本发明属于保温隔热材料技术领域，尤其涉及一种硅酸铝纤维板及其制备方法。
背景技术：
硅酸铝纤维板除具有对应硅酸铝纤维棉的优良性能外，还具有优良的韧性和强度，可任意切割加工，是窑炉背衬隔热优选材料。传统硅酸铝纤维板通常通过添加氧化硅溶胶、氧化铝溶胶等无机结合剂提高其高温下的强度，但效果不明显，主要是因为烘干过程中，氧化硅溶胶和氧化铝溶胶会随着水分由内向外的挥发而迁移至板材的表面，导致板材内部几乎无无机结合剂，表现为高温(800℃以上)条件下的强度较差，呈现松散状态，使用寿命较短。
公开号为CN103755262B的中国专利公开了一种耐高温陶瓷纤维板，其由如下重量份数的原料制成：硅酸铝纤维95～96份；分散剂1～2份，成分为Na2SiO3和CaCO3的混合物；锆乳胶3～4份，成分为ZrO2、Y2O3和H2O2的混合物。将上述原料混合搅拌，湿法真空成型，干燥加工，干燥温度110℃～120℃，时间22～24h，得到产品。该方法制备的陶瓷纤维板优点是使用锆乳胶作为结合剂，经过高温时，锆乳胶会变成丝状，像蜘蛛网一样形成一个网状丝团，使纤维不分散，能够保证纤维板在高温下仍具有较好的强度。但也存在一定的缺陷：一是生产成本较高，锆乳胶的原料组成均为造价较高的材料，不利于实现工业化生产；二是在干燥过程中同样存在部分锆乳胶随着水分由内向外的挥发而迁移至纤维板的表面，导致板材内部的无机结合剂含量减少，高温下的强度降低。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种高温强度较高的硅酸铝纤维板及其制备方法。
本发明提供了一种硅酸铝纤维板，由以下原料制备得到；所述原料包括：
优选的，所述有机结合剂为淀粉和/或纤维素。
优选的，所述无机结合剂为氧化硅溶胶和/或氧化铝溶胶。
优选的，所述氧化硅溶胶的质量浓度为20％～50％；所述氧化铝溶胶的质量浓度为20％～50％。
优选的，所述玻璃纤维粉的目数为100～300目。
本发明还提供了一种硅酸铝纤维板的制备方法，包括：
将硅酸铝纤维、有机结合剂、无机结合剂、玻璃纤维粉与水混合，成型后干燥，得到硅酸铝纤维板。
优选的，包括以下步骤：
S1)将硅酸铝纤维与水混合搅拌，得到混合物；
S2)将所述混合物、有机结合剂、无机结合剂与玻璃纤维粉混合搅拌，得到浆料；
S3)将所述浆料成型后干燥，得到硅酸铝纤维板。
优选的，所述步骤S1)中混合搅拌的时间为10～20min；所述步骤S2)中混合搅拌的时间为15～25min。
优选的，所述步骤S3)中采用真空吸滤方式成型。
优选的，所述干燥的温度为100℃～150℃；干燥的时间为12～24h。
本发明提供了一种硅酸铝纤维板及其制备方法，该硅酸铝纤维板由以下原料制备得到；所述原料包括：硅酸铝纤维60～80重量份；有机结合剂3～5重量份；无机结合剂7～15重量份；玻璃纤维粉10～20重量份。与现有技术相比，本发明采用玻璃纤维粉作为增强助剂，其在纤维板中可均匀分散，并附着于硅酸铝纤维表面，在制备过程中不会随着水分的挥发而迁移至纤维板的表面，并且玻璃纤维粉可在高温下熔融变成粘稠状液滴，分布在纤维板的各个部分，将硅酸铝纤维牢固地粘结在一起，保证了硅酸铝纤维板高温环境下的强度。
实验结果表明，本发明制备的硅酸铝纤维板800℃煅烧2h后耐压强度为0.13～0.16MPa。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种硅酸铝纤维板，由以下原料制备得到；所述原料包括：
本发明对所有原料的来源并并没有特殊的限制，为市售即可。
其中，在本发明提供的一些实施例中，所述硅酸铝纤维的含量优选为60重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述硅酸铝纤维的含量优选为70重量份；在本发明提供的另一些实施例中，所述硅酸铝纤维的含量优选为80重量份；所述硅酸铝纤维为本领域技术人员熟知的硅酸铝纤维即可，其可为普通硅酸铝纤维、标准硅酸铝纤维或高纯硅酸铝纤维，并无特殊的限制。
