一种矿渣纤维保温棉的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种矿渣纤维保温棉的制备方法及应用，属于保温材料技术领域，包括如下步骤：在介孔纳米二氧化硅中原位合成纳米硅酸钠，得到改性介孔纳米二氧化硅；采用连接剂对聚乙烯醇进行改性处理，得到改性聚乙烯醇；将改性介孔纳米二氧化硅涂覆在矿渣纤维表面，得到预处理矿渣纤维；将改性粘结剂和多元醇混合，喷涂至预处理纤维表面，经固化定型

【技术实现步骤摘要】
一种矿渣纤维保温棉的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及保温材料
，具体为一种矿渣纤维保温棉的制备方法及应用
。

技术介绍

[0002]矿物棉纤维是以天然矿物制得的棉花状非连续的无机纤维，包括矿渣棉纤维
、
岩棉纤维
、
玻璃纤维和陶瓷纤维等，其中，矿渣棉纤维以高炉渣
、
钢矿渣
、
铝矿渣
、
飞灰
、
磷选矿等工业废渣为主要原料，经溶融离心甩丝而成的无机纤维，以飞灰为主要原料制成的矿渣棉纤维又被称为飞灰纤维，是近年来出现的一种新型无机纤维
。
[0003]高炉渣作为一种性能优异
、
成本低廉的保温材料，在隔热
、
防火
、
降噪等诸多领域发挥着更为重要的作用，在渣纤维保温棉的生产过程中，粘合剂通常用于粘合整个纤维，其中粘合剂的类型决定了纤维的附着力和纤维产品的粘合强度，粘合剂包括有机
、
无机等，常见的有机粘结剂包括可溶性淀粉
、
聚乙稀醇
、
盼酸树脂等
。
[0004]矿渣纤维表面的孔隙能够提高纤维的保温性，但较大的孔径造成易吸湿，耐水性差，且纤维中的氧化钙和氧化镁组分易发生水化反应，导致力学性能下降
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种矿渣纤维保温棉的制备方法及应用：在介孔纳米材料中原位合成纳米硅酸钠，对硅酸钠具有缓释效果，避免纳米硅酸钠先与矿渣纤维中的钙和镁反应失去对水分去除的能力；采用戊二醛对聚乙烯醇进行改性处理，聚乙烯醇作为粘结剂，能够增强纤维之间的附着力和粘合强度，戊二醛修饰聚乙烯醇后喷涂在矿渣纤维表面，具有较优的堆积密度，提高矿渣纤维的保温效果；改性介孔纳米二氧化硅涂覆在矿渣纤维表面，封堵矿渣纤维表面的空隙，减小矿渣纤维的孔径，降低矿渣纤维的吸湿性；将改性聚乙烯醇和多元醇混合，喷涂至预处理纤维表面，多元醇与预处理矿渣纤维反应形成的网络结构能够与改性聚乙烯醇交联，形成致密的交联网络，能够减少与水分的接触
。
[0006]本专利技术要解决的技术问题：矿渣纤维表面的孔隙能够提高纤维的保温性，但较大的孔径造成易吸湿，耐水性差，且纤维中的氧化钙和氧化镁组分易发生水化反应，导致力学性能下降
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种矿渣纤维保温棉的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1.
制备介孔纳米二氧化硅，所述介孔纳米二氧化硅粒径为
150nm
，孔径为
25nm
；在介孔纳米二氧化硅中原位合成纳米硅酸钠，得到改性介孔纳米二氧化硅，所述纳米硅酸钠粒径为
15nm
，步骤具体为：
[0010]A1.
将
0.2g
三甲基十八烷基溴化铵和
0.02g
脂肪胺溶解到
30mL
去离子水中，搅拌均匀，加入
0.05g
石墨烯基底，超声分散，得到分散液，将
3g
硅源加入到
30mL
环己烷中，得到油相，将分散液加入到油相的上面，升温至
60℃
，在
600
‑
1200℃
下处理
3h
以去除表面活性剂和石墨烯基底，得到介孔纳米二氧化硅；
[0011]其中，石墨烯分散在去离子水中，得到的分散液作为水相体系，正硅酸四乙酯加入到有机溶剂环己烷中作为有机相，将水相加入到有机相的上面，形成两相分层体系，在表面活性剂三甲基十八烷基溴化铵和催化剂脂肪胺的作用下，使得介孔二氧化硅在石墨烯基底上生长，得到介孔纳米二氧化硅，其中，
600
‑
1200℃
处理
3h
变化曲线图如图1所示
。
[0012]进一步的，硅源为正硅酸乙酯
、
硅酸钠和气相二氧化硅中的一种
。
[0013]A2.
将
0.5g
介孔纳米材料加入到
50mL
