一种新型保温板及其制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种新型保温板及其制备工艺，包括以下质量配比的组分：玻璃纤维100份；酚醛树脂2～15份；其中，玻璃纤维选自无碱玻璃纤维，或者无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的组合，酚醛树脂的原料为水溶性酚醛树脂。保温板通过特定的物料选择和配比，保证了力学性能和保温性能；生产过程中不加入有机溶剂和其他偶联剂或固化剂，无毒、环保；生产过程中采用喷淋装置，提高了树脂在玻璃纤维中的分散均匀性；采用微波固化设备，提高了树脂的固化效率，且力学性能得到较大提高；最终制备得到兼具防火和保温一体的、无毒的、具有较高垂直板面抗拉强度的、原材料生产及产品制备过程绿色环保以及可批量化生产的保温板。

【技术实现步骤摘要】
一种新型保温板及其制备工艺
本专利技术属于保温防火材料制造
，特别涉及一种新型保温板及其制备工艺，该新型保温板可以作为无毒防火保温材料用于建筑保温、船舶舱体保温、防火门夹心材料等。
技术介绍
建筑行业因为外墙着火发生了一次又一次的建筑火灾，一场场的大火从一个房间迅速蔓延到整个外墙，到整个楼宇都被大火覆盖。熊熊大火的高温以及浓烈熏人的烟气是火灾中至伤致死的主要原因。外墙中的保温板防火性能不足时可作为燃烧材料，进一步助长火势蔓延。每年都有很多鲜活的生命被建筑大火吞灭，一次又一次的惨痛经历告诉人们，同时具备防火、高保温且无毒的保温板产品，才利于保住人民生命和财产的安全，而这些产品是稀缺的。有些无机保温板产品达到了公安部的A级防火要求，持续燃烧时间小于30秒，但30秒也是燃烧，也会产生热量和有毒烟气，并且这些无机防火保温企业大多属于高耗能高污染企业，生产的无机产品属于国家禁限产能产品。这些防火材料的生产过程中，为保证材料的性能，大多采用传统的加热(加压)固化工艺，因此需要加入各种溶剂、固化剂或者偶联剂来完成生产制造并提高产品性能。比如市面常见的纤维类无机防火制品，生产采用的无机原材料含有各种有限量要求的金属元素，并且原材料生产中熔化矿石需要消耗大量的能源，采用的树脂在固化过程中需要使用偶联剂或其他有毒有机可燃助剂，遇到火灾时候会释放出一定量的有毒气体。由此可见，该类产品即属于高能耗产品，又不能绿色环保，还危害了人民的生命安全。另外，现有外墙产品经常出现脱落伤人的事件，这一方面归结为施工质量，另一方面归结为材料的垂直板面抗拉强度太低。综上所述，亟需研发一种兼具防火和保温一体的、无毒的、具有较高垂直板面抗拉强度的、原材料生产及产品制备过程绿色环保的、以及可批量化生产的保温板。
技术实现思路
为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种新型保温板及其制备工艺，保温板通过玻璃纤维和水溶性酚醛树脂制备得到，通过特定的物料选择和配比，保证了力学性能和保温性能；生产过程中不加入有机溶剂和其他偶联剂或固化剂，无毒环保；生产过程中采用喷淋装置，提高了树脂在玻璃纤维中的分散均匀性；采用微波固化设备，提高了树脂极性分子间的固化效率，力学性能得到较大提高；最终制备得到兼具防火和保温一体、无毒、具有较高垂直板面抗拉强度、原材料生产及产品制备过程绿色环保以及可批量化生产的保温板，从而完成本专利技术。本专利技术提供了的技术方案如下：第一方面，一种新型保温板，包括以下质量配比的组分：玻璃纤维100份；酚醛树脂2～15份，优选2～8份；其中，玻璃纤维选自无碱玻璃纤维，或者无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的组合；酚醛树脂的原料为水溶性酚醛树脂。第二方面，一种新型保温板的制备工艺，用于制备上述第一方面所述的新型保温板，制备工艺包括固化工序，该固化工序采用微波固化设备实施微波固化。根据本专利技术提供的一种新型保温板及其制备工艺，具有以下有益效果：(1)本专利技术中保温板采用玻璃纤维作为基材，特别是选用特定配比的无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维，保证保温性能和力学性能的同时，考虑了产业化的需求，该保温板已计划批量生产；(2)本专利技术得益于水溶性酚醛树脂以及微波固化工艺的选择，产品生产过程中无需加入有机溶剂、偶联剂或固化剂即可实现保温板的成形，保证了生产安全，提高产品环保质量；(3)本专利技术中，研发不同于现有技术的管道式喷淋工艺，通过对储料罐、伺服管和喷淋管组合设计，保证喷淋过程可持续进行，且喷淋均匀性高；(4)本专利技术中，研发了树脂的微波固化设备及工艺，通过微波固化设备的分区设置，解决了低导热材料固化不均匀、质量差的问题，缩短了固化时间，去掉了固化压力，降低了固化温度，减少了固化助剂的使用，提高了能源利用率，大大减少了能源消耗，降低了成本；(5)本专利技术中，保温板产品在保证A级防火的基础上，安全性达到AQZ2级，具有高效保温隔热性能，容重高，结构强度好，力学性能远高于国家标准，解决了其他材料低抗拉强度，易脱落的问题。附图说明图1示出本专利技术一种优选实施方式中喷淋装置结构图，其中，图1a为喷淋管的主视图；图1b为图1a中A-A方向的截面图；图1c为喷淋管的侧视图；图1d为图1c中B-B方向的截面图。图2示出本专利技术一种优选实施方式中微波固化设备结构图。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。根据本专利技术的第一方面，提供了一种新型保温板，包括以下质量配比的组分：玻璃纤维100份；酚醛树脂2～15份，优选2～8份；其中，玻璃纤维选自无碱玻璃纤维，或者无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的组合；酚醛树脂的原料为水溶性酚醛树脂，水溶性酚醛树脂属热固性甲阶酚醛树脂。水溶性酚醛树脂的选择避免了生产中用于溶解酚醛树脂的有机溶剂如乙醇的选用，降低了厂房空气中有机物的浓度，提高了生产安全性。保温板中由酚醛树脂转化的物质形态均认为属于酚醛树脂。在本专利技术中，保温板中酚醛树脂均匀包覆于纤维表面，且在玻璃纤维的搭接处存在，使玻璃纤维粘接形成一个三维多孔整体。酚醛树脂的含量与保温板的力学性能在酚醛树脂含量2wt％-13wt％时呈线性正相关，若酚醛树脂的含量较低且低于上述范围的最小值，则力学性能(压缩强度、垂直板面抗拉强度)差；若酚醛树脂的含量较高且高于上述范围的最大值，则相应力学性能下降，复合材料变脆，且无法达到A级防火。在本专利技术一种优选的实施方式中，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的组合，无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的质量比为1:1～1:3，优选为1:2～1:3。玻璃纤维为无碱玻璃纤维时保温性能和垂直板面抗拉强度最优，然而，无碱玻璃纤维成本极高，普遍用于电子产品的制造，用于批量化生产保温板不利于产品推广应用，因而在生产线制造时适当加入了成本较低的中碱玻璃纤维，当中碱玻璃纤维用量较高且高于上述范围，最终制备得到的保温板会产生表面花斑的情况，外观存在缺陷，若中碱玻璃纤维的用量继续升高则将影响最终产品的保温性能和垂直板面抗拉强度。进一步地，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，丝径5～20μm，优选为5～10μm；长度为50～75mm，优选长度误差为±5mm，保证长度均一性。经过研究发现，玻璃纤维的丝径与保温板的保温性能和力学性能较为相关，在上述范围内，保温板的导热系数低且具有较高垂直板面抗拉强度；丝径低于上述范围的最小值，对原料要求苛刻，难以产业化；丝径过大且高于上述范围的最大值，则保温板的保温性能和力学性能降低明显。进一步研究还发现，玻璃纤维的长度均一性对工艺的顺利开展至关重要，若玻璃纤维长度均一性较差，在纤维梳理工序中，极易导致梳理机卡棉，在生产大容重保温板时该情况更为突出。更进一步地，无碱玻璃纤维选用生产电路板的无碱玻璃纤维边角料(又称开刀丝)，解决固废，利于环保，成本极低。在本专利技术一种优选的实施方式中，该保温板中无需再加入其他用于提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型保温板，其特征在于，包括以下质量配比的组分：/n玻璃纤维 100份；/n酚醛树脂 2～15份；/n其中，玻璃纤维选自无碱玻璃纤维，或者无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的组合；/n酚醛树脂的原料为水溶性酚醛树脂。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型保温板，其特征在于，包括以下质量配比的组分：
玻璃纤维100份；
酚醛树脂2～15份；
其中，玻璃纤维选自无碱玻璃纤维，或者无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的组合；
酚醛树脂的原料为水溶性酚醛树脂。


