一种导热系数低的玻璃棉的制备方法_2

文档序号:8957248阅读:来源:国知局
、约40nm、约50nm或约60nm。当所述纳米粒子的平均粒径为上述数值时,本发明玻璃棉的玻璃纤维与纳米粒子之间以及纳米粒子和纳米粒子之间形成的空腔的体积进一步减小,其中的空气分子进一步失去了自由流动的能力而附着在空腔壁上,使得本发明的玻璃棉进一步处于近似于真空状态,从而可以进一步降低玻璃棉的热对流。
[0046]进一步优选地,所述纳米粒子的平均粒径可以为约1nm?约20nm。例如,可以为约 llnm、约 12nm、约 13nm、约 14nm、约 15nm、约 16nm、约 17nm、约 18nm、约 19nm 或约 20nm。当所述纳米粒子的平均粒径为上述数值时,所述纳米粒子在市场上可以容易地获得且成本相对较低;从而使得所述玻璃棉在降低热对流的同时也具有相对较低的成本。
[0047]优选地,所述纳米粒子的重量小于等于所述玻璃纤维重量的20%。例如,可以为约1%、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、15%、18%或20%。此时,所述纳米粒子形成的纳米粒子层的厚度小于所述玻璃纤维的直径。所述纳米粒子层太厚会使得成本增加,并且玻璃纤维之间的接触面积增大会增加固体导热,从而不利益导热系数的降低。
[0048]本领域技术人员可以理解,所述纳米粒子的重量的下限为在所述玻璃纤维的表面附着至少一层纳米粒子为宜。
[0049]更优选地,所述纳米粒子的重量为所述玻璃纤维重量的11%?18%。例如,可以为约11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%或18%。此时,所述纳米粒子形成的纳米粒子层不但可以避免过多的纳米粒子团聚从而使得导热增加,还可以避免过少的纳米粒子会使得玻璃纤维之间会接触从而使得热传递增加。
[0050]优选地,所述纳米粒子中包含纳米Si02。所述纳米S12与玻璃棉的成分相同,性质相似,兼容性好,并且价格便宜,适合工业化。
[0051]优选地,所述纳米粒子形成纳米粒子层。形成纳米粒子层可以保证使得玻璃纤维之间的面接触变为纳米粒子之间的点接触。
[0052]优选地,所述纳米粒子中进一步包含纳米Al2O3(纳米三氧化二招)。所述纳米S12的比表面积大、自由能高,温度高时容易团聚。纳米三氧化铝具有较高的稳定性,可以将纳米S12隔开从而有效阻止其团聚。
[0053]优选地,所述纳米Al2O3的平均粒径可以为约30nm?约50nm。如果粒径太大,纳米Al2O3自身会聚集;如果粒径太小,成本太高。
[0054]优选地,所述纳米Al2O3的重量为所述纳米S12重量的5%?10%。此时,效果好且成本低。
[0055]所述玻璃纤维可以是现有技术中可以使用的任何尺寸的适于制备玻璃棉的玻璃纤维。
[0056]优选地,所述玻璃纤维的直径为5 μ m?8 μ m。
[0057]优选地,所述玻璃棉包含粘结剂。
[0058]优选地,所述粘结剂的用量为所述玻璃纤维和纳米粒子总重量的5%?15%。所述粘结剂的用量过少,会导致玻璃棉的强度低;所述粘结剂的用量过多,虽然玻璃棉强度高,但粘结剂是有机物,会使得玻璃棉达不到燃烧性能A级不燃的指标。
[0059]更优选地,所述粘结剂的用量为所述玻璃纤维和纳米粒子总重量的7%?12%。此时,玻璃棉的强度和燃烧性能最佳。
[0060]所述粘结剂可以是本领域的任何可以将纳米粒子和/或玻璃纤维胶粘的粘结剂。
[0061]所述粘结剂包括但不限于丙烯酸树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂。
[0062]优选地,所述粘结剂可以是专利文献CN200680044591.6中的无甲醛粘结剂。
[0063]进一步优选地,所述纳米粒子中可以掺和有红外遮光剂粒子。
[0064]所述红外遮光剂粒子可以进行多层反射和/或多次散射,从而降低玻璃棉的热辐射。
