隔热效果好，热导率在0.04W/M*K以下，制备成本低，所述板材质量轻，应用领域广泛，具有良好的保温效果，且还具有较好的隔音作用。
附图说明
图1是本发明的制备流程图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，一种轻型绝热纤维板的制备方法，包括以下步骤：
S1、原料准备：
80份废玻璃、10份大理石粉、8份煤渣粉、9份玻璃纤维、4份氟硅酸钠、5份发泡剂、3份发泡助剂、1份稳定剂、10份气凝胶毡；
玻璃纤维直径为5-30μm，长度为3-5cm。玻璃纤维增强绝热板材的强度，防止绝热板材断裂；
大理石粉的粒度为80-100μm，煤渣粉的粒度为50-60μm，氟硅酸钠的粒度为20-30μm，上述粒度的大理石粉、煤渣粉、氟硅酸钠能更好的附着在玻璃砂表面，增强绝热板材的隔热性能；
发泡剂采用炭素，发泡助剂由Sb2O5与ZnS按质量比5：1混合制成，稳定剂采用有机稀土，上述发泡剂发泡效果好，制备出的绝热板材质量轻，上述稳定剂的在制备绝热板材的中的热稳定性能好，上述发泡助剂能有效增强发泡效果；
S2、制备混合粉体：
将废玻璃进行破碎、破碎后的废玻璃进行研磨，研磨速度110r/min，研磨时长1.5h，研磨完成后，得到玻璃砂，将玻璃砂与大理石粉、煤渣粉、玻璃纤维、氟硅酸钠、发泡剂、发泡助剂、稳定剂与玻璃砂按步骤S1中重量份共同放入共混机中进行共混，共混机转速80r/min，共混时长30min，共混完成后得到混合粉体；
S3、高温烧结发泡：
将混合粉体放入高温炉中进行加热，以升温速率为3℃/min加热温度至300℃保持25min，加热过程中伴随搅拌，搅拌速度为20r/min，然后以5℃/min的升温速率升温至1600℃，保持1h后得到高温熔体；
S4、附着纤维：
将气凝胶毡放入粉碎机中进行粉碎，粉碎机转速、粉碎时长、粉碎后得到气凝胶毡纤维，将气凝胶毡纤维铺设在板材下模具中，然后将步骤S3中得到的高温熔体导入板材下模具中，再向高温熔体表面铺设气凝胶毡纤维，随后盖上上模具，对模具表面外壳喷洒水雾进行冷却，水雾的粒度为10-20μm，水雾的浓度为0.9kg/m3，通过水雾的喷洒速度控制冷却速率，水雾的冷却速度快，且冷却均匀，冷却速率为15℃/min，冷却至300℃后放入保温炉中进行恒温处理，恒温处理时长为7h，恒温处理完成后随炉冷却至室温，得到绝热板材坯料；
气凝胶毡纤维直径为25-45μm，长度为3-10cm，气气凝胶毡纤维附着在绝热板材表面能有效防止绝热板材的断裂，且通过耐火涂料的涂抹使绝热板材表面平整光滑；
S5、表面处理：
将绝热板材坯料的表面通过打磨机进行打磨，去除表面多余气凝胶毡纤维，得到绝热板材初品，再将耐火涂料涂至绝热板材初品表面，涂抹完成后进行烘干，烘干温度80℃、烘干时长30min，烘干效率高，烘干效果好，烘干后得到轻型绝热纤维板；
耐火涂料由以下重量份的成分组成：80份蛭石粉、10份石墨粉、8份水玻璃、13份煅烧α-Al2O3微粉、7份硬脂酸钠、4份六偏氯酸钠、10份硅溶胶，上述耐火涂料的耐火性能好。
实施例2：
如图1所示，一种轻型绝热纤维板的制备方法，包括以下步骤：
S1、原料准备：
90份废玻璃、15份大理石粉、10份煤渣粉、10份玻璃纤维、4.5份氟硅酸钠、10份发泡剂、4份发泡助剂、2份稳定剂、15份气凝胶毡；
玻璃纤维直径为5-30μm，长度为3-5cm。玻璃纤维增强绝热板材的强度，防止绝热板材断裂；
大理石粉的粒度为80-100μm，煤渣粉的粒度为50-60μm，氟硅酸钠的粒度为20-30μm，上述粒度的大理石粉、煤渣粉、氟硅酸钠能更好的附着在玻璃砂表面，增强绝热板材的隔热性能；
发泡剂采用炭素，发泡助剂由Sb2O5与ZnS按质量比5：1混合制成，稳定剂采用有机稀土，上述发泡剂发泡效果好，制备出的绝热板材质量轻，上述稳定剂的在制备绝热板材的中的热稳定性能好，上述发泡助剂能有效增强发泡效果；
S2、制备混合粉体：
将废玻璃进行破碎、破碎后的废玻璃进行研磨，研磨速度140r/min，研磨时长2h，研磨完成后，得到玻璃砂，将玻璃砂与大理石粉、煤渣粉、玻璃纤维、氟硅酸钠、发泡剂、发泡助剂、稳定剂与玻璃砂按步骤S1中重量份共同放入共混机中进行共混，共混机转速90r/min，共混时长35min，共混完成后得到混合粉体；
S3、高温烧结发泡：
将混合粉体放入高温炉中进行加热，以升温速率为4℃/min加热温度至320℃保持30min，加热过程中伴随搅拌，搅拌速度为25r/min，然后以8℃/min的升温速率升温至1650℃，保持1.5h后得到高温熔体；
