一種二氧化硅氣凝膠復(fù)合玻璃棉纖維針刺氈的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種二氧化硅氣凝膠復(fù)合玻璃棉纖維針刺氈的制備方法，所述方法主要利用改性二氧化硅氣凝膠漿體與玻璃棉纖維針刺氈復(fù)合，所述改性二氧化硅氣凝膠漿體的原料包括二氧化硅氣凝膠、改性劑、表面活性劑和溶劑。本發(fā)明將二氧化硅氣凝膠與具有防火性能的玻璃棉纖維針刺氈進(jìn)行復(fù)合，能夠大幅度的降低玻璃棉纖維針刺氈的導(dǎo)熱系數(shù)，同時(shí)提高耐高溫性及防水性，并減少同等要求下的玻璃棉纖維針刺氈的使用厚度，便于施工，從而提高工人施工效率，降低綜合施工的成本。
【專利說(shuō)明】一種二氧化硅氣凝膠復(fù)合玻璃棉纖維針刺氈的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明屬于化工材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種二氧化硅氣凝膠復(fù)合玻璃棉纖維針刺氈的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有的工業(yè)管道用傳統(tǒng)保溫材料面臨的問(wèn)題有:1)巖棉保溫性差、易吸潮、厚度過(guò)厚、有些場(chǎng)合不易施工，導(dǎo)熱系數(shù)高、保溫效果不理想的缺點(diǎn)；2)普通玻璃棉氈不耐高溫；3)聚氨酯材料不耐高溫、易燃燒。
[0003]二氧化硅氣凝膠是一種納米多孔輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料，它具有極低的固態(tài)熱傳導(dǎo)，以及氣態(tài)熱傳導(dǎo)。它在常溫常壓下導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.0I Iff/(m.Κ)，是所有固態(tài)材料中隔熱性能最好的一種，二氧化硅氣凝膠還具有良好的耐溫性能，可耐受最高600°C _900°C的高溫，低溫使用范圍接近絕對(duì)零度，是一種性能優(yōu)良的保溫材料。
[0004]中國(guó)專利《一種泡沫陶瓷增強(qiáng)纖維氣凝膠隔熱材料及其制備方法》(專利權(quán)人--華南理工大學(xué)，申請(qǐng)日:2010年8月6日，專利號(hào):CN201010248197.2)通過(guò)溶膠凝膠工藝，不斷攪拌，使短纖維均與分散在二氧化硅溶膠中，然后通過(guò)真空浸滲技術(shù)將纖維與溶膠的復(fù)合材料填充于多孔陶瓷孔內(nèi)，通過(guò)制備氣凝膠的老化、改性、干燥等工藝，制備出隔熱材料。但上述方法存在很多缺陷，尤其是該方法只適用于載體材料為松散的不定型纖維材料，產(chǎn)品為不定型氣凝膠與纖維復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種二氧化硅氣凝膠復(fù)合玻璃棉纖維針刺氈的制備方法，所述方法將二氧化硅氣凝膠與具有防火性能的玻璃棉纖維針刺氈進(jìn)行復(fù)合，能夠大幅度的降低玻璃棉纖維針刺氈的導(dǎo)熱系數(shù)，同時(shí)提高耐高溫性及防水性，并減少同等要求下的玻璃棉纖維針刺氈的使用厚度，便于施工，從而提高工人施工效率，降低綜合施工的成本。
[0006]本發(fā)明的上述目的將通過(guò)以下技術(shù)方案進(jìn)一步描述和體現(xiàn)。
[0007]一種改性二氧化硅氣凝膠漿體，原料包括二氧化硅氣凝膠、改性劑、表面活性劑和溶劑，所述各原料的重量分?jǐn)?shù)比為:
二氧化硅氣凝膠4-30
改性劑2-10
表面活性劑9-15
溶劑40-70。
[0008]本發(fā)明的另一目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種改性二氧化硅氣凝膠漿體的制備方法，原料包括二氧化硅氣凝膠、改性劑、表面活性劑和溶劑，所述各原料的重量分?jǐn)?shù)比為:
二氧化硅氣凝膠4-30
改性劑2-10表面活性劑9-15
溶劑40-70 ；
所述制備方法包括以下步驟:
(1)將所述表面活性劑和溶劑加入到攪拌罐中，以500-800轉(zhuǎn)/分的速度攪拌10-20分鐘，使表面活性劑均勻分散在溶劑中，得到混合液；
