一种凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材及其制备方法

本发明涉及一种玻璃纤维及其制备方法，特别涉及一种凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材及其制备方法。

背景技术：

目前我国建筑能耗约占全国总能耗的32％，随着节约能源基本国策的推行，建筑节能的重要性日益凸显。真空绝热板作为一种新型、高效的建筑节能材料日益得到人们重视。

真空绝热板是基于真空绝热原理，通过提高板内真空度和填充孔隙率高、热导系数低的芯材而实现高效绝热，进而实现保温、节能等效果。传统的真空绝热板采用玻璃纤维作为芯材，该芯材具有密度低、热稳定性高的特点。但由于玻璃纤维孔隙间距大于气体分子平均自由程，根据克努森扩散原理，当板内出现少量气体时会因为气体分子之间频繁碰撞而导致真空绝热板导热系数明显升高而失效，难以满足现代化建筑使用要求。

中国的凹凸棒土资源储量全球第一。凹凸棒土是一种有棒晶状结构的含水富镁的铝硅酸盐矿物，棒晶长约1～5μm，直径约20～70nm，具有优异的耐高温、耐候性和环保性等特点。天然形成的凹凸棒土由于其棒晶之间存在氢键或范德华力，多以鸟巢状或柴垛状聚集，如果不借助外力进行拆分解离处理，该材料就不具备纳米材料的特性。多年来，国内外研究者采用高速搅拌、超声、对辊、研磨和冷冻等传统处理方式对凹凸棒土棒晶束进行了解离研究，但只能做到部分解离，同时会影响凹凸棒土纳米性能的应用。

本专利采用调压均质解离工艺，成功实现凹凸棒土棒晶束的解离。该工艺采用强度适中的机械处理对晶体束进行拆解，通过引入化学物质调整凹凸棒土纳米棒晶表面特性，抑制其再聚合作用。经本工艺加工处理后得到的纳米级凹凸棒土纳米棒晶束，在耐腐蚀、耐高温、绝缘、绝热及环保等性能方面有了较大的提升，在环保、建筑等领域具有广泛运用前景。

通过纳米改性的方法，即在玻璃纤维芯材中添加纳米粉末--凹凸棒土纳米棒晶束的方式来降低真空绝热板对气压的敏感性，可以延长真空绝热板的服役寿命。一方面纳米改性的方法利用了凹凸棒土纳米棒晶束嵌入玻璃纤维孔隙，实现孔隙尺寸调控来提高真空绝热板临界内压；另一方面充分发挥凹凸棒土纳米棒晶束优异的绝热性能，提高真空绝热板服役温度，为建筑节能领域提供高性价比的选择。

申请号为cn201310213149.3的中国发明专利公开了一种玻璃纤维真空绝热板纳米芯材板及其制备方法，该发明使用直径为0.5～1.5μm的无碱玻璃纤维棉混合直径为3～6μm的中碱玻璃纤维短切丝作为真空绝热板芯材，所制得的芯材是层叠式多孔结构，该结构具有较高机械强度和较低的热导系数，同时吸水能力极低，可避免水对芯材绝热性能的影响，使得产品质量稳定，使用寿命长。但是，该发明的层状孔隙分布并没有在实质上缩小中碱玻璃纤维之间的孔隙分布，当渗透进少量气体时，仍然可能因为气体之间频繁碰撞引起热导系数的明显升高，进而导致真空绝热板的失效。

技术实现要素：

本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材及其制备方法。

为实现本发明的目的所采用的方案是：一种凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材。按质量百分比包括70％～80％的玻璃纤维，15％～25％的凹凸棒土纳米棒晶束和5％的粘结剂。玻璃纤维作为支撑骨架，凹凸棒土纳米棒晶束作为增密材料填充在玻璃纤维孔隙内部，调控玻璃纤维的孔隙尺寸、优化孔隙分级，在降低真空绝热板对气压敏感性的同时提高其服役温度。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

所述玻璃纤维为高碱玻璃纤维，直径8～12μm，长度10～20mm。

所述凹凸棒土纳米棒晶束的直径20～70nm，长度1～5μm，采用调压均质解离工艺制备。

本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维的制备方法，该方法包括以下制备步骤：

(1)取凹凸棒土和乙醇在去离子水中充分搅拌，经过滤除杂得到凹凸棒土悬浮液；

(2)将步骤(1)中得到的悬浮液、肌醇六磷酸在去离子水中充分搅拌后放入高压均质机中进行处理，随后经冷冻干燥，固体研磨，200目筛网过滤后，得到凹凸棒土纳米棒晶束粉末；