硅酸钠溶液中，升温至
30℃
，加入质量分数为
36
％的盐酸调节
pH
值为
10
，搅拌
12h
，在介孔纳米材料内部形成硅酸钠溶胶，取出，在室温下干燥1天，置于石英管中，在
400℃
下处理
2h
后，经磨砂处理，得到改性介孔纳米二氧化硅
。
[0014]其中，硅酸钠溶液经表面孔隙渗透到介孔纳米材料内部，同时调节硅酸钠溶液
pH
为
10
，使得硅酸钠溶液在介孔纳米材料介孔内部形成溶胶，在
400℃
热处理后，使得介孔纳米二氧化硅介孔内部的硅酸钠溶胶形成纳米硅酸钠，实现介孔纳米二氧化硅内部负载纳米硅酸钠，经磨砂处理去除表面的硅酸钠颗粒
。
[0015]S2.
采用连接剂对聚乙烯醇进行改性处理，得到改性聚乙烯醇，具体步骤为：
[0016]将
5g
聚乙烯醇加入到
30mL
去离子水中，升温至
60℃
，搅拌至聚乙烯醇溶解，加入
10g
连接剂和
0.5g
氢氧化钠，升温至
100℃
，反应
35min
后，加入盐酸调节
pH
为
6.5
，得到改性聚乙烯醇
。
[0017]本专利技术考虑到聚乙烯醇链段上含有羟基，具有很强的吸湿性，所以，上述过程中，其中，在催化剂氢氧化钠的作用下，使得连接剂戊二醛的两个醛基与聚乙烯醇部分羟基发生羟醛缩合反应，消耗聚乙烯醇部分羟基，使得聚乙烯醇具有耐水性，降低聚乙烯醇粘结剂的吸湿性
。
[0018]进一步的，连接剂为戊二醛
。
[0019]S3.
将改性介孔纳米二氧化硅涂覆在矿渣纤维表面，得到预处理矿渣纤维，具体步骤为：
[0020]B1.
将煤渣与飞灰混合，在电阻炉中加热
1100℃
至熔融状态，得到熔融液，熔融液流入甩丝机，经甩丝辊离心力处理，同时喷吹空气冷却，得到矿渣纤维，其中，喷吹压力为
1.3MPa
，飞灰重量百分比为
20
％
。
[0021]B2.
将
0.5g
改性介孔纳米二氧化硅加入到
30mL
乙醇溶液中，搅拌均匀，得到分散液，将分散液均匀涂覆在矿渣纤维表面，置于烘箱中干燥处理，得到预处理矿渣纤维
。
[0022]其中，改性介孔纳米二氧化硅分散液均匀喷涂至矿渣纤维表面，经
80℃
下处理，使得乙醇溶剂挥发，进而改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种矿渣纤维保温棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.
制备介孔纳米二氧化硅，所述介孔纳米二氧化硅粒径为
150nm
，孔径为
25nm
；在介孔纳米二氧化硅中原位合成纳米硅酸钠，得到改性介孔纳米二氧化硅，所述纳米硅酸钠粒径为
15nm
；
S2.
采用连接剂对聚乙烯醇进行改性处理，得到改性聚乙烯醇；
S3.
将改性介孔纳米二氧化硅涂覆在矿渣纤维表面，得到预处理矿渣纤维；
S4.
将改性聚乙烯醇和多元醇混合，喷涂至预处理纤维表面，经固化定型
、
分切和卷绕工序，得到矿渣纤维保温棉
。2.
根据权利要求1所述的一种矿渣纤维保温棉的制备方法，其特征在于，所述改性介孔纳米二氧化硅步骤具体为：
A1.
将三甲基十八烷基溴化铵和脂肪胺溶解到去离子水中，搅拌均匀，加入石墨烯基底，超声分散，得到分散液，将硅源加入到有机溶剂中，得到油相，将分散液加入到油相的上面，升温至
60℃
，在
600℃
下处理
3h
以去除表面活性剂和石墨烯基底，得到介孔纳米材料；
A2.
将介孔纳米材料加入到硅酸钠溶液中，升温至
30℃
，加入质量分数为
36
％的盐酸调节
pH
值为
10
，搅拌
12h
，在介孔纳米材料内部形成硅酸钠溶胶，取出，在室温下干燥1天，置于石英管中，在
400℃
下处理
2h
后，经磨砂处理，得到改性介孔纳米二氧化硅
。3.
根据权利要求2所述的一种矿渣纤维保温棉的制备方法，其特征在于，所述硅源为正硅酸乙酯
、
硅酸钠和气相二氧化硅中的一种
。4.
根据权利要求1所述的一种矿渣纤维保温棉的制备方法，其特征在于，所述连接剂为戊二醛
。5.
根据权利要求1所述的一种矿渣纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锦彬，陈黎东，张嘉梁，张巧波，
申请(专利权)人：广西中玻新材料科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：