S4、附着纤维：
将气凝胶毡放入粉碎机中进行粉碎，粉碎机转速、粉碎时长、粉碎后得到气凝胶毡纤维，将气凝胶毡纤维铺设在板材下模具中，然后将步骤S3中得到的高温熔体导入板材下模具中，再向高温熔体表面铺设气凝胶毡纤维，随后盖上上模具，对模具表面外壳喷洒水雾进行冷却，水雾的粒度为10-20μm，水雾的浓度为1kg/m3，通过水雾的喷洒速度控制冷却速率，水雾的冷却速度快，且冷却均匀，冷却速率为18℃/min，冷却至350℃后放入保温炉中进行恒温处理，恒温处理时长为8h，恒温处理完成后随炉冷却至室温，得到绝热板材坯料；
气凝胶毡纤维直径为25-45μm，长度为3-10cm，气气凝胶毡纤维附着在绝热板材表面能有效防止绝热板材的断裂，且通过耐火涂料的涂抹使绝热板材表面平整光滑；
S5、表面处理：
将绝热板材坯料的表面通过打磨机进行打磨，去除表面多余气凝胶毡纤维，得到绝热板材初品，再将耐火涂料涂至绝热板材初品表面，涂抹完成后进行烘干，烘干温度90℃、烘干时长35min，烘干效率高，烘干效果好，烘干后得到轻型绝热纤维板；
耐火涂料由以下重量份的成分组成：85份蛭石粉、13份石墨粉、12份水玻璃、15份煅烧α-Al2O3微粉、8份硬脂酸钠、5份六偏氯酸钠、15份硅溶胶，上述耐火涂料的耐火性能好。
实施例3：
如图1所示，一种轻型绝热纤维板的制备方法，包括以下步骤：
S1、原料准备：
100份废玻璃、20份大理石粉、15份煤渣粉、13份玻璃纤维、5份氟硅酸钠、12份发泡剂、5份发泡助剂、3份稳定剂、20份气凝胶毡；
玻璃纤维直径为5-30μm，长度为3-5cm。玻璃纤维增强绝热板材的强度，防止绝热板材断裂；
大理石粉的粒度为80-100μm，煤渣粉的粒度为50-60μm，氟硅酸钠的粒度为20-30μm，上述粒度的大理石粉、煤渣粉、氟硅酸钠能更好的附着在玻璃砂表面，增强绝热板材的隔热性能；
发泡剂采用炭素，发泡助剂由Sb2O5与ZnS按质量比5：1混合制成，稳定剂采用有机稀土，上述发泡剂发泡效果好，制备出的绝热板材质量轻，上述稳定剂的在制备绝热板材的中的热稳定性能好，上述发泡助剂能有效增强发泡效果；
S2、制备混合粉体：
将废玻璃进行破碎、破碎后的废玻璃进行研磨，研磨速度150r/min，研磨时长2.5h，研磨完成后，得到玻璃砂，将玻璃砂与大理石粉、煤渣粉、玻璃纤维、氟硅酸钠、发泡剂、发泡助剂、稳定剂与玻璃砂按步骤S1中重量份共同放入共混机中进行共混，共混机转速100r/min，共混时长40min，共混完成后得到混合粉体；
S3、高温烧结发泡：
将混合粉体放入高温炉中进行加热，以升温速率为5℃/min加热温度至350℃保持35min，加热过程中伴随搅拌，搅拌速度为30r/min，然后以10℃/min的升温速率升温至1700℃，保持2h后得到高温熔体；
S4、附着纤维：
将气凝胶毡放入粉碎机中进行粉碎，粉碎机转速、粉碎时长、粉碎后得到气凝胶毡纤维，将气凝胶毡纤维铺设在板材下模具中，然后将步骤S3中得到的高温熔体导入板材下模具中，再向高温熔体表面铺设气凝胶毡纤维，随后盖上上模具，对模具表面外壳喷洒水雾进行冷却，水雾的粒度为10-20μm，水雾的浓度为1.1kg/m3，通过水雾的喷洒速度控制冷却速率，水雾的冷却速度快，且冷却均匀，冷却速率为20℃/min，冷却至400℃后放入保温炉中进行恒温处理，恒温处理时长为10h，恒温处理完成后随炉冷却至室温，得到绝热板材坯料；
气凝胶毡纤维直径为25-45μm，长度为3-10cm，气气凝胶毡纤维附着在绝热板材表面能有效防止绝热板材的断裂，且通过耐火涂料的涂抹使绝热板材表面平整光滑；
S5、表面处理：
将绝热板材坯料的表面通过打磨机进行打磨，去除表面多余气凝胶毡纤维，得到绝热板材初品，再将耐火涂料涂至绝热板材初品表面，涂抹完成后进行烘干，烘干温度100℃、烘干时长40min，烘干效率高，烘干效果好，烘干后得到轻型绝热纤维板；
耐火涂料由以下重量份的成分组成：90份蛭石粉、15份石墨粉、15份水玻璃、16份煅烧α-Al2O3微粉、9份硬脂酸钠、8份六偏氯酸钠、20份硅溶胶，上述耐火涂料的耐火性能好。
对比实施例1-实施例3，实施例3所制备的轻型绝热纤维板的绝热效果最好，因此实施例3为最佳实施例。
实施例4：
在实施例3的基础上，本实施例将实施例3步骤S5中得到的轻型绝热纤维板应用于冷藏保温设备的壳体内壁用于保温隔热，将步骤S5中得到的轻型绝热纤维板应用于建筑领域，作为建筑物的保温层，具有良好的保温效果。
