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CN106747547B - 一种无机纤维纸复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种无机纤维纸复合材料及其制备方法 Download PDF

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CN106747547B CN201611105434.3A CN201611105434A CN106747547B CN 106747547 B CN106747547 B CN 106747547B CN 201611105434 A CN201611105434 A CN 201611105434A CN 106747547 B CN106747547 B CN 106747547B
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Abstract

本申请提供了一种无机纤维纸复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)在无机纤维纸两侧表面复合玻璃纤维布，得到复合材料前体；所述无机纤维纸包括无机纤维和有机结合剂；B)将所述复合材料前体进行煅烧，得到无机纤维纸复合材料。按照本发明的方法制备纤维纸，能够使所得纤维纸具有良好的保温隔热性，不会发黄发黑、产生烟气及难闻气味和引燃，保持良好的使用环境和工作环境，而且，还具有良好的抗拉强度和柔韧性，能够满足安装施工及使用要求，以及满足拐角、曲面等复杂结构部件的保温隔热应用需求。

Description

一种无机纤维纸复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域，尤其涉及一种无机纤维纸复合材料及其制备方法。
背景技术
无机纤维纸是以无机纤维为主成分，添加一定的结合剂，通过传统湿法造纸工艺而得到的纤维纸，与普通天然植物纤维抄造所得的传统纸张相比，无机纤维纸由于具有轻量、耐热性优异等特点，通常被作为保温隔热材料而广泛应用于航空航天、军工设备、家用电器、汽车和工业窑炉等领域，已然成为颇受欢迎的高新材料。随着科技不断进步，各种新兴产业对这些高新材料的需求也越来越大，开发性能优异的无机纤维纸便具有十分重要的意义。
传统的无机纤维纸，通常是以无机纤维为原料，添加一定量的有机结合剂，改善纤维的交织性，从而制得纤维纸。然而，在实际应用中，随着温度升高，这种纤维纸表面容易发黄发黑，产生烟气和难闻的气味，在温度升高到一定程度或者接触明火或火星时，还会着火燃烧，引燃汽车、家电等设备或电器，埋下火灾隐患。如公开号为CN105829607A的中国专利便公开了一种无机纤维纸，其以无机纤维、短切玻璃纤维和有机结合剂为原料来制备纤维纸，然而，所得纤维纸在高温环境下，却有较重的烟气和气味产生，严重恶化使用环境或工作环境，不仅用户体验较差，更会污染环境。
通常解决上述问题的方法是将有机结合剂替换为无机结合剂，将无机结合剂与纤维交织结合制备纤维纸，从而克服纤维纸在高温环境下易发黄发黑，产生烟气和难闻气味，甚至着火引燃的问题。然而，这种类型的纤维纸，要么是抗拉强度太低，要么是硬度大且柔韧性太差，无法满足安装施工及使用要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无机纤维纸复合材料及其制备方法，按照本发明提供的方法制备的无机纤维纸复合材料具有良好的保温隔热性，既不会发黄发黑、产生烟气及难闻气味和引燃，还具有良好的抗拉强度和柔韧性，能够满足安装施工及使用要求。
本发明提供了一种无机纤维纸复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A)在无机纤维纸两侧表面复合玻璃纤维布，得到复合材料前体；所述无机纤维纸包括无机纤维和有机结合剂；
B)将所述复合材料前体进行煅烧，得到无机纤维纸复合材料。
优选的，所述玻璃纤维布为无碱玻璃纤维布、中碱玻璃纤维布或高硅氧玻璃纤维布。
优选的，所述玻璃纤维布为无碱玻璃纤维布或中碱玻璃纤维布时，所述步骤B)具体包括：
B1)将所述复合材料前体升温至300～320℃，保温，得到一次烧结体；
B2)将所述一次烧结体升温至580～620℃，保温，得到无机纤维纸复合材料。