2.根据权利要求1所述的保温板，其特征在于，玻璃纤维为无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的组合时，无碱玻璃纤维与中碱玻璃纤维的质量比为1:1～1:3。


3.根据权利要求1所述的保温板，其特征在于，玻璃纤维为短切玻璃纤维，丝径5～20μm；长度为50～75mm，长度误差为±5mm。


4.根据权利要求1所述的保温板，其特征在于，无碱玻璃纤维选用生产电路板的无碱玻璃纤维边角料。


5.根据权利要求1所述的保温板，其特征在于，水溶性酚醛树脂在25℃时的粘度为10cp～13cp，固含量为30wt％～49wt％，pH8.0～10.0。


6.根据权利要求1所述的保温板，其特征在于，该保温板的导热系数为0.028～0.035W/(m·K)；
该保温板的容重为150～380kg/m3；
该保温板的厚度为20～80mm；
该保温板的垂直板面抗拉强度达0.35MPa以上；
该保温板符合A1级不燃材料、AQ2级无毒材料的标准。


7.一种新型保温板的制备工艺，其特征在于，用于制备上述权利要求1至6之一所述的保温板，该制备工艺包括固化工序，该固化工序采用微波固化设备实施微波固化。


8.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于，微波固化设备包括微波单元、传送带单元和出风系统，微波单元具有腔体结构，传送带单元承载喷淋水溶性酚醛树脂后的物料进入微波单元腔体，微波单元的加热元件为磁控管，磁控管安装在微波单元内腔顶部，对经过磁控管下方的物料微波加热；
微波单元划分为预热区、固化区和后处理区，其中，预热区中磁控管功率占总功率的2/5～3/5，实施物料烘干，固化区中磁控管功率占总功率的3/10～1/2，实施酚醛树脂的加热固化，后处理区中磁控管功率占总功率的1/10，进一步实施酚醛树脂加热固化；
出风系统与微波单元连通，通过出风管道排出微波加热产生的蒸汽。


9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于，微波单元中设置有多个出风口，各出风口连通出风系统的出风管道；出风口的设置满足设备工作时预热区出风流量不低于总出风流量的3/5、固化区出风流量不低于总出风流量的3/20，后处理区无出风流量，但后处理区...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟博，黎昱，张玉生，陈维强，张鹏飞，艾素芬，董薇，陶积柏，周欣欣，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11