一種具有低導(dǎo)熱系數(shù)的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，尤其是一種具有低導(dǎo)熱系數(shù)的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，屬于無機(jī)絕熱材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高硅氧玻璃纖維作為一種耐高溫?zé)o機(jī)纖維特種材料，已廣泛應(yīng)用于航天器防熱燒蝕材料、耐高溫絕熱體、高溫氣體收塵、液體過濾、金屬溶化過濾、凈化等方面，具有十分廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。近年來對高硅氧纖維的需求量也在不斷增加。
[0003]常用的高硅氧玻璃纖維由于表面羥基的存在，附著在纖維微孔內(nèi)的水分很難去除，烘干后放置于空氣中之后又很容易回潮，導(dǎo)致高硅氧玻璃纖維吸濕率較高。吸濕水的導(dǎo)熱系數(shù)為0.563-0.609ff/m.k (25°C )，遠(yuǎn)高于高硅氧玻璃纖維，導(dǎo)致高吸濕率的玻璃纖維氈的導(dǎo)熱系數(shù)較高，目前普通的高硅氧棉氈的導(dǎo)熱系數(shù)在0.06ff/m.k (25°C)左右，普通高硅氧玻璃纖維氈由于其較高的導(dǎo)熱系數(shù)制約了其在隔熱材料領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是一些對隔熱材料的重量、體積和隔熱效果要求較高的領(lǐng)域，例如航空領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的高硅氧玻璃纖維氈導(dǎo)熱系數(shù)較高的問題，提供一種具有低導(dǎo)熱系數(shù)的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，使制得的高硅氧玻璃纖維氈具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，并且制備方法簡單、操作方便、成本低。
[0005]技術(shù)方案
一種具有低導(dǎo)熱系數(shù)的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，包括如下步驟:
(1)將二氧化硅和碳酸鈉混合后得到配合料，然后將配合料投入窯爐，在1300~1500°c的溫度下進(jìn)行熔制，制得高硅氧玻璃球；
(2)將步驟(I)制得的高硅氧玻璃球加入拉絲爐中進(jìn)行二次熔化，然后經(jīng)過漏板噴吹制得高硅氧玻璃纖維原棉；
(3)將步驟(2)制得的高硅氧玻璃纖維原棉進(jìn)行酸處理，然后進(jìn)行清洗并烘干；
(4)取烘干后的高硅氧玻璃纖維原棉放入打漿機(jī)打漿，然后采用抄片機(jī)制得高硅氧玻璃纖維棉氈；
(5)將步驟(4)制得的高硅氧玻璃纖維棉氈烘干，然后放入氣氛爐，抽真空后充入低導(dǎo)熱系數(shù)的氣體至0.l~3MPa，然后進(jìn)行燒結(jié)，即得。
[0006]步驟(I)中，所述二氧化硅和碳酸鈉的質(zhì)量比為(2~4):1，在該范圍內(nèi)制得的高硅氧玻璃纖維具有較佳的耐熱性。
[0007]步驟(2)中，采用漏板噴吹制備高硅氧玻璃纖維原棉時(shí)，漏板溫度IlOO0C ~1400°C，漏嘴孔徑0.9-1.8mm。采用漏板噴吹制備高硅氧玻璃纖維原棉是本領(lǐng)域的公知技術(shù)，一般都是通過改變漏板溫度和漏嘴孔徑來制得不同規(guī)格的高硅氧玻璃纖維原棉。
[0008]步驟(3)中，所述酸處理是指將高硅氧玻璃纖維原棉放入鹽酸溶液中于60~90°C下處理l~2h。鹽酸溶液的質(zhì)量濃度為5~20%。高硅氧玻璃纖維經(jīng)酸處理后產(chǎn)生的微孔經(jīng)高溫?zé)Y(jié)工藝后可以定型成氈，且促進(jìn)玻璃纖維表面微孔閉合，這可以有效減少微孔水的吸附量，同時(shí)填充低導(dǎo)熱系數(shù)的氣體環(huán)境下可以將氣體包覆在閉合的微孔內(nèi)，形成對其在三維空間內(nèi)的包覆，可以不破壞玻璃纖維結(jié)構(gòu)并且獲得玻璃纖維氈制品。