优选的，所述玻璃纤维布为高硅氧玻璃纤维布时，所述步骤B)具体包括：
B1)将所述复合材料前体升温至300～320℃，保温，得到一次烧结体；
B2)将所述一次烧结体升温至580～620℃，保温，得到二次烧结体；
B3)将所述二次烧结体升温至880～920℃，保温，得到无机纤维纸复合材料。
优选的，所述步骤B1)中，所述升温的速率为15～25℃/min；所述保温的时间为3～10min；
所述步骤B2)中，所述升温的速率为20～30℃/min；所述保温的时间为5～15min。
优选的，所述步骤B3)中，所述升温的速率为30～40℃/min；所述保温的时间为3～10min。
优选的，所述无机纤维为硅酸铝陶瓷纤维、可溶纤维、岩矿棉纤维和玻璃纤维中的一种或多种。
优选的，所述无机纤维纸占所述无机纤维纸复合材料的质量分数为80％～90％；所述有机结合剂占所述无机纤维纸的质量分数为5％～10％。
优选的，所述步骤A)具体为：在无机纤维纸两侧表面覆盖玻璃纤维布，经过缝纫复合，得到复合材料前体。
本发明还提供了一种上述制备方法制得的无机纤维纸复合材料。
与现有技术相比，本发明提供了一种无机纤维纸复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)在无机纤维纸两侧表面复合玻璃纤维布，得到复合材料前体；所述无机纤维纸包括无机纤维和有机结合剂；B)将所述复合材料前体进行煅烧，得到无机纤维纸复合材料。按照本发明的方法制备纤维纸，能够使所得纤维纸具有良好的保温隔热性，不会发黄发黑、产生烟气及难闻气味和引燃，保持良好的使用环境和工作环境，而且，还具有良好的抗拉强度和柔韧性，能够满足安装施工及使用要求，以及满足拐角、曲面等复杂结构部件的保温隔热应用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例1提供的无机纤维纸复合材料产品的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种无机纤维纸复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A)在无机纤维纸两侧表面复合玻璃纤维布，得到复合材料前体；所述无机纤维纸包括无机纤维和有机结合剂；
B)将所述复合材料前体进行煅烧，得到无机纤维纸复合材料。
按照本发明，首先在无机纤维纸两侧表面复合玻璃纤维布，得到复合材料前体。
本发明中，所述无机纤维纸包括无机纤维和有机结合剂；所述无机纤维纸的制备方法没有特殊限制，将无机纤维和有机结合剂按照本领域中传统湿法造纸工艺生产即可。本发明中，所述无机纤维优选为硅酸铝陶瓷纤维、可溶纤维、岩矿棉纤维和玻璃纤维中的一种或多种；所述无机纤维的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。本发明中，所述有机结合剂的种类没有特殊限制，采用本领域中常规有机结合剂即可，如可以为丙烯酸聚合物乳液、聚氨酯乳液和丁腈乳液中一种或多种；所述有机结合剂占所述无机纤维纸的质量分数优选为5％～10％。
本发明中，提供无机纤维纸后，在所述无机纤维纸两侧复合玻璃纤维布，得到复合材料前体。所述玻璃纤维布优选为无碱玻璃纤维布、中碱玻璃纤维布或高硅氧玻璃纤维布；所述玻璃纤维布的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。本发明中，优选采用缝纫的方式将无机纤维纸与玻璃纤维布复合，即在无机纤维纸两侧表面分别覆盖玻璃纤维布，再经过缝纫将三者结合，形成复合材料前体。本发明中，优选采用高硅氧缝纫线进行缝纫；所述缝纫可以采用一般工业缝纫机进行，在本发明的某些实施例中，所缝制的复合材料前体的形状可以为条纹状，条纹间隔可以为5～100mm；在本发明的某些实施例中，所缝制的复合材料前体的形状还可以为方格状，方格规格可以为25mm×25mm、50mm×50mm或100mm×100mm。
按照本发明，在得到复合材料前体后，将所述复合材料前体进行煅烧，得到无机纤维纸复合材料。
本发明中，在得到复合材料前体后，优选将所述复合材料前体进行300℃以上的煅烧处理，得到无机纤维纸复合材料。本发明中，所述复合材料前体中的玻璃纤维布为无碱玻璃纤维布或中碱玻璃纤维布时，优选先将复合材料前体升温至300～320℃，保温，得到一次烧结体；在本发明的某些实施例中，所述升温的温度可以为300℃；本发明中，所述升温的速率优选为15～25℃/min，更优选为18～22℃/min；所述保温的时间优选为3～10min，更优选为3～5min。