所述有机结合剂为本领域技术人员熟知的有机结合剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为淀粉和/或纤维素；所述淀粉为本领域技术人员熟知的淀粉即可，并无特殊的限制，本发明中优选为玉米淀粉和/或木薯淀粉；在本发明提供的一些实施例中，所述有机结合剂的含量优选为5重量份；在本发明提供的另一些实施例中，所述有机结合剂的含量优选为3重量份。
所述无机结合剂为本领域技术人员熟知的无机结合剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为氧化硅溶胶和/或氧化铝溶胶；所述氧化硅溶胶为本领域技术人员熟知的氧化硅溶胶即可，并无特殊的限制，在本发明中所述氧化硅溶胶的质量浓度优选为20％～50％，更优选为25％～45％，再优选为30％～40％，最优选为30％；所述氧化铝溶胶为本领域技术人员熟知的氧化铝溶胶即可，并无特殊的限制，本发明中所述氧化铝溶胶的质量浓度优选为20％～50％，更优选为25％～45％，再优选为30％～40％，最优选为30％；在本发明提供的一些实施例中，所述无机结合剂的含量优选为15重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述无机结合剂的含量优选为12重量份；在本发明提供的另一些实施例中，所述无机结合剂的含量优选为7重量份。
本发明中以玻璃纤维粉作为增强助剂，所述玻璃纤维粉为本领域技术人员熟知的玻璃纤维粉即可，并无特殊的限制，本发明中优选为无碱玻璃纤维粉；所述玻璃纤维粉的目数优选为100～300目；在发明提供的一些实施例中，所述玻璃纤维粉的目数优选为100目；在发明提供的一些实施例中，所述玻璃纤维粉的目数优选为200目；在发明提供的另一些实施例中，所述玻璃纤维粉的目数优选为300目；在本发明提供的一些实施例中，所述玻璃纤维粉的含量优选为20重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述玻璃纤维粉的含量优选为15重量份；在本发明提供的另一些实施例中，所述玻璃纤维粉的含量优选为10重量份。
本发明采用玻璃纤维粉作为增强助剂，其在纤维板中可均匀分散，并附着于硅酸铝纤维表面，在制备过程中不会随着水分的挥发而迁移至纤维板的表面，并且玻璃纤维粉可在高温下熔融变成粘稠状液滴，分布在纤维板的各个部分，将硅酸铝纤维牢固地粘结在一起，保证了硅酸铝纤维板高温环境下的强度。
本发明还提供了一种上述硅酸铝纤维板的制备方法，包括：将硅酸铝纤维、有机结合剂、无机结合剂、玻璃纤维粉与水混合，成型后干燥，得到硅酸铝纤维板。
按照本发明，优选地，按照以下步骤进行：S1)将硅酸铝纤维与水混合搅拌，得到混合物；S2)将所述混合物、有机结合剂、无机结合剂与玻璃纤维粉混合搅拌，得到浆料；S3)将所述浆料成型后干燥，得到硅酸铝纤维板。
其中，所述硅酸铝纤维、有机结合剂、无机结合剂与玻璃纤维粉均同上所述，在此不再赘述。
将硅酸铝纤维与水混合搅拌，优选将硅酸铝纤维投入预先注入水的打浆池中，并开启打浆机搅拌，得到混合物；所述搅拌的时间优选为10～20min；所述硅酸铝纤维与水的质量比优选为(0.5～1.5)：100。
将所述混合物、有机结合剂、无机结合剂与玻璃纤维粉混合搅拌，得到浆料；所述混合搅拌的时间优选为15～25min。
将所述浆料成型，在本发明中优选采用真空吸滤方式成型。
成型后干燥，所述干燥的温度优选为100℃～150℃；所述干燥的时间优选为12～24h。
