本发明涉及一种高强度防开裂岩棉材料的制备方法，属于岩棉材料制备技术领域。
背景技术：
岩棉制品目前在国内得到各行各业，工业设备，建筑，船舶得到广泛应用。岩棉相比于有机保温材料，其所有金属氧化物都为稳定氧化物，防火性能达到A级标准，化学成分稳定，可与建筑寿命同步生产，材料无毒、无污染，安全性能高。随着岩棉在外墙外保温体系中使用率提高，其施工工艺得到快速发展。
岩棉材料是以天然岩石如玄武岩、辉长岩、白云石、铁矿石、铝矾土等为主要原料，经2000℃高温熔化下吹炼成丝而制成的无机质纤维，然后注入水溶性酚醛树脂作为粘合剂，使岩棉纤维状外裹着胶质，形成硬质纤维，最后加工压制成工件制品。但是其作为外墙外保温材料，所处的环境体系复杂，在外保温系统施工过程中，强度太低、易收缩和开裂，用于外墙会渗漏甚至脱落，吸水率高，影响系统保温效果，且施工困难。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对传统的岩棉材料强度太低、易收缩和开裂，限制了其大规模使用的问题，提供了一种将玄武岩等制成纤维后，经酸、偶联剂预处理，再经微生物改性后，与碳纤维在高温下碳化，使纤维内部生长碳化硅晶须，最后经上胶等操作得到高强度防开裂岩棉材料的方法，本发明首先将玄武岩、白云石等物质进行粉碎熔融，再经分散，收集得到纤维，浸泡于盐酸中，并加入偶联剂，进行处理，得到预处理纤维，经酸和偶联剂处理后的纤维，强度增加，韧性增强，接着将其与沼气液过滤得到的滤液进行混合发酵，使纤维内部孔隙增大，
与碳纤维进行炭化，使碳化硅晶须在纤维内部生长，增加纤维的强度、韧性，减少开裂，再与甲基硅醇钠等物质进行混合、压制等操作，即可得到高强度防开裂岩棉材料。本发明制备的岩棉材料强度高，不易开裂和收缩，可广泛应用于外墙等建筑领域。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）称取4～5kg玄武岩、1～2kg白云石和700～800g焦炭，加入到粉碎机中粉碎，并过80～100目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒置于感应炉中，加热升温至1600～1700℃后，保温40～50min，使物料全部熔融；
（2）将熔融后的物料从出料口经铂铑漏板流出，同时用压缩空气进行喷吹，使熔融物料分散成纤维，收集得到纤维，称取400～500g得到的纤维加入到烧杯中，再加入2～3L质量分数为5%盐酸，浸泡处理30～40min后，再加入3～5g偶联剂KH-550，浸泡1～2h，再将浸泡后的纤维取出，得到预处理纤维；
（3）取沼气液，过滤，收集滤液，量取3～4L滤液加入到发酵罐中，再加入上述预处理纤维，搅拌混合2～5min后，在35～45℃、120～150r/min下发酵5～6天，发酵结束，将发酵后的纤维取出，并置于灭菌箱中，在90～95℃下灭菌10～15min，再用水洗涤3～5次，除去表面的残余菌体，得到洗净纤维；
（4）称取30～40g碳纤维，加入到粉碎机中粉碎15～20min后，加入到盛有2～3L水的烧杯中，再加入2～3g十二烷基苯磺酸钠和上述洗净纤维，搅拌浸泡1～2h后，过滤，收集滤渣，并将其置于炭化炉中，控制炭化炉温度为1100～1200℃，保温反应2～3h，反应结束，将碳化炉中的物料取出，得到改性纤维；
（5）按重量份数计，称取40～50份上述改性纤维、1～2份甲基硅醇钠、6～8份黄原胶、10～15份酚醛树脂和30～40份水，加入到搅拌机中，搅拌混合15～20min后，将改性纤维取出，并经大型摆锤设备，使岩棉胶棉成三维布棉，再传输至成型机中，压制成型，即可得到高强度防开裂岩棉材料。