本发明中，得到一次烧结体后，优选将所述一次烧结体升温至580～620℃，保温，得到无机纤维纸复合材料；其中，所述升温的温度优选为590～610℃，在一些实施例中，所述升温的温度可以为600℃；本发明中，所述升温的速率优选为20～30℃/min，更优选为22～28℃/min；所述保温的时间优选为5～15min，更优选为5～10min。
本发明中，所述复合材料前体中的玻璃纤维布为高硅氧玻璃纤维布时，优选先将复合材料前体升温至300～320℃，保温，得到一次烧结体；在本发明的某些实施例中，所述升温的温度可以为300℃；本发明中，所述升温的速率优选为15～25℃/min，更优选为18～22℃/min；所述保温的时间优选为3～10min，更优选为3～5min。
本发明中，得到一次烧结体后，优选将所述一次烧结体升温至580～620℃，保温，得到二次烧结体；其中，所述升温的温度优选为590～610℃；在一些实施例中，所述升温的温度可以为600℃；本发明中，所述升温的速率优选为20～30℃/min，更优选为22～28℃/min；所述保温的时间优选为5～15min，更优选为5～10min。
本发明中，得到二次烧结体后，优选将所述二次烧结体升温至880～920℃，保温，得到无机纤维纸复合材料；其中，所述升温的温度优选为890～910℃，在本发明的某些实施例中，所述升温的温度可以为900℃；本发明中，所述升温的速率优选为30～40℃/min，更优选为32～38℃/min；所述保温的时间优选为3～10min，更优选为3～5min。
按照本发明，将复合材料前体经煅烧处理后，得到无机纤维纸复合材料。其中，无机纤维纸占所述无机纤维纸复合材料的质量分数优选为80％～90％，更优选为82％～88％；玻璃纤维布占所述无机纤维纸复合材料的质量分数优选为8％～18％，更优选为10％～16％；缝纫线占所述无机纤维纸复合材料的质量分数优选为1.5％～3.5％。
本发明还提供了按照上述技术方案制备得到的无机纤维纸复合材料。
按照本发明的方法制备纤维纸，能够使所得纤维纸具有良好的保温隔热性，不会发黄发黑、产生烟气及难闻气味和引燃，提供优良保温绝热性能的同时，没有产生火灾的潜在风险，且能够保持良好的使用环境和工作环境，极大地改善了用户体验；而且，所得无机纤维纸复合材料还具有良好的抗拉强度和柔韧性，能够满足安装施工及使用要求，以及满足拐角、曲面等复杂结构部件的保温隔热应用需求。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
按照传统湿法工艺制备硅酸铝陶瓷纤维纸85Kg，在硅酸铝陶瓷纤维纸两侧分别覆盖质量为12Kg的无碱玻璃纤维布，采用3Kg的高硅氧缝纫线并利用工业缝纫机将硅酸铝陶瓷纤维与两侧的无碱玻璃纤维布缝纫复合，缝制成25mm×25mm方格状的复合材料前体。将所得复合材料前体置于网带式热处理炉中，先以18℃/min的升温速率升温至300℃，保温3min，得到一次烧结体；再以22℃/min的升温速率升温至600℃，保温5min，得到厚度为4mm、面密度为1.3Kg/m2的无机纤维纸复合材料，所得无机纤维纸复合材料如图1所示。
对所得无机纤维纸复合材料进行性能检测，结果如下：将无机纤维纸复合材料置于300～1000℃高温环境下，不会产生烟气和难闻气味，也不会着火引燃；所得无机纤维纸复合材料的25℃导热系数为0.027W/m·k(导热性能测试方法参照GB/T10294)，抗拉强度为0.55MPa(测试方法参照GB/T17911)，将所得复合材料在直径为100mm的圆筒上卷绕一圈、两圈乃至50圈，均无开裂现象，柔韧性良好。
实施例2
按照传统湿法工艺制备硅酸铝陶瓷纤维纸85Kg，在硅酸铝陶瓷纤维纸两侧分别覆盖质量为12Kg的无碱玻璃纤维布，采用3Kg的高硅氧缝纫线并按照实施例1的缝制方法缝制得到复合材料前体。将所得复合材料前体置于网带式热处理炉中，先以20℃/min的升温速率升温至300℃，保温4min，得到一次烧结体；再以25℃/min的升温速率升温至600℃，保温8min，得到厚度为4mm、面密度为1.3Kg/m2的无机纤维纸复合材料。