实施例5：
在实施例3的基础上，本实施例对实施例3中步骤S5得到的轻型绝热纤维板应用于室内装修，作为隔音防火板材，将实施例3中步骤S5得到的轻型绝热纤维板进一步加工，对轻型绝热纤维板表面粘结装饰板材，应用于室内装修，不仅具有保温隔热作用还具有防火性能。
实施例4与实施例5提供了本发明所制备的轻型绝热纤维板的应用途径，以及再加工的方法。
Claims (10)
1.一种轻型绝热纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料准备：
80-100份废玻璃、10-20份大理石粉、8-15份煤渣粉、9-13份玻璃纤维、4-5份氟硅酸钠、5-12份发泡剂、3-5份发泡助剂、1-3份稳定剂、10-20份气凝胶毡；
S2、制备混合粉体：
将废玻璃进行破碎、破碎后的废玻璃进行研磨，研磨速度110-150r/min，研磨时长1.5-2.5h，研磨完成后，得到玻璃砂，将玻璃砂与大理石粉、煤渣粉、玻璃纤维、氟硅酸钠、发泡剂、发泡助剂、稳定剂按步骤S1中所述重量份共同放入共混机中进行共混，共混机转速80-100r/min，共混时长30-40min，共混完成后得到混合粉体；
S3、高温烧结发泡：
将混合粉体放入高温炉中进行加热，以升温速率为3-5℃/min加热温度至300-350℃保持25-35min，加热过程中伴随搅拌，搅拌速度为20-30r/min，然后以5-10℃/min的升温速率升温至1600-1700℃，保持1-2h后得到高温熔体；
S4、附着纤维：
将气凝胶毡放入粉碎机中进行粉碎，粉碎机转速、粉碎时长、粉碎后得到气凝胶毡纤维，将气凝胶毡纤维铺设在板材下模具中，然后将步骤S3中得到的高温熔体导入板材下模具中，再向高温熔体表面铺设气凝胶毡纤维，随后盖上上模具，对模具表面外壳喷洒水雾进行冷却，冷却速率为15-20℃/min，冷却至300-400℃后放入保温炉中进行恒温处理，恒温处理时长为7-10h，恒温处理完成后随炉冷却至室温，得到绝热板材坯料：
S5、表面处理：
将绝热板材坯料的表面通过打磨机进行打磨，去除表面多余气凝胶毡纤维，得到绝热板材初品，再将耐火涂料涂至绝热板材初品表面，涂抹完成后进行烘干，烘干后得到轻型绝热纤维板。
2.如权利要求1所述的一种轻型绝热纤维板的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的玻璃纤维直径为5-30μm，长度为3-5cm。
3.如权利要求1所述的一种轻型绝热纤维板的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中大理石粉的粒度为80-100μm，煤渣粉的粒度为50-60μm，氟硅酸钠的粒度为20-30μm。
4.如权利要求1所述的一种轻型绝热纤维板的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的发泡剂采用炭素，发泡助剂由Sb2O5与ZnS按质量比5：1混合制成，稳定剂采用有机稀土。
5.如权利要求1所述的一种轻型绝热纤维板的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述的气凝胶毡纤维直径为25-45μm，长度为3-10cm。
6.如权利要求1所述的一种轻型绝热纤维板的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述水雾的粒度为10-20μm，水雾的浓度为0.9-1.1kg/m3。
7.如权利要求1所述的一种轻型绝热纤维板的制备方法，其特征在于，步骤S5所述的耐火涂料由以下重量份的成分组成：80-90份蛭石粉、10-15份石墨粉、8-15份水玻璃、13-16份煅烧α-Al2O3微粉、7-9份硬脂酸钠、4-8份六偏氯酸钠、10-20份硅溶胶。
8.如权利要求1所述的一种轻型绝热纤维板的制备方法，其特征在于，步骤S5中烘干温度80-100℃、烘干时长30-40min。
9.如权利要求1-8任意一项所述方法制备得到的轻型绝热纤维板的应用，其特征在于，将其应用于建筑领域域，作为建筑物的保温层。
10.如权利要求1-8任意一项所述方法制备得到的轻型绝热纤维板的应用，其特征在于，将其应用于室内装修，作为隔音防火板材。
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