本发明的的应用方法：将本发明制备的高强度防开裂岩棉材料进行切割，裁剪成厚度为30～40mm岩棉板，并将岩棉板一面刮涂胶黏剂，刮涂厚度为3～4mm，待刮涂完成后，将带有胶黏剂一面粘贴于清理过的墙体基材上，并依次进行安装临时固定锚栓、粘贴质量检修、抹面胶浆等步骤，即可完成保温墙体的建造。经检测，本发明制备的高强度防开裂岩棉材料抗拉强度达到9～18MPa，吸水量低于0.8kg/m2，导热系数为0.028～0.035W/(m·K)。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的高强度防开裂岩棉材料强度高，抗拉强度达到9～18MPa，不易开裂，用于外墙不易脱落；
（2）本发明制备的高强度防开裂岩棉材料吸水量低于0.8kg/m2，导热系数为0.028～0.035W/(m·K)，具有很好的保温性能。
具体实施方式
首先称取4～5kg玄武岩、1～2kg白云石和700～800g焦炭，加入到粉碎机中粉碎，并过80～100目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒置于感应炉中，加热升温至1600～1700℃后，保温40～50min，使物料全部熔融；将熔融后的物料从出料口经铂铑漏板流出，同时用压缩空气进行喷吹，使熔融物料分散成纤维，收集得到纤维，称取400～500g得到的纤维加入到烧杯中，再加入2～3L质量分数为5%盐酸，浸泡处理30～40min后，再加入3～5g偶联剂KH-550，浸泡1～2h，再将浸泡后的纤维取出，得到预处理纤维；再取沼气液，过滤，收集滤液，量取3～4L滤液加入到发酵罐中，再加入上述预处理纤维，搅拌混合2～5min后，在35～45℃、120～150r/min下发酵5～6天，发酵结束，将发酵后的纤维取出，并置于灭菌箱中，在90～95℃下灭菌10～15min，再用水洗涤3～5次，除去表面的残余菌体，得到洗净纤维；称取30～40g碳纤维，加入到粉碎机中粉碎15～20min后，加入到盛有2～3L水的烧杯中，再加入2～3g十二烷基苯磺酸钠和上述洗净纤维，搅拌浸泡1～2h后，过滤，收集滤渣，并将其置于炭化炉中，控制炭化炉温度为1100～1200℃，保温反应2～3h，反应结束，将碳化炉中的物料取出，得到改性纤维；最后按重量份数计，称取40～50份上述改性纤维、1～2份甲基硅醇钠、6～8份黄原胶、10～15份酚醛树脂和30～40份水，加入到搅拌机中，搅拌混合15～20min后，将改性纤维取出，并经大型摆锤设备，使岩棉胶棉成三维布棉，再传输至成型机中，压制成型，即可得到高强度防开裂岩棉材料。
实例1
首先称取5kg玄武岩、2kg白云石和800g焦炭，加入到粉碎机中粉碎，并过100目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒置于感应炉中，加热升温至1600℃后，保温50min，使物料全部熔融；将熔融后的物料从出料口经铂铑漏板流出，同时用压缩空气进行喷吹，使熔融物料分散成纤维，收集得到纤维，称取500g得到的纤维加入到烧杯中，再加入3L质量分数为5%盐酸，浸泡处理40min后，再加入5g偶联剂KH-550，浸泡2h，再将浸泡后的纤维取出，得到预处理纤维；再取沼气液，过滤，收集滤液，量取4L滤液加入到发酵罐中，再加入上述预处理纤维，搅拌混合5min后，在45℃、150r/min下发酵6天，发酵结束，将发酵后的纤维取出，并置于灭菌箱中，在95℃下灭菌15min，再用水洗涤5次，除去表面的残余菌体，得到洗净纤维；称取40g碳纤维，加入到粉碎机中粉碎20min后，加入到盛有3L水的烧杯中，再加入3g十二烷基苯磺酸钠和上述洗净纤维，搅拌浸泡2h后，过滤，收集滤渣，并将其置于炭化炉中，控制炭化炉温度为1100℃，保温反应3h，反应结束，将碳化炉中的物料取出，得到改性纤维；最后按重量份数计，称取50份上述改性纤维、2份甲基硅醇钠、8份黄原胶、15份酚醛树脂和40份水，加入到搅拌机中，搅拌混合20min后，将改性纤维取出，并经大型摆锤设备，使岩棉胶棉成三维布棉，再传输至成型机中，压制成型，即可得到高强度防开裂岩棉材料。
