憎水劑、疏水微珠膏體及其在保溫氈中的應用的制作方法

本發明涉及空心玻璃微珠應用領域，尤其涉及一種憎水劑、疏水微珠膏體及其在保溫氈中的應用。

背景技術：

1、隨著經濟的發展，我國對能源的需求日益增加，開發新能源、提高現有能源利用率及節約能源對我國的可持續發展具有重要的意義。開發環境友好型的節能材料是節約能源最有效、最經濟的措施之一。sio2氣凝膠具有導熱系數極低及密度質量較小等特點，作為隔熱材料已經被應用于新能源、建筑、石油等領域，但是由于氣凝膠自身價格昂貴，制約了其市場的規模。

2、國內專利申請cn?114438796a中公開了一種具有耐熱沖擊性能的保溫氈及其制備方法，所述的保溫氈為層狀結構，由帶有填料的玻纖層和耐熱沖擊的涂層組成，所述的耐熱沖擊的涂層涂覆于帶有填料的玻纖層的一側或兩側；所述的填料為中空玻璃微珠或氣凝膠sio2；所述的耐熱沖擊的涂層是采用耐熱沖擊的涂料涂覆在帶有填料的玻纖層的一側或兩側后經干燥固化而得；上述專利申請中所制得的保溫氈的導熱系數在0.025?w/(m?k)以上，保溫性能有待進一步提高。

3、另外，現有的玻纖復合保溫氈應用到戶外時，在多雨多雪季節容易吸水，造成保溫氈失效，影響了保溫氈的使用壽命，限制了玻纖復合保溫氈的應用范圍。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明主要通過利用憎水劑及粘接劑處理空心玻璃微珠得到疏水微珠膏體，并將該膏體與玻璃纖維絲復合制得玻璃纖維復合保溫氈，以解決上述問題。

2、本發明的第一個目的是提供一種憎水劑，其包括以下重量份的原料：硅油乳化劑3-5、羥基硅油30-50、硅氧烷基疏水劑15-25及去離子水100-150。

3、硅油乳化劑是一種用于乳化硅油的表面活性劑，親水親油平衡值hlb為10.3-10.5。

4、羥基硅油的加入可以使硅氧烷基疏水劑更好的形成交聯結構，進而使疏水效果時間保持更久，所以羥基硅油的粘度優選為500-1000?mpa·s。

5、硅氧烷基疏水劑作為疏水劑，同時是羥基硅油的交聯劑；可以為甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷或正辛基三甲氧硅烷等。硅氧烷基疏水劑水解產生硅羥基與羥基硅油交聯形成硅氧硅鍵，同時硅氧烷基疏水劑水解后會與玻璃纖維表面反應形成硅氧硅鍵，使玻璃纖維疏水。

6、本發明的第二個目的是提供一種上述憎水劑的制備方法，包括：先將硅油乳化劑和去離子水混合均勻，再加入羥基硅油及硅氧烷基疏水劑進行混合即可。

7、具體地，在常溫下，先在將硅油乳化劑和去離子水混合均勻，再加入羥基硅油及硅氧烷基疏水劑，在1500-1800?r/min的條件下攪拌分散10-20?min即可。

8、本發明的第三個目的是提供一種疏水微珠膏體，包括按照以下質量份均勻混合的原料：空心玻璃微珠100-200、膠黏劑80-100、去離子水260-400、纖維素1-2、上述憎水劑1-2。

9、為提高疏水微珠膏體的隔熱保溫性能，疏水微珠膏體的導熱系數應比較小，所以，所述空心玻璃微珠的真密度優選低于0.15g/cm3，因空心玻璃微珠的真密度越低，導熱系數也越低。空心玻璃微珠的用量越小，導熱系數會較高；用量越大，則在后續應用制備保溫氈的過程中產生的粉體較多，使得制得的玻璃纖維復合保溫氈在裁切時容易掉粉。

10、所述膠黏劑主要作用是將膏體中的各原料牢固粘結在一起，并能與玻璃纖維粘結，其可以為水玻璃、酚醛樹脂、苯丙乳液等。所述膠黏劑的用量多了，最終制得的玻璃纖維復合保溫氈導熱系數較高，要是用量少了，膏體的粘結性能不好，所以，其用量優選為80-100質量份。

11、所述纖維素作為分散劑，主要作用是使疏水微珠膏體不容易分層，所以其優選為3萬-5萬粘度的纖維素。

12、因此，上述疏水微珠膏體在干燥后，其中的空心玻璃微珠均勻分散其中，并與其它原料一起形成一個整體。上述疏水微珠膏體中的各組分相互配合，協同作用，將該膏體應用到制備保溫氈中，能夠使得保溫氈具有較低的導熱系數，同時保溫氈在切割過程中不掉粉。

13、本發明的第四個目的是提供一種玻璃纖維復合保溫氈，其包括至少兩張玻纖保溫氈和填充在相鄰的玻纖保溫氈之間的多個空心玻璃微珠，且所述空心玻璃微珠通過上述憎水劑與所述玻纖保溫氈形成化學鍵結合，同時通過所述膠黏劑與所述玻纖保溫氈粘結在一起；其中，所述玻纖保溫氈主要由玻璃纖維絲組成，且位于最外層的是所述玻纖保溫氈。

