本發(fā)明涉及本發(fā)明屬于保溫隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用硅酸鋁纖維和蛭石為主要原料的膨脹型硅酸鋁纖維保溫材料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著能源消耗的增大和環(huán)境污染問題的加重，節(jié)能和環(huán)保問題日益嚴(yán)峻。保溫隔熱是節(jié)約能源一種有效途徑。
硅酸鋁纖維是在石棉纖維禁用后的最佳替代品，其成本與使用性能都被市場廣泛接受，是1300℃以下主要的保溫材料之一。產(chǎn)品形態(tài)主要以硅酸鋁纖維紙、硅酸鋁纖維氈和硅酸鋁纖維毯為主。這些傳統(tǒng)的硅酸鋁纖維保溫制品不具備膨脹性能，在使用過程中與初始的形態(tài)幾乎沒有變化，這導(dǎo)致其與發(fā)熱體接觸不緊密，尤其是在對異形件發(fā)熱體的保溫處理下尤為突出，導(dǎo)致保溫效果降低。
蛭石是一種天然的受熱膨脹（膨脹溫度：300-500℃）型礦物材料，本身不具備可燃性，且膨脹后呈現(xiàn)多層片狀結(jié)構(gòu)，形成相對封閉的空間，因此，導(dǎo)熱系數(shù)較低，具備良好的保溫隔熱效果，是優(yōu)良的防火隔熱材料。但是蛭石成顆粒狀，難以成型，限制了其使用范圍。
現(xiàn)有技術(shù)中也有將纖維材料同蛭石復(fù)合使用來達(dá)到阻燃、保溫等效果的記載。如CN103821285A公開了一種環(huán)保屋面保溫層的施工方法，（1）在屋面上鋪設(shè)一層硅酸鋁保溫材料（2）人工攪拌水和水泥成水泥漿，再將水泥漿均勻抹在膨脹蛭石，再將均勻抹有水泥漿的膨脹蛭石均勻涂抹在硅酸鋁保溫層上形成膨脹蛭石保溫層。硅酸鋁保溫層同蛭石層是分開的，復(fù)合作用較小。CN102557529A涉及一種蛭石復(fù)合保溫材料，包括主料A、B和輔料A、B，主料A：粒度為30-100目的蛭石1-8份，主料B：酚醛樹脂1-8份，輔料A是由滑石粉、發(fā)泡劑、活性劑、柔化劑和固化劑按任意比例混合的混合物，輔料B是短玻璃纖維。使用的粘結(jié)劑酚醛樹脂較多，仍然存在極大的能源消耗和成本的升高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)中纖維材料同蛭石復(fù)合制作保溫材料中存在的復(fù)合作用弱、存在能源消耗和成本高的問題，本申請公開了一種硅酸鋁纖維與蛭石復(fù)合增強作用明顯、降低能源消耗、成本較低的膨脹型硅酸鋁纖維保溫材料的制備方法。
本發(fā)明利用硅酸鋁纖維和蛭石為主體原料，按一定比例混合分散后，以PVA、淀粉、CMC、膠乳、水玻璃或硅溶膠等作為膠黏劑，采用濕法造紙工藝成型技術(shù)，經(jīng)上漿、布漿、脫水、施膠、干燥、整飾及卷取得到最終產(chǎn)品。該復(fù)合材料在使用過程中，經(jīng)加溫處理后，其蛭石組分開始膨脹，帶動整個復(fù)合材料體積增大，起到良好的填充和密封作用，從而提高其隔熱效果。該材料整個生產(chǎn)過程中無廢水排放，無環(huán)境污染。
本發(fā)明是通過以下步驟得到的：
一種膨脹型硅酸鋁纖維保溫材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）硅酸鋁纖維配制成漿料，然后將纖維切斷至10-15mm；
（2）除渣；
（3）向步驟（2）得到的漿料中加入蛭石；
（4）步驟（3）得到的混合漿料泵送至流漿箱，然后脫水成型，在濕紙幅含水量下降到失去光澤位置（紙漿在網(wǎng)部成型后在真空部脫水時，濕紙頁由于水含量下降瞬間失去光澤，在失去光澤時形成一條臨界線，稱為水線）噴灑膠黏劑，干燥成型；