(2)將所述二氧化硅氣凝膠添加到所述混合液中，以500-800轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30-60分鐘，制備出分散均勻的二氧化硅氣凝膠漿體；
(3)向所述分散均勻的二氧化硅氣凝膠漿體中加入所述改性劑，以500-800轉(zhuǎn)/分的速度攪拌20-30分鐘，即得到所述的改性二氧化硅氣凝膠漿體。
[0009]本發(fā)明的另一目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種二氧化硅氣凝膠復(fù)合玻璃棉纖維針刺氈的制備方法，將改性二氧化硅氣凝膠漿體倒入容器中，將玻璃棉纖維針刺氈全部浸潤(rùn)在所述的改性二氧化硅氣凝膠漿體中，20-40分鐘后取出玻璃棉纖維針刺氈置于隔板上，待不再有漿體流出后，在30-80°C的溫度下將浸潤(rùn)二氧化硅氣凝膠漿體的玻璃棉纖維針刺氈烘干24-48小時(shí)至完全干燥，即得到所述的二氧化硅氣凝膠改性外保溫用玻璃棉纖維針刺氈；
所述改性二氧化硅氣凝膠漿體的原料包括二氧化硅氣凝膠、改性劑、表面活性劑和溶劑，所述各原料的重量分?jǐn)?shù)比為:` 二氧化硅氣凝膠4-30
改性劑2-10
表面活性劑9-15
溶劑40-70 ；
進(jìn)一步的，所述改性劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560或KH570中的一種或幾種的混合物。
[0010]進(jìn)一步的，所述表面活性劑為吐溫80 ;
進(jìn)一步的，所述溶劑為去離子水或乙醇；
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:
1、本發(fā)明采用分散方法，將二氧化硅氣凝膠顆粒均勻分散在玻璃棉纖維針刺氈中，從而降低玻璃棉纖維針刺氈的導(dǎo)熱系數(shù)，提高其耐高溫性能，并提高其吸水性；
2、本發(fā)明是將二氧化硅氣凝膠與具有防火性能的玻璃棉纖維針刺氈進(jìn)行復(fù)合，能夠大幅度減少同等要求下的玻璃棉纖維針刺氈的使用厚度，便于施工，從而提高工人施工效率，降低綜合施工成本；
3、本發(fā)明所述的二氧化硅氣凝膠改性外保溫用玻璃棉纖維針刺氈具有耐高溫性達(dá)10000C，保溫性好，導(dǎo)熱系數(shù)在0.020 ff/ (m.K)，防水性好，憎水率大于99%。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
一種改性二氧化硅氣凝膠漿體，原料包括二氧化硅氣凝膠、改性劑、表面活性劑和溶劑，所述各原料的重量分?jǐn)?shù)比為:
二氧化硅氣凝膠4-30
改性劑2-10表面活性劑9-15
溶劑40-70 ；
所述改性二氧化硅氣凝膠漿體制備方法包括以下步驟:
(1)將所述表面活性劑和溶劑加入到攪拌罐中，以500-800轉(zhuǎn)/分的速度攪拌10-20分鐘，使表面活性劑均勻分散在溶劑中，得到混合液；
(2)將所述二氧化硅氣凝膠添加到所述混合液中，以500-800轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30-60分鐘，制備出分散均勻的二氧化硅氣凝膠漿體；
(3)向所述分散均勻的二氧化硅氣凝膠漿體中加入所述改性劑，以500-800轉(zhuǎn)/分的速度攪拌20-30分鐘，即得到所述的改性二氧化硅氣凝膠漿體。
[0012]所述改性二氧化硅氣凝膠漿體的應(yīng)用，即一種二氧化硅氣凝膠復(fù)合玻璃棉纖維針刺氈的制備方法，所述改性二氧化硅氣凝膠漿體可用于制備二氧化硅氣凝膠改性外保溫用玻璃棉纖維針刺氈，將改性二氧化硅氣凝膠漿體倒入容器中，將玻璃棉纖維針刺氈全部浸潤(rùn)在所述的改性二氧化硅氣凝膠漿體中，20-40分鐘后取出玻璃棉纖維針刺氈置于隔板上，待不再有漿體流出后，在30-80°C的溫度下將浸潤(rùn)二氧化硅氣凝膠漿體的玻璃棉纖維針刺氈烘干24-48小時(shí)至完全干燥，即得到所述的二氧化硅氣凝膠改性外保溫用玻璃棉纖維針刺氈。
[0013]進(jìn)一步的， 所述改性劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560或KH570中的一種或幾種的混合物；