(3)将步骤(2)中得到的凹凸棒土纳米棒晶束粉末、高碱玻璃纤维和粘结剂在酸性水溶液环境下充分搅拌后送入配浆池，加水稀释得到凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维分散体；

(4)将步骤(3)中得到的分散体送入网前箱，采用成型网对其脱水成型，形成凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材毛坯

(5)用压锟对步骤(4)中得到的芯材毛坯进行碾压，随后通过负压除水，烘箱干燥，待其冷却至常温，根据使用要求进行剪裁，即得到凹凸棒土纳米棒晶束改性的玻璃纤维芯材。

附图说明

图1是凹凸棒土纳米棒晶束改性玻纤芯材示意图；

图中1为玻璃纤维，2为凹凸棒土纳米棒晶束。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例1

参照图1，是一种凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材，1为玻璃纤维，2为凹凸棒土纳米棒晶束，其特征在于：芯材纤维之间有粘结剂，玻璃纤维孔隙间掺杂凹凸棒土纳米棒晶束，按质量百分比包括80％玻璃纤维，15％的凹凸棒土纳米棒晶束和5％氧化硅。在制备时的具体工艺如下：

(1)取凹凸棒土和乙醇在去离子水中充分搅拌，经过滤除杂得到凹凸棒土悬浮液；

(2)将步骤(1)中得到的悬浮液、肌醇六磷酸在去离子水中充分搅拌后放入高压均质机中进行处理，随后经冷冻干燥，固体研磨，200目筛网过滤后，得到凹凸棒土纳米棒晶束粉末；

(3)将步骤(2)中得到的凹凸棒土纳米棒晶束粉末、肌醇六磷酸、高碱玻璃纤维和氧化硅在酸性水溶液环境下充分搅拌后送入配浆池，加水稀释得到凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维分散体；

(4)将步骤(3)中得到的分散体送入网前箱，采用成型网对其脱水成型，形成凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材毛坯

(5)用压锟对步骤(4)中得到的芯材毛坯进行碾压，随后通过负压除水，烘箱干燥，待其冷却至常温，根据使用要求进行剪裁，即得到凹凸棒土纳米棒晶束改性的玻璃纤维芯材。

该实施例制备的凹凸棒土纳米棒晶束改性的玻璃纤维芯材服役温度提高50℃，气压敏感性从100pa降低到150pa，为建筑节能领域提供高性价比的选择。

实施例2

参照图1，是一种凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材，1为玻璃纤维，2为凹凸棒土纳米棒晶束，其特征在于：芯材纤维之间有粘结剂，玻璃纤维孔隙间掺杂凹凸棒土纳米棒晶束，按质量百分比包括70％玻璃纤维，25％的凹凸棒土纳米棒晶束和5％氧化硅。在制备时的具体工艺如下：

(1)取凹凸棒土和乙醇在去离子水中充分搅拌，经过滤除杂得到凹凸棒土悬浮液；

(2)将步骤(1)中得到的悬浮液、肌醇六磷酸在去离子水中充分搅拌后放入高压均质机中进行处理，随后经冷冻干燥，固体研磨，200目筛网过滤后，得到凹凸棒土纳米棒晶束粉末；

(3)将步骤(2)中得到的凹凸棒土纳米棒晶束粉末、肌醇六磷酸、高碱玻璃纤维和氧化硅在酸性水溶液环境下充分搅拌后送入配浆池，加水稀释得到凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维分散体；

(4)将步骤(3)中得到的分散体送入网前箱，采用成型网对其脱水成型，形成凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材毛坯

(5)用压锟对步骤(4)中得到的芯材毛坯进行碾压，随后通过负压除水，烘箱干燥，待其冷却至常温，根据使用要求进行剪裁，即得到凹凸棒土纳米棒晶束改性的玻璃纤维芯材。

该实施例制备的凹凸棒土纳米棒晶束改性的玻璃纤维芯材服役温度提高80℃，气压敏感性从100pa降低到200pa，为建筑节能领域提供高性价比的选择。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。