本發(fā)明涉及玻璃棉制備，尤其涉及一種高強(qiáng)度玻璃棉及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、玻璃棉屬于無機(jī)絕熱材料，是絕熱材料領(lǐng)域中重要的成員，它不僅具有不燃、導(dǎo)熱系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能，還可以采用與其他材料復(fù)合或深加工，擴(kuò)大制品的應(yīng)用領(lǐng)域。因玻璃棉制品已越來越廣泛地應(yīng)用于建筑、冶金、石油、化工、國防軍工等行業(yè)和高新技術(shù)行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，然而玻璃棉的脆性較大，機(jī)械強(qiáng)度一般較低，長時(shí)間使用容易出現(xiàn)纖維素?cái)嗔训那闆r，同時(shí)玻璃棉屬于導(dǎo)熱系數(shù)小的絕熱材料也是相對于其他原料而言的，玻璃棉表面粘附有粘合劑，粘合劑受熱容易產(chǎn)生發(fā)粘甚至導(dǎo)致玻璃棉變形的現(xiàn)象，因此，將玻璃棉作為絕熱層進(jìn)行使用時(shí)，為了不影響玻璃棉的使用效果和使用壽命，因此，降低粘合劑的使用量同時(shí)提升粘合劑對玻璃棉的粘合能力具有重要意義。

2、現(xiàn)有技術(shù)1：中國專利申請201711200764.5公開了一種玻璃棉制品用膠黏劑、玻璃棉制品及其制備方法，其玻璃棉制品用膠黏劑包括：0.5～2質(zhì)量份的次磷酸鹽；10～15質(zhì)量份的多羥基化合物；0.03～0.1質(zhì)量份的偶聯(lián)劑；4～10質(zhì)量份的轉(zhuǎn)化促進(jìn)劑；1.5～3質(zhì)量份的表面活性劑；80～85質(zhì)量份的去離子水；

3、該方案以改性多羥基化合物膠黏劑作為玻璃棉制品的主要粘合劑，配合偶聯(lián)劑、表面柔軟劑和憎水劑使用，使得到的玻璃棉制品不含有甲醛和丙烯酸，同時(shí)使玻璃棉纖維板具有良好的壓縮強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度；使玻璃棉纖維氈具有良好的施工性能和反彈厚度。

4、現(xiàn)有技術(shù)2：中國專利申請201010540212.0公開了一種濕法超細(xì)玻璃真空絕熱板，它包括：芯材、氣體吸附材料層、阻隔薄膜層；芯材位于最里層，氣體吸附材料層包裹于芯材的外表面，阻隔薄膜層包裹于氣體吸附材料層的外部；所述芯材為超細(xì)玻璃棉芯板。該方案還公開了上述超細(xì)玻璃棉真空絕熱板的生產(chǎn)方法，該方案制備的真空絕熱板，重量輕、導(dǎo)電系數(shù)低、彈性好、無毒、不燃、抗腐蝕、不老化、穩(wěn)定性高、無污染、隔熱效果好、吸音理想的優(yōu)點(diǎn)。該方案制備的超細(xì)玻璃棉真空絕熱板的板材厚度為8um～30um；使用年限為15年以上；使用溫度范圍為-50℃～70℃；導(dǎo)熱系數(shù)為0.0018～0.0028wm.k(20℃)。

5、綜合現(xiàn)有技術(shù)1、現(xiàn)有技術(shù)2可見，其分別公開了對玻璃棉膠粘劑、玻璃棉的組成進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中現(xiàn)有技術(shù)1得到了一種具有良好的強(qiáng)度的玻璃棉制品，現(xiàn)有技術(shù)2制得了一種具有在多個(gè)溫度環(huán)境下使用的玻璃真空絕熱板。