進(jìn)一步的，所述表面活性劑為吐溫80 ;進(jìn)一步的，所述溶劑為去離子水或乙醇；
本實(shí)施例中所用重量單位為千克，也可以為克；
本實(shí)施例中所述的各個(gè)組分均為工業(yè)級(jí)；
本實(shí)施例中所述的各個(gè)組分為市場(chǎng)上出售的常規(guī)產(chǎn)品；
在本實(shí)施例中，所述的二氧化硅氣凝膠漿體中的各組分可以在給出的配比范圍內(nèi)靈活組合，在此不一一枚舉。
[0014]實(shí)施例2
本實(shí)施例是實(shí)施例1基礎(chǔ)上的優(yōu)選方案，所用的原料(組分)的品質(zhì)與實(shí)施例1相同，所述二氧化硅氣凝膠漿體中各原料的重量分?jǐn)?shù)比為:
二氧化娃氣凝膠25
硅烷偶聯(lián)劑KH5608
吐溫808
去離子水59;
改性二氧化硅氣凝膠漿體原料配比選定后，所述改性二氧化硅氣凝膠漿體的制備方法包括以下步驟:
(1)將作為表面活性劑的吐溫80和作為溶劑的去離子水加入到攪拌罐中，以500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌10分鐘，使所述的表面活性劑均勻分散在溶劑中；
(2)將所述二氧化硅氣凝膠添加到攪拌好的表面活性劑和溶劑混合液中，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌45分鐘，制備出分散均勻的二氧化硅氣凝膠漿體；
(3)向分散均勻的二氧化硅氣凝膠漿體中加入作為改性劑的硅烷偶聯(lián)劑KH560，以500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘，即制備出所述的改性二氧化硅氣凝膠漿體；所述的改性二氧化硅氣凝膠漿體制好后，將制好的改性二氧化硅氣凝膠漿體倒入準(zhǔn)備好的容器中，將玻璃棉纖維針刺氈板全部浸潤(rùn)其中，40分鐘后取出置于隔板上，待不再有漿體流出后，置入烘干箱中，在50°C的溫度下將浸潤(rùn)二氧化硅氣凝膠的玻璃棉纖維針刺氈板烘干48小時(shí)至完全干燥，即得到本發(fā)明的二氧化硅氣凝膠改性外保溫用玻璃棉纖維針刺氈。
[0015]為檢測(cè)本實(shí)施例所述的二氧化硅氣凝膠改性外保溫用玻璃棉纖維針刺氈的性能，分別測(cè)定了導(dǎo)熱系數(shù)和憎水率，其中導(dǎo)熱系數(shù)按GB/T 10294的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，憎水率按GB/T 10299規(guī)定的方法進(jìn)行檢測(cè)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.020 ff/ (m-K),憎水率答99%以上，說(shuō)明其防水性能好，施工效率高，通過(guò)降低其導(dǎo)熱系數(shù)，減少玻璃棉纖維針刺氈厚度，可極大地提高工人施工效率，降低綜合成本。
[0016]實(shí)施例3
本實(shí)施例是實(shí)施例1基礎(chǔ)上的優(yōu)選方案，所用的原料(組分)的品質(zhì)與實(shí)施例1相同，所述二氧化硅氣凝膠漿體中各原料的重量分?jǐn)?shù)比為:
二氧化硅氣凝膠20
硅烷偶聯(lián)劑KH5705
吐溫8010
去離子水60。
[0017]所述改性二氧化硅氣凝膠漿體的制備方法、所述二氧化硅氣凝膠復(fù)合玻璃棉纖維針刺氈的制備方法參見實(shí)施例2。
[0018]為檢測(cè)本實(shí)施例所述的二氧化硅氣凝膠改性外保溫用玻璃棉纖維針刺氈的性能，分別測(cè)定了導(dǎo)熱系數(shù)和憎水率，其中導(dǎo)熱系數(shù)按GB/T 10294的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，憎水率按GB/T 10299規(guī)定的方法進(jìn)行檢測(cè)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.018 ff/ (m.Κ)，憎水率達(dá)98%以上，說(shuō)明其防水性能好，施工效率高，通過(guò)降低其導(dǎo)熱系數(shù)，減少玻璃棉纖維針刺氈厚度，可極大地提高工人施工效率，降低綜合成本。
[0019]實(shí)施例4