采用本发明制备方法，可以实现玻璃纤维粉在纤维板中的均匀分散，并附着于纤维的表面，烘干过程中，玻璃纤维粉不会像氧化硅溶胶、氧化铝溶胶等液体结合剂随着水分的挥发而迁移至纤维板的表面。玻璃纤维粉在800℃的高温下熔融变成粘稠状液滴，分布在纤维板的各个部分，并牢牢将硅酸铝纤维粘结在一起，保证了纤维板高温环境下的强度。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种硅酸铝纤维板及其制备方法进行详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售。
实施例1
由如下重量份数的原料制成：硅酸铝纤维60份、有机结合剂5份、无机结合剂15份、增强助剂20份。其中硅酸铝纤维为鲁阳公司生产的普通硅酸铝纤维，有机结合剂为临沂恒源实业有限公司生产的玉米淀粉；无机结合剂为湖北裕隆化工有限公司生产的浓度为30％的氧化硅溶胶；增强助剂为淄博坤茂达新型材料有限公司生产的无碱玻璃纤维粉，目数为300目。
具体的制备方法包括以下步骤：
(1)将硅酸铝纤维投入预先注入水的打浆池中(硅酸铝纤维与水的质量比为0.5:100)，并开启打浆机，搅拌20min；
(2)待纤维搅拌混合均匀后，加入有机结合剂、无机结合剂和增强助剂，搅拌5min；
(3)采用真空吸滤方式成型，然后进行干燥，干燥温度150℃，干燥时间12h，得到硅酸铝纤维板。
实施例2
由如下重量份数的原料制成：硅酸铝纤维70份、有机结合剂3份、无机结合剂12份、增强助剂15份。其中硅酸铝纤维为鲁阳公司生产的标准硅酸铝纤维，有机结合剂为大城县亦博化工有限公司生产的木薯淀粉；无机结合剂为青岛山科海泰新材料有限公司生产的浓度为30％的氧化铝溶胶；增强助剂为淄博坤茂达新型材料有限公司生产的无碱玻璃纤维粉，目数为200目。
具体的制备方法包括以下步骤：
(1)将硅酸铝纤维投入预先注入水的打浆池中(硅酸铝纤维与水的质量比为1:100)，并开启打浆机，搅拌15min；
(2)待纤维搅拌混合均匀后，加入有机结合剂、无机结合剂和增强助剂，搅拌20min；
(3)采用真空吸滤方式成型，然后进行干燥，干燥温度120℃，干燥时间20h，得到硅酸铝纤维板。
实施例3
由如下重量份数的原料制成：硅酸铝纤维80份、有机结合剂3份、无机结合剂7份、增强助剂10份。其中硅酸铝纤维为鲁阳公司生产的高纯硅酸铝纤维，有机结合剂为大城县亦博化工有限公司生产的纤维素；无机结合剂为湖北裕隆化工有限公司生产的浓度为30％的氧化硅溶胶；增强助剂为淄博坤茂达新型材料有限公司生产的无碱玻璃纤维粉，目数为100目。
具体的制备方法包括以下步骤：
(1)将硅酸铝纤维投入预先注入水的打浆池中(硅酸铝纤维与水的质量比为1.5:100)，并开启打浆机，搅拌10min；
(2)待纤维搅拌混合均匀后，加入有机结合剂、无机结合剂和增强助剂，搅拌25min；
(3)采用真空吸滤方式成型，然后进行干燥，干燥温度100℃，干燥时间24h，得到硅酸铝纤维板。
比较例1
由如下重量份数的原料制成：硅酸铝纤维95份、分散剂2份和锆乳胶4份；分散剂成分为Na2SiO3和CaCO3，锆乳胶成分为ZrO2、Y2O3和H2O2；Na2SiO3与CaCO3的质量比为2.5:1；ZrO2与Y2O3的质量比为95:5，ZrO2与H2O2的质量比为1:4.5。具体的制备方法如下：将原料混合搅拌，湿法真空成型，干燥加工，干燥温度120℃，时间24h，得到硅酸铝纤维板。
将本发明实施例1～3制备得到的硅酸铝纤维板依次编号为A、B、C，比较例1制备的样品编号为D。将四种样品同时放入800℃的马弗炉内煅烧2h，然后将样品取出放入干燥皿中冷却，测试样品的体积密度、耐压强度，得到结果见表1。
表1 硅酸铝纤维板性能测试结果
由表1中数据可知，本发明提供的800℃煅烧后的硅酸铝纤维板耐压强度较好，均在0.1MPa以上，而比较例1制备得到的硅酸铝纤维板强度低于0.1MPa，这主要是因为在干燥过程中部分锆乳胶随着水分由内向外的挥发而迁移至纤维板的表面，导致板材内部的无机结合剂含量减少，高温煅烧后的强度较低。