6、本方案要解決的技術(shù)問題是：如何從玻璃棉和粘結(jié)劑兩方面共同提升玻璃棉制品的強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度玻璃棉，通過對玻璃纖維與粘結(jié)劑的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得粘結(jié)劑在玻璃纖維表面的黏附能力提升，進(jìn)而提升制備得到的玻璃棉的整體強(qiáng)度；

2、本申請的另一目的是提供用于制備上述高強(qiáng)度玻璃棉的制備方法。

3、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請公開了一種高強(qiáng)度玻璃棉，所述高強(qiáng)度玻璃棉包括玻璃纖維和用于粘結(jié)玻璃纖維的粘結(jié)劑；

4、所述玻璃纖維按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包括以下組分：

5、

6、

7、所述粘結(jié)劑的為丙烯酸共聚物水溶液、丙烯酸羥乙酯、偶聯(lián)劑、發(fā)泡劑的混合物，且丙烯酸共聚物水溶液、丙烯酸羥乙酯、偶聯(lián)劑、發(fā)泡劑的質(zhì)量比為30～60：20～25：0.5～3：0.5～2；

8、通過向玻璃纖維的制作原料中加入金屬氧化物，由于金屬氧化物能夠進(jìn)入玻璃的硅氧網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使該結(jié)構(gòu)更加緊密而穩(wěn)定，從而增加玻璃纖維的剛性和強(qiáng)度；

9、更進(jìn)一步的由于玻璃纖維在制備過程中添加了部分金屬氧化物，并在后續(xù)的玻璃棉的制作過程中與含有丙烯酸羥乙酯、偶聯(lián)劑、丙烯酸共聚物水溶液、發(fā)泡劑等物質(zhì)制備的粘結(jié)劑進(jìn)行混合，通過上述各組分之間的協(xié)同作用，一方面利用粘結(jié)劑和偶聯(lián)劑提高玻璃纖維與基體之間的粘結(jié)力，另一方面通過金屬氧化物和發(fā)泡劑提高纖維本身和復(fù)合材料的整體力學(xué)性能，從而實(shí)現(xiàn)玻璃棉的高強(qiáng)度和高耐用性；

10、優(yōu)選地，所述玻璃纖維按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包括以下組分：

11、

12、優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、鋯酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。

13、優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，所述硅烷偶聯(lián)劑選自甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三異丙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基苯基二甲氧基硅烷、巰丙基三甲氧基硅烷、巰丙基甲基二甲氧基硅烷、巰丙基三異丙氧基硅烷中的至少一種。

14、優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑為甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和巰丙基三甲氧基硅烷的混合物，且甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和巰丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比為2～4：1。

15、優(yōu)選地，所述丙烯酸共聚物水溶液中丙烯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36～38wt％，所述丙烯酸共聚物的數(shù)均分子量為800～1000。

16、優(yōu)選地，所述丙烯酸共聚物水溶液中丙烯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36～38wt％，所述丙烯酸共聚物的數(shù)均分子量為900～950。

17、優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑為草酸或草酸鹽，所述草酸鹽具體選自草酸鈉、草酸鈣、草酸鐵鉀、草酸銨中的至少一種。

18、此外，本申請還公開了一種用于制備上述的高強(qiáng)度玻璃棉的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

19、步驟1：將丙烯酸共聚物水溶液、丙烯酸羥乙酯、偶聯(lián)劑、發(fā)泡劑混合，得到粘結(jié)劑；

20、步驟2：將二氧化硅、三氧化二硼、氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣、氧化鎂、三氧化二鋁混合熔化采用離心噴吹法生產(chǎn)直徑為4～6微米的玻璃棉纖維絲，將步驟1制得的粘結(jié)劑噴至玻璃棉纖維絲的表·面，然后將玻璃棉纖維經(jīng)過集棉機(jī)集棉后輸送到固化爐中固化，得到高強(qiáng)度玻璃棉，其中固化溫度為250±20℃。