[0009]步驟(3)中，所述烘干溫度為100~150°C，時(shí)間為10~24h。
[0010]步驟(5)中，所述燒結(jié)包含如下過程:先升溫至600~650°C，保溫l~2h后，再升溫至800~850°C，保溫l~2h后冷卻至550~600°C，保溫l~2h后再冷卻至室溫。在該燒結(jié)工藝條件下，制得的高硅氧玻璃纖維氈的比表面積最小，總孔體積最小，吸濕最低。
[0011]步驟(5)中，所述烘干溫度為100~150°C，時(shí)間為10~24h。
[0012]步驟(5)中，所述低導(dǎo)熱系數(shù)的氣體為氮?dú)饣蚨趸肌?br>[0013]本發(fā)明的制備方法易于成型、操作方便、成本低，制得的高硅氧玻璃纖維氈具有低的導(dǎo)熱系數(shù)，適用作隔熱材料，可應(yīng)用于對隔熱材料的重量、體積和隔熱效果要求較高的領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0015]實(shí)施例1
通過如下工藝步驟制備高娃氧玻璃纖維租:
(1)將二氧化硅和碳酸鈉按3:1的質(zhì)量比混合后得到配合料，然后將配合料投入窯爐，在1350°C的溫度下進(jìn)行熔制，制得高硅氧玻璃球；
(2)將步驟(I)制得的高硅氧玻璃球加入拉絲爐中進(jìn)行二次熔化，然后經(jīng)過漏板噴吹制得高硅氧玻璃纖維原棉，漏板溫度為1200°C，漏嘴孔徑1.0mm ；
(3)將步驟(2)制得的高硅氧玻璃纖維原棉放入10wt%的鹽酸溶液中于60°C下處理2h，，然后進(jìn)行清洗并烘干，烘干溫度為120°C，時(shí)間為20h ;
(4)取烘干后的高硅氧玻璃纖維原棉放入打漿機(jī)打漿，然后采用抄片機(jī)制得高硅氧玻璃纖維棉氈；
(5)將步驟(4)制得的高硅氧玻璃纖維棉氈烘干，然后放入氣氛爐，抽真空后充入氮?dú)庵?.1MPa，然后進(jìn)行燒結(jié)，即得。具體燒結(jié)工藝:先升溫至600°C，保溫Ih后，再升溫至810 C j保溫1.5h后冷卻至550 C，保溫Ih后再冷卻至室溫。
[0016]根據(jù)GB/T 10295-2008中的測試方法，本實(shí)施例制得的高硅氧玻璃纖維氈的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.03lW/m.k , 25°Co
[0017]實(shí)施例2
通過如下工藝步驟制備高娃氧玻璃纖維租:
(1)將二氧化硅和碳酸鈉按4:1的質(zhì)量比混合后得到配合料，然后將配合料投入窯爐，在1400°C的溫度下進(jìn)行熔制，制得高硅氧玻璃球；
(2)將步驟(I)制得的高硅氧玻璃球加入拉絲爐中進(jìn)行二次熔化，然后經(jīng)過漏板噴吹制得高硅氧玻璃纖維原棉，漏板溫度為1300°C，漏嘴孔徑1.2mm ；
(3)將步驟(2)制得的高硅氧玻璃纖維原棉放入10wt%的鹽酸溶液中于90°C下處理2h，，然后進(jìn)行清洗并烘干，烘干溫度為130°C，時(shí)間為18h ;
(4)取烘干后的高硅氧玻璃纖維原棉放入打漿機(jī)打漿，然后采用抄片機(jī)制得高硅氧玻璃纖維棉氈；
(5)將步驟(4)制得的高硅氧玻璃纖維棉氈烘干，然后放入氣氛爐，抽真空后充入二氧化碳至IMPa，然后進(jìn)行燒結(jié)，即得。具體燒結(jié)工藝:先升溫至620°C，保溫1.5h后，再升溫至820 C，保溫2h后冷卻至600 C，保溫2h后再冷卻至室溫。