[0065]本领域技术人员应当理解,可以达到上述效果的任何红外遮光剂粒子均适用于本发明。
[0066]所述红外遮光剂粒子可以包括但不限于SiC (碳化硅)粒子、BN(氮化硼)粒子、ZrS14(锆英石)粒子或KT6 (六钛酸钾)粒子。
[0067]优选地,所述红外遮光剂粒子为SiC粒子。其在宽泛的波长范围内具有更好而稳定的红外消光能力。
[0068]优选地,所述红外遮光剂粒子的平均粒径可以为约1.5 μm?约5 μm。例如,可以为约 1.5 μ m、约 1.8 μ m、约 2 μ m、约 2.5 μ m、约 3 μ m、约 3.5 μ m、约 4 μ m、约 4.5 μ m 或约5μηι。在此范围内具有好的消光能力。
[0069]更优选地,所述红外遮光剂粒子的平均粒径可以为约2 μ m?约4 μ m。例如,可以为约2 μπι、约2.5 μπι、约3 μπι、约3.2 μπι、约3.5 μπι、约3.8 μπι或者约4 μπι。在此范围内具有更好的消光能力。
[0070]进一步优选地,所述红外遮光剂粒子的粒径可以为约3 μ m。此时,具有最好消光能力。
[0071]优选地,所述红外遮光剂与所述纳米粒子中S12的重量比为0.8?1.2:1。
[0072]更优选地,所述红外遮光剂与所述纳米粒子中S12的重量比为1:1。
[0073]最优选地,本发明提供的玻璃棉,其包含多根玻璃纤维,其中,在所述玻璃纤维的表面附着有纳米粒子层;所述玻璃纤维的直径为5 μπι?8 μπι ;所述纳米粒子的平均粒径为约1nm?约20nm,重量为所述玻璃纤维重量的11%?18% ;所述纳米粒子中包含纳米S12、纳米Al2O3和粘结剂,并掺和有红外遮光剂粒子;所述纳米Al 203的平均粒径为约30nm?约50nm,重量为纳米S12重量的5%?10% ;所述粘结剂的用量为所述玻璃纤维和纳米粒子总重量的7%?12%,为丙烯酸树脂粘结剂或酚醛树脂粘结剂;所述红外遮光剂粒子为SiC粒子,平均粒径为约3 μ m,与S12的重量比为1:1。
[0074]此外,本发明提供的上述玻璃棉可以用于保温、绝热等用途。
[0075]本发明提供的玻璃棉,由于其具有低导热系数,因此与现有技术的玻璃棉相比,在制成的保温板厚度相同的前提下,本发明的玻璃棉制成的保温板可以显著提高保温板的保温和绝热效果。
[0076]具体的,本发明提供的玻璃棉可以用于以下领域:
[0077]常规保温领域:暖通工程和建筑外保温;船舶领域:主航海数据记录仪、涡轮机和主发动机的排烟道的绝热;发电厂、炼钢厂等能源消耗型企业的保温;轨道交通领域:高速列车排烟道及车载数据记录仪的绝热,车厢地板的绝热,机车排烟道系统的绝热;石化领域:控制管道的热损失;发电厂:管道的绝热。
[0078]本发明的玻璃棉制成的保温板,由于显著降低了玻璃棉的导热系数,因此可以在现有厚度的基础上满足新的节能要求。本发明的玻璃棉制成的保温板能够在新的形式下不改变施工体系和产品的规格来满足新的国家的节能要求,为企业生产和建筑施工带来极大便利。
【附图说明】
[0079]图1为背温实验装置的示意图。
[0080]图2为本发明的方法制备的玻璃棉的一根附着有纳米粒子的玻璃纤维的截面侧视图。图中的黑色圆形区域为玻璃纤维的截面,玻璃纤维表面上的粉体为纳米粒子。
[0081]图3为背温实验结果的温度曲线图。
【具体实施方式】
[0082]下面通过实施例对本发明进行更加详细的描述。应当理解,这些实施例仅用于具体举例和说明,不能构成对于本发明的限制。
[0083]导热系数是材料直接传导热量的能力的重要指标。相同厚度、相同密度条件下,导热系数越低,材料的保温性能越好。宏观表现为:相同厚度、相同密度的两种材料在一面给与相同的热源,由于导热系数不同,另一面的温度会不同。
[0084]背温实验是一种直观有效的测量方法,在实验室可以通过背温实验去直观体现。本申请中
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