按照实施例1的检测方法对所得无机纤维纸复合材料进行性能检测，结果如下：无机纤维纸复合材料在高温环境下不会产生烟气和难闻气味，也不会着火引燃；所得无机纤维纸复合材料的25℃导热系数为0.029W/m·k，抗拉强度为0.58MPa，将所得复合材料在直径为100mm的圆筒上卷绕一圈、两圈乃至50圈，均无开裂现象，柔韧性良好。
实施例3
按照传统湿法工艺制备可溶纤维纸82Kg，在可溶纤维纸两侧分别覆盖质量为15Kg的高硅氧玻璃纤维布，采用3Kg的高硅氧缝纫线并按照实施例1的缝制方法缝制得到复合材料前体。将所得复合材料前体置于辊道式热处理炉中，先以22℃/min的升温速率升温至300℃，保温5min，得到一次烧结体；再以28℃/min的升温速率升温至600℃，保温10min，得到二次烧结体；之后再以35℃/min的升温速率升温至900℃，保温4min，厚度为8mm、面密度为2.5Kg/m2的无机纤维纸复合材料。
按照实施例1的检测方法对所得无机纤维纸复合材料进行性能检测，结果如下：无机纤维纸复合材料在高温环境下不会产生烟气和难闻气味，也不会着火引燃；所得无机纤维纸复合材料的25℃导热系数为0.035W/m·k，抗拉强度为0.36MPa，将所得复合材料在直径为100mm的圆筒上卷绕一圈、两圈乃至50圈，均无开裂现象，柔韧性良好。
由以上实施例可知，本发明提供的无机纤维纸复合材料具有良好的保温隔热性能，在高温环境下不会产生烟气和难闻气味，不会引燃；且无机纤维纸复合材料具有良好的抗拉强度和韧性，方便安装施工，且能够满足拐角、曲面等复杂结构部件的保温隔热应用需求。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种无机纤维纸复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)在无机纤维纸两侧表面复合玻璃纤维布，得到复合材料前体；所述无机纤维纸包括无机纤维和有机结合剂；
B)将所述复合材料前体进行煅烧，得到无机纤维纸复合材料；
所述无机纤维纸复合材料中的层体材料由无机纤维纸与复合于所述无机纤维纸两侧的玻璃纤维布组成；
所述玻璃纤维布为无碱玻璃纤维布、中碱玻璃纤维布或高硅氧玻璃纤维布。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃纤维布为无碱玻璃纤维布或中碱玻璃纤维布时，所述步骤B)具体包括：
B1)将所述复合材料前体升温至300～320℃，保温，得到一次烧结体；
B2)将所述一次烧结体升温至580～620℃，保温，得到无机纤维纸复合材料。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃纤维布为高硅氧玻璃纤维布时，所述步骤B)具体包括：
B1)将所述复合材料前体升温至300～320℃，保温，得到一次烧结体；
B2)将所述一次烧结体升温至580～620℃，保温，得到二次烧结体；
B3)将所述二次烧结体升温至880～920℃，保温，得到无机纤维纸复合材料。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B1)中，所述升温的速率为15～25℃/min；所述保温的时间为3～10min；
所述步骤B2)中，所述升温的速率为20～30℃/min；所述保温的时间为5～15min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B3)中，所述升温的速率为30～40℃/min；所述保温的时间为3～10min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机纤维为硅酸铝陶瓷纤维、可溶纤维、岩矿棉纤维和玻璃纤维中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机纤维纸占所述无机纤维纸复合材料的质量分数为80％～90％；所述有机结合剂占所述无机纤维纸的质量分数为5％～10％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)具体为：在无机纤维纸两侧表面覆盖玻璃纤维布，经过缝纫复合，得到复合材料前体。
9.如权利要求1～8任一项所述的制备方法制得的无机纤维纸复合材料。
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