一種具有低導熱系數的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法
【技術領域】
[0001]本發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熱系數的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，屬于無機絕熱材料技術領域。
【背景技術】
[0002]高硅氧玻璃纖維作為一種耐高溫無機纖維特種材料，已廣泛應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，導致高硅氧玻璃纖維吸濕率較高。吸濕水的導熱系數為0.563-0.609ff/m.k (25°C )，遠高于高硅氧玻璃纖維，導致高吸濕率的玻璃纖維氈的導熱系數較高，目前普通的高硅氧棉氈的導熱系數在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熱系數制約了其在隔熱材料領域的應用，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域，例如航空領域。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有技術的高硅氧玻璃纖維氈導熱系數較高的問題，提供一種具有低導熱系數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熱系數，并且制備方法簡單、操作方便、成本低。
[0005]技術方案
一種具有低導熱系數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行二次熔化，然后經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行酸處理，然后進行清洗并烘干；
(4)取烘干后的高硅氧玻璃纖維原棉放入打漿機打漿，然后采用抄片機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，抽真空后充入低導熱系數的氣體至0.l~3MPa，然后進行燒結，即得。
[0006]步驟(I)中，所述二氧化硅和碳酸鈉的質量比為(2~4):1，在該范圍內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，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域的公知技術，一般都是通過改變漏板溫度和漏嘴孔徑來制得不同規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。鹽酸溶液的質量濃度為5~20%。高硅氧玻璃纖維經酸處理后產生的微孔經高溫燒結工藝后可以定型成氈，且促進玻璃纖維表面微孔閉合，這可以有效減少微孔水的吸附量，同時填充低導熱系數的氣體環境下可以將氣體包覆在閉合的微孔內，形成對其在三維空間內的包覆，可以不破壞玻璃纖維結構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，時間為10~24h。
[0010]步驟(5)中，所述燒結包含如下過程: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，時間為10~24h。
[0012]步驟(5)中，所述低導熱系數的氣體為氮氣或二氧化碳。
[0013]本發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熱系數，適用作隔熱材料，可應用于對隔熱材料的重量、體積和隔熱效果要求較高的領域。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例來進一步說明本發明的技術方案。
[0015]實施例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行二次熔化，然后經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，，然后進行清洗并烘干，烘干溫度為120°C，時間為20h ;
(4)取烘干后的高硅氧玻璃纖維原棉放入打漿機打漿，然后采用抄片機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，抽真空后充入氮氣至0.1MPa，然后進行燒結，即得。具體燒結工藝: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GB/T 10295-2008中的測試方法，本實施例制得的高硅氧玻璃纖維氈的導熱系數為 0.03lW/m.k , 25°Co
[0017]實施例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行二次熔化，然后經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，，然后進行清洗并烘干，烘干溫度為130°C，時間為18h ;
(4)取烘干后的高硅氧玻璃纖維原棉放入打漿機打漿，然后采用抄片機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，然后進行燒結，即得。具體燒結工藝: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GB/T 10295-2008中的測試方法，本實施例制得的高硅氧玻璃纖維氈的導熱系數為 0.032W/m.k，25°C。
【主權項】
1.一種具有低導熱系數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行二次熔化，然后經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行酸處理，然后進行清洗并烘干； (4)取烘干后的高硅氧玻璃纖維原棉放入打漿機打漿，然后采用抄片機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，抽真空后充入低導熱系數的氣體至0.l~3MPa，然后進行燒結，即得。
2.如權利要求1所述具有低導熱系數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量比為(2~4):1。
3.如權利要求1所述具有低導熱系數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，漏板溫度1100°C ~1400°C，漏嘴孔徑 0.9-1.8mm。
4.如權利要求1所述具有低導熱系數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.如權利要求1所述具有低導熱系數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，時間為10~24h。
6.如權利要求1所述具有低導熱系數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.如權利要求1所述具有低導熱系數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，時間為10~24h。
8.如權利要求1至7任一項所述具有低導熱系數的高硅氧玻璃纖維氈的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述低導熱系數的氣體為氮氣或二氧化碳。
【專利摘要】本發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行二次熔化，然后經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行酸處理，然后進行清洗并烘干；再放入打漿機打漿，然后采用抄片機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，抽真空后充入低導熱系數的氣體至0.1~3MPa，然后進行燒結即得。本方法制得的高硅氧玻璃纖維氈具有較低的導熱系數，并且制備方法簡單、操作方便、成本低，可廣泛應用與900℃以下的各種隔熱防火設備。
【IPC分類】C03B37-005
【公開號】CN104529144
【申請號】CN201410763027
【發明人】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