其中，硅酸鋁纖維、蛭石與膠黏劑的重量比為（10-17）:（3-10）:（1-2）；
蛭石粒徑為1-4mm。
所述的制備方法，優(yōu)選步驟（1）中硅酸鋁纖維配成2-5%濃度的漿料。
所述的制備方法，優(yōu)選硅酸鋁纖維與蛭石的重量比為2-5:1。
所述的制備方法，優(yōu)選膠黏劑主要作用為保證蛭石在未膨脹前與硅酸鋁纖維之間的結(jié)合，以及產(chǎn)品的強度，可根據(jù)價格及產(chǎn)品的具體性能指標(biāo)要求選取PVA、CMC、淀粉、膠乳、水玻璃、硅溶膠等中的一種以上膠黏劑作為產(chǎn)品的膠黏劑膠黏劑。
1所述的制備方法，優(yōu)選在濕紙幅含水量下降到失去光澤位置，采用噴灑方式將膠黏劑噴灑到脫水成型的材料表面，在成型網(wǎng)底部提供真空抽吸，負(fù)壓為0.01-0.04MPa。
所述的制備方法，優(yōu)選膠黏劑為PVA：丙烯酸膠乳：淀粉=1:2:4或硅溶膠：丙烯酸膠乳：淀粉=2:4:2。
所述的制備方法，優(yōu)選硅酸鋁纖維與蛭石比例為3:1，蛭石粒徑為3mm，膠黏劑為硅溶膠：丙烯酸膠乳：淀粉=2:4:2，膠黏劑用量為硅酸鋁纖維與蛭石總重量的5-30%。
所述的制備方法，優(yōu)選采用水洗法除渣：采用沉砂盤除渣方式，將漿料濃度調(diào)節(jié)到1-3%，流速為20-60m/min，三道隔板，隔板間隔為2-3米。
所述的制備方法，優(yōu)選步驟（4）中將步驟（3）得到的混合漿料配成濃度1-3%，通過漿泵泵送至流漿箱，然后脫水成型。
本發(fā)明的有益效果：
（1）本發(fā)明提供了一種以硅酸鋁纖維和蛭石為主要材料，通過濕法造紙成型技術(shù)制備硅酸鋁纖維/蛭石復(fù)合保溫材料。該材料具備紙基材料的特性，易成型，可批量生產(chǎn)，且能夠在加熱處理后在原有基礎(chǔ)上膨脹1-5倍，生產(chǎn)的纖維保溫材料初始密度350-600 kg /m3,受熱膨脹后密度為200-350 kg /m3，作為一種優(yōu)良的保溫隔熱材料，可作為設(shè)備、管道、尤其在異形件的保溫隔熱處理上，有明顯優(yōu)勢；
（2）通過此工藝制備的復(fù)合保溫材料既兼?zhèn)涔杷徜X纖維制品柔軟、保溫隔熱性能特點，又增加了蛭石受熱后膨脹的特性，擴大了應(yīng)用領(lǐng)域并提高了保溫效果；
（3）整個流程稀釋水與膠黏劑分別成獨立系統(tǒng)，并且各自循環(huán)利用，無外排，無污染。
附圖說明
圖1為本發(fā)明制備得到的膨脹型硅酸鋁纖維保溫材料膨脹前（左）與膨脹后（右）對比圖。
具體實施方式
為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實例來進(jìn)一步說明。
實施例1：
（1）將50-85 kg硅酸鋁纖維配成2-5%濃度的漿料，在2m3容量的瓦利打漿機加5-10 kg重錘切斷30-60分鐘后泵送到調(diào)漿池內(nèi)；
（2）加水稀釋至1-2%濃度，保持調(diào)漿池內(nèi)攪拌，通過泵送至沉砂盤，調(diào)整泵流量使?jié){料在沉砂盤中的流速保持30-50m/min，通過三道塵沙擋板后泵送至抄前池；
（3）在抄前池內(nèi)加入15-50 kg粒徑為1-4mm的蛭石，攪拌5-10分鐘后，并保持?jǐn)嚢瑁?/p>
（4）將調(diào)好的漿料泵送至流漿箱脫水成型，在濕紙幅含水量下降到失去光澤位置噴灑膠黏劑5-10 kg，然后通過干燥成型，得到附圖中的膨脹型復(fù)合保溫材料。
其中，硅酸鋁纖維與蛭石比例影響最終產(chǎn)品的膨脹率，進(jìn)而影響導(dǎo)熱系數(shù)；膠黏劑的種類選擇和用量影響膨脹前和膨脹后產(chǎn)品的強度；蛭石的粒徑的大小影響產(chǎn)品的膨脹系數(shù)和蛭石在紙頁的分布情況。