21、本申請的有益效果是：

22、本申請對向玻璃纖維的制作原料中加入金屬氧化物，由于金屬氧化物能夠進(jìn)入玻璃的硅氧網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使該結(jié)構(gòu)更加緊密而穩(wěn)定，從而增加玻璃纖維的剛性和強(qiáng)度；

23、更進(jìn)一步的由于玻璃纖維在制備過程中添加了部分金屬氧化物，并在后續(xù)的玻璃棉的制作過程中與含有丙烯酸羥乙酯、偶聯(lián)劑、丙烯酸共聚物水溶液、發(fā)泡劑等物質(zhì)制備的粘結(jié)劑進(jìn)行混合，通過上述各組分之間的協(xié)同作用，一方面利用粘結(jié)劑和偶聯(lián)劑提高玻璃纖維與基體之間的粘結(jié)力，另一方面通過金屬氧化物和發(fā)泡劑提高纖維本身和復(fù)合材料的整體力學(xué)性能，從而實(shí)現(xiàn)玻璃棉的高強(qiáng)度和高耐用性。

技術(shù)特征：

1.一種高強(qiáng)度玻璃棉，其特征在于，所述高強(qiáng)度玻璃棉包括玻璃纖維和用于粘結(jié)玻璃纖維的粘結(jié)劑，且玻璃纖維與粘結(jié)劑之間的質(zhì)量比為92～95：5～8；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度玻璃棉，其特征在于，所述玻璃纖維按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包括以下組分：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度玻璃棉，其特征在于，所述偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、鋯酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度玻璃棉，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，所述硅烷偶聯(lián)劑選自甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三異丙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基苯基二甲氧基硅烷、巰丙基三甲氧基硅烷、巰丙基甲基二甲氧基硅烷、巰丙基三異丙氧基硅烷中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)度玻璃棉，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑為甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和巰丙基三甲氧基硅烷的混合物，且甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和巰丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比為2～4：1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度玻璃棉，其特征在于，所述丙烯酸共聚物水溶液中丙烯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36～38wt％，所述丙烯酸共聚物的數(shù)均分子量為800～1000。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度玻璃棉，其特征在于，所述丙烯酸共聚物水溶液中丙烯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36～38wt％，所述丙烯酸共聚物的數(shù)均分子量為900～950。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度玻璃棉，其特征在于，所述發(fā)泡劑為草酸或草酸鹽，所述草酸鹽具體選自草酸鈉、草酸鈣、草酸鐵鉀、草酸銨中的至少一種。

9.一種用于制備權(quán)利要求1-8中任一所述的高強(qiáng)度玻璃棉的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本申請屬于玻璃棉制備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高強(qiáng)度玻璃棉，包括玻璃纖維和用于粘結(jié)玻璃纖維的粘結(jié)劑，且玻璃纖維與粘結(jié)劑之間的質(zhì)量比為92～95：5～8；玻璃纖維包括60～65％的二氧化硅，5～10％的三氧化二硼，15～20％的氧化鈉，1～5％的氧化鉀，5～9％的氧化鈣，1～3％的氧化鎂，2～6％的三氧化二鋁；粘結(jié)劑為丙烯酸共聚物水溶液、丙烯酸羥乙酯、偶聯(lián)劑、發(fā)泡劑的混合物，且丙烯酸共聚物水溶液、丙烯酸羥乙酯、偶聯(lián)劑、發(fā)泡劑的質(zhì)量比為30～60：20～25：0.5～3：0.5～2，通過上述各組分之間的協(xié)同作用，提高了玻璃纖維與基體之間的粘結(jié)力以及整體的力學(xué)性能，從而實(shí)現(xiàn)玻璃棉的高強(qiáng)度和高耐用性，此外，本申請還公開了上述高強(qiáng)度玻璃棉的制備方法。

技術(shù)研發(fā)人員：張伙生,王衛(wèi)健,彭華武,李弘,黃仲恒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清遠(yuǎn)瀚江玻璃棉科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18