14、上述玻璃纖維復合保溫氈主要由以下原料制得：上述疏水微珠膏體、玻璃纖維絲和憎水溶液，其中，所述疏水微珠膏體和玻璃纖維絲的質量比為(100-300)?:?100，所述憎水溶液包括上述憎水劑。優選地，所述憎水溶液由上述憎水劑和水按照1?:(5-10)的質量比均勻混合而成。

15、本發明的第五個目的是提供一種上述玻璃纖維復合保溫氈的制備方法，包括步驟：

16、（1）提供多個玻纖保溫氈：將玻璃纖維絲制成1-2?mm厚的多張玻纖保溫氈；

17、（2）鋪設夾層結構：先在所述玻纖保溫氈表面上均勻噴涂所述憎水溶液，形成憎水玻纖保溫氈；再向所述憎水玻纖保溫氈上涂覆所述疏水微珠膏體形成漿料層；然后再重復形成所述憎水玻纖保溫氈的步驟，形成另一憎水玻纖保溫氈，將所述另一憎水玻纖保溫氈鋪設至所述漿料層上，得到單復合夾層結構，其中，所述憎水溶液包括上述憎水劑；

18、（3）制備半成品：重復所述步驟（2）中的形成所述漿料層和鋪設上述另一憎水玻纖保溫氈的步驟，得到保溫氈半成品；其中，所述疏水微珠膏體與玻璃纖維絲的質量比為(100-300)?:?100；

19、（4）烘烤制品：在真空條件下對所述保溫氈半成品進行烘烤處理，得到玻璃纖維復合保溫氈。

20、其中，所述步驟（2）鋪設夾層結構包括：將所述憎水劑與水按照1?:?(5-10)的質量比配置成憎水溶液；將所述憎水溶液噴涂到一張所述玻纖保溫氈的各個表面上，形成憎水層，制得所述憎水玻纖保溫氈；再將所述疏水微珠膏體涂覆到所述憎水玻纖保溫氈中的憎水層上，形成所述漿料層；然后重復制得所述憎水玻纖保溫氈的步驟，在另一玻纖保溫氈表面上均勻噴涂所述憎水溶液，制得所述另一憎水玻纖保溫氈；將所述另一憎水玻纖保溫氈鋪設到所述漿料層上，得到所述單復合夾層結構。

21、在所述鋪設夾層結構的步驟中，之所以要先在所述玻纖保溫氈表面上均勻噴涂憎水溶液主要是為了確保最終制得的玻璃纖維復合保溫氈的各個表面都具有疏水特性。為了保證保溫氈有較好疏水效果的同時，不會太浪費，所述憎水溶液中的憎水劑與水的質量比優選為1?:(5-10)。

22、在制備玻璃纖維復合保溫氈的過程中，若疏水微珠膏體用量過大，會造成最終制得的復合保溫氈過脆，不易彎折；若疏水微珠膏體用量過少，會造成最終制得的復合保溫氈的導熱系數過高，不能有效起到保溫作用，所以保溫氈中的疏水微珠膏體和玻璃纖維絲的質量比優選為(100-300)?:?100。

23、所述步驟（3）制備半層品的步驟包括：先依次交替重復所述步驟（2）鋪設夾層結構中形成所述漿料層和鋪設所述另一憎水玻纖保溫氈的步驟，得到多層復合夾層結構；再將所述多層復合夾層結構壓制成同一厚度，得到所述保溫氈半成品。優選地，所述多層復合夾層結構中形成的漿料層的厚度相同，有利于空心玻璃微珠均勻分散，也有利于確保后續形成的玻璃纖維復合保溫氈的性能均一性和穩定性。

24、所述步驟（4）烘烤的目的不僅僅是為了烘干復合保溫氈，還有促使憎水劑與空心玻璃微珠以及玻璃纖維之間發生化學反應，牢固結合在一起，使得最終的玻璃纖維復合保溫氈具有一定的強度和韌性。若烘干時間過短或者溫度過低會烘不干，不利于復合保溫氈烘干，也不利于化學反應進行；若烘干時間過長，或者溫度過高，浪費能量，所以，所述烘烤制品的步驟包括：將所述保溫氈半成品置于真空環境中，在130℃-180℃烘烤50-100?min，即可得到所述玻璃纖維復合保溫氈。

25、因此，本發明提供的憎水劑含有較多硅碳鍵的同時自身也可交聯，所以使用該憎水劑的微珠膏體在后續應用過程中，其中的憎水劑可以與空心玻璃微珠及玻璃纖維絲形成交聯反應，所以，將上述疏水微珠膏體應用到制備玻璃纖維復合保溫氈中，可以使得該玻璃纖維復合保溫氈具有疏水性優良、導熱系數低等特點，可以應用到管道保溫、新能源汽車等領域中，尤其是用到戶外，可以提高其保溫性等性能，有利于增強使用壽命。