本實(shí)施例是實(shí)施例1基礎(chǔ)上的優(yōu)選方案，所用的原料(組分)的品質(zhì)與實(shí)施例1相同，所述二氧化硅氣凝膠漿體中各原料的重量分?jǐn)?shù)比為:
二氧化硅氣凝膠20
硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ5505
硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ5705
吐溫8012
乙醇50。
[0020]所述改性二氧化硅氣凝膠漿體的制備方法、所述二氧化硅氣凝膠復(fù)合玻璃棉纖維針刺氈的制備方法參見實(shí)施例2。
[0021]為檢測(cè)本實(shí)施例所述的二氧化硅氣凝膠改性外保溫用玻璃棉纖維針刺氈的性能，分別測(cè)定了導(dǎo)熱系數(shù)和憎水率，其中導(dǎo)熱系數(shù)按GB/T 10294的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，憎水率按GB/T 10299規(guī)定的方法進(jìn)行檢測(cè)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.019 ff/ (m.Κ)，憎水率達(dá)98%以上，說(shuō)明其防水性能好，施工效率高，通過(guò)降低其導(dǎo)熱系數(shù)，減少玻璃棉纖維針刺氈厚度，可極大地提高工人施工效率，降低綜合成本。
【權(quán)利要求】
1.一種改性二氧化硅氣凝膠漿體，其特征在于，原料包括二氧化硅氣凝膠、改性劑、表面活性劑和溶劑，所述各原料的重量分?jǐn)?shù)比為: 二氧化硅氣凝膠4-30 改性劑2-10 表面活性劑9-15 溶劑40-70。
2.一種如權(quán)利要求1所述的改性二氧化硅氣凝膠漿體的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟: (1)將所述表面活性劑和溶劑加入到攪拌罐中，以500-800轉(zhuǎn)/分的速度攪拌10-20分鐘，使表面活性劑均勻分散在溶劑中，得到混合液； (2)將所述二氧化硅氣凝膠添加到所述混合液中，以500-800轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30-60分鐘，制備出分散均勻的二氧化硅氣凝膠漿體； (3)向所述分散均勻的二氧化硅氣凝膠漿體中加入所述改性劑，以500-800轉(zhuǎn)/分的速度攪拌20-30分鐘，即得到所述的改性二氧化硅氣凝膠漿體。
3.—種二氧化硅氣凝膠復(fù)合玻璃棉纖維針刺氈的制備方法，其特征在于，將改性二氧化硅氣凝膠漿體倒入容器中，將玻璃棉纖維針刺氈全部浸潤(rùn)在所述的改性二氧化硅氣凝膠漿體中，20-40分鐘后取出玻璃棉纖維針刺氈置于隔板上，待不再有漿體流出后，在30-800C的溫度下將浸潤(rùn)二氧化硅氣凝膠漿體的玻璃棉纖維針刺氈烘干24-48小時(shí)至完全干燥，即得到所述的二氧化硅氣凝膠改性外保溫用玻璃棉纖維針刺氈； 所述改性二氧化硅氣凝膠漿體的原料包括二氧化硅氣凝膠、改性劑、表面活性劑和溶劑，所述各原料的重量分?jǐn)?shù)比為: 二氧化硅氣凝膠4-30 改性劑2-10 表面活性劑9-15 溶劑40-70。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性二氧化硅氣凝膠漿體，其特征在于，所述改性劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560或KH570中的一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性二氧化硅氣凝膠漿體，其特征在于，所述表面活性劑為吐溫80。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性二氧化硅氣凝膠漿體，其特征在于，所述溶劑為去離子水或乙醇。
【文檔編號(hào)】C04B28/24GK103626467SQ201310666448
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】路國(guó)忠, 周紅, 劉月, 閆晶, 鄭學(xué)松 申請(qǐng)人:北京建筑材料科學(xué)研究總院有限公司