[0018]根據(jù)GB/T 10295-2008中的測試方法，本實(shí)施例制得的高硅氧玻璃纖維氈的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.032W/m.k，25°C。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有低導(dǎo)熱系數(shù)的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將二氧化硅和碳酸鈉混合后得到配合料，然后將配合料投入窯爐，在1300~1500°c的溫度下進(jìn)行熔制，制得高硅氧玻璃球； (2)將步驟(I)制得的高硅氧玻璃球加入拉絲爐中進(jìn)行二次熔化，然后經(jīng)過漏板噴吹制得高硅氧玻璃纖維原棉； (3)將步驟(2)制得的高硅氧玻璃纖維原棉進(jìn)行酸處理，然后進(jìn)行清洗并烘干； (4)取烘干后的高硅氧玻璃纖維原棉放入打漿機(jī)打漿，然后采用抄片機(jī)制得高硅氧玻璃纖維棉氈； (5)將步驟(4)制得的高硅氧玻璃纖維棉氈烘干，然后放入氣氛爐，抽真空后充入低導(dǎo)熱系數(shù)的氣體至0.l~3MPa，然后進(jìn)行燒結(jié)，即得。
2.如權(quán)利要求1所述具有低導(dǎo)熱系數(shù)的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述二氧化硅和碳酸鈉的質(zhì)量比為(2~4):1。
3.如權(quán)利要求1所述具有低導(dǎo)熱系數(shù)的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，采用漏板噴吹制備高硅氧玻璃纖維原棉時(shí)，漏板溫度1100°C ~1400°C，漏嘴孔徑 0.9-1.8mm。
4.如權(quán)利要求1所述具有低導(dǎo)熱系數(shù)的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述酸處理是指將高硅氧玻璃纖維原棉放入鹽酸溶液中于60~90°C下處理I?2h0
5.如權(quán)利要求1所述具有低導(dǎo)熱系數(shù)的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述烘干溫度為100~150°C，時(shí)間為10~24h。
6.如權(quán)利要求1所述具有低導(dǎo)熱系數(shù)的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述燒結(jié)包含如下過程:先升溫至600~650°C，保溫l~2h后，再升溫至800~850°C，保溫l~2h后冷卻至550~600°C，保溫l~2h后再冷卻至室溫。
7.如權(quán)利要求1所述具有低導(dǎo)熱系數(shù)的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述烘干溫度為100~150°C，時(shí)間為10~24h。
8.如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述具有低導(dǎo)熱系數(shù)的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述低導(dǎo)熱系數(shù)的氣體為氮?dú)饣蚨趸肌?br>【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，將二氧化硅和碳酸鈉混合后得到配合料，然后投入窯爐，進(jìn)行高溫熔制，制得高硅氧玻璃球；將高硅氧玻璃球加入拉絲爐中進(jìn)行二次熔化，然后經(jīng)過漏板噴吹制得高硅氧玻璃纖維原棉；將高硅氧玻璃纖維原棉進(jìn)行酸處理，然后進(jìn)行清洗并烘干；再放入打漿機(jī)打漿，然后采用抄片機(jī)制得高硅氧玻璃纖維棉氈；將高硅氧玻璃纖維棉氈烘干，然后放入氣氛爐，抽真空后充入低導(dǎo)熱系數(shù)的氣體至0.1~3MPa，然后進(jìn)行燒結(jié)即得。本方法制得的高硅氧玻璃纖維氈具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，并且制備方法簡單、操作方便、成本低，可廣泛應(yīng)用與900℃以下的各種隔熱防火設(shè)備。
【IPC分類】C03B37-005
【公開號】CN104529144
【申請?zhí)枴緾N201410763027
【發(fā)明人】徐彥, 王振朋, 祖群, 郭仁賢, 張琦, 趙驍儒, 陳陽
【申請人】中材科技股份有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月12日