在一個實施例中，固定蛭石粒徑為3mm，硅酸鋁纖維與蛭石比例分別為5:1，4:1,3:1，2:1時，得到的產(chǎn)品膨脹率分別為180%，210%，265%，350%，產(chǎn)品800℃的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.124W/(M·K), 0.117W/(M·K), 0.101W/(M·K), 0.083W/(M·K)。
在另一個實施例中，固定硅酸鋁纖維與蛭石比例分別為3:1時，蛭石粒徑分別為0.5mm，1mm，3mm，4mm時，得到產(chǎn)品的膨脹率分別為127%，221%，265%，293%。在較小粒徑時，蛭石在膨脹過程中并不能將纖維撐開，而是會穿插在纖維之間的空隙中，所以膨脹效果不好，而粒徑過大超過4mm后，會導(dǎo)致局部膨脹過大造成材料的不均勻。所以建議粒徑控制在1-4mm之間。
在另一個實施例中，固定硅酸鋁纖維與蛭石比例為3:1，蛭石粒徑為3mm，膠黏劑分別為a (PVA、丙烯酸膠乳、淀粉混合液)和b(硅溶膠、丙烯酸膠乳、淀粉)時，若膠黏劑為a PVA：丙烯酸膠乳：淀粉=1:2:4，用量為8 %和10 %時，其產(chǎn)品膨脹前與膨脹后抗張強度分別為4.73/N·m·g-1與0.09/N·m·g-1和5.01 N·m·g-1與0.10/N·m·g-1，若膠黏劑為b硅溶膠：丙烯酸膠乳：淀粉=2:4:2，用量為8%和10%時，其產(chǎn)品膨脹前與膨脹后抗張強度分別為4.62/N·m·g-1與0.57/N·m·g-1和4.79 N·m·g-1與0.63/N·m·g-1。
由于膠黏劑種類及用量范圍較大，再次就不一一列舉，可根據(jù)具體要求進(jìn)行調(diào)配。
其他工藝條件采用本領(lǐng)域慣用操作，在此不做贅述。
實施例2：
不采用濕法造紙成型技術(shù)，而是采用常規(guī)的混合、干燥技術(shù)
（1）將50-85 kg硅酸鋁纖維配成2-5%濃度的漿料，在2m3容量的瓦利打漿機加5-10 kg重錘切斷30-60分鐘，干燥；
（2）加入15-50 kg粒徑為1-4mm的蛭石，攪拌均勻；
（3）加入膠黏劑5-10 kg，攪拌均勻，然后通過干燥成型，得到膨脹型保溫材料。
固定硅酸鋁纖維與蛭石比例為3:1，蛭石粒徑為3mm，膠黏劑分別為a (PVA、丙烯酸膠乳、淀粉混合液)和b(硅溶膠、丙烯酸膠乳、淀粉)時，若膠黏劑為a PVA：丙烯酸膠乳：淀粉=1:2:4，用量為8 %和10 %時，其產(chǎn)品膨脹前與膨脹后抗張強度分別為2.83/N·m·g-1與0.07/N·m·g-1和4.17 N·m·g-1與0.7/N·m·g-1，若膠黏劑為b硅溶膠：丙烯酸膠乳：淀粉=2:4:2，用量為8%和10%時，其產(chǎn)品膨脹前與膨脹后抗張強度分別為4.01/N·m·g-1與0.51/N·m·g-1和4.07 N·m·g-1與0.53/N·m·g-1。
以硅酸鋁纖維和粒徑為1-4mm的蛭石為主要原料，按一定比例混合分散，經(jīng)過配漿調(diào)濃，采用漿泵泵送至流漿箱，以濕法造紙工藝成型技術(shù)，經(jīng)上漿布漿、脫水、施膠、干燥、整飾及卷取得到最終產(chǎn)品。整個流程稀釋水與膠黏劑分別成獨立系統(tǒng)，并且循環(huán)利用，無外排，無污染。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受實施例的限制，其它任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、組合、替代、簡化均應(yīng)為等效替換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。