将本发明制备的高强度防开裂岩棉材料进行切割，裁剪成厚度为30mm岩棉板，并将岩棉板一面刮涂胶黏剂，刮涂厚度为3mm，待刮涂完成后，将带有胶黏剂一面粘贴于清理过的墙体基材上，并依次进行安装临时固定锚栓、粘贴质量检修、抹面胶浆等步骤，即可完成保温墙体的建造。经检测，本发明制备的高强度防开裂岩棉材料抗拉强度达到18MPa，吸水量为0.7kg/m2，导热系数为0.035W/(m·K)。
实例2
首先称取4kg玄武岩、1kg白云石和700g焦炭，加入到粉碎机中粉碎，并过80目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒置于感应炉中，加热升温至1650℃后，保温4 0min，使物料全部熔融；将熔融后的物料从出料口经铂铑漏板流出，同时用压缩空气进行喷吹，使熔融物料分散成纤维，收集得到纤维，称取400g得到的纤维加入到烧杯中，再加入2L质量分数为5%盐酸，浸泡处理30min后，再加入3g偶联剂KH-550，浸泡1h，再将浸泡后的纤维取出，得到预处理纤维；再取沼气液，过滤，收集滤液，量取3L滤液加入到发酵罐中，再加入上述预处理纤维，搅拌混合2min后，在35℃、120r/min下发酵5天，发酵结束，将发酵后的纤维取出，并置于灭菌箱中，在90℃下灭菌10min，再用水洗涤3次，除去表面的残余菌体，得到洗净纤维；称取30～40g碳纤维，加入到粉碎机中粉碎15min后，加入到盛有2L水的烧杯中，再加入2g十二烷基苯磺酸钠和上述洗净纤维，搅拌浸泡1h后，过滤，收集滤渣，并将其置于炭化炉中，控制炭化炉温度为1200℃，保温反应2h，反应结束，将碳化炉中的物料取出，得到改性纤维；最后按重量份数计，称取40份上述改性纤维、1份甲基硅醇钠、6份黄原胶、10份酚醛树脂和30份水，加入到搅拌机中，搅拌混合15min后，将改性纤维取出，并经大型摆锤设备，使岩棉胶棉成三维布棉，再传输至成型机中，压制成型，即可得到高强度防开裂岩棉材料。
将本发明制备的高强度防开裂岩棉材料进行切割，裁剪成厚度为30mm岩棉板，并将岩棉板一面刮涂胶黏剂，刮涂厚度为3mm，待刮涂完成后，将带有胶黏剂一面粘贴于清理过的墙体基材上，并依次进行安装临时固定锚栓、粘贴质量检修、抹面胶浆等步骤，即可完成保温墙体的建造。经检测，本发明制备的高强度防开裂岩棉材料抗拉强度达到9MPa，吸水量为0.6kg/m2，导热系数为0.028。
实例3
首先称取4kg玄武岩、1kg白云石和750g焦炭，加入到粉碎机中粉碎，并过90目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒置于感应炉中，加热升温至1700℃后，保温45min，使物料全部熔融；将熔融后的物料从出料口经铂铑漏板流出，同时用压缩空气进行喷吹，使熔融物料分散成纤维，收集得到纤维，称取450g得到的纤维加入到烧杯中，再加入3L质量分数为5%盐酸，浸泡处理35min后，再加入4g偶联剂KH-550，浸泡2h，再将浸泡后的纤维取出，得到预处理纤维；再取沼气液，过滤，收集滤液，量取4L滤液加入到发酵罐中，再加入上述预处理纤维，搅拌混合3min后，在40℃、130r/min下发酵6天，发酵结束，将发酵后的纤维取出，并置于灭菌箱中，在92℃下灭菌12min，再用水洗涤4次，除去表面的残余菌体，得到洗净纤维；称取35g碳纤维，加入到粉碎机中粉碎17min后，加入到盛有2L水的烧杯中，再加入2g十二烷基苯磺酸钠和上述洗净纤维，搅拌浸泡1h后，过滤，收集滤渣，并将其置于炭化炉中，控制炭化炉温度为1150℃，保温反应3h，反应结束，将碳化炉中的物料取出，得到改性纤维；最后按重量份数计，称取45份上述改性纤维、2份甲基硅醇钠、7份黄原胶、12份酚醛树脂和35份水，加入到搅拌机中，搅拌混合17min后，将改性纤维取出，并经大型摆锤设备，使岩棉胶棉成三维布棉，再传输至成型机中，压制成型，即可得到高强度防开裂岩棉材料。
将本发明制备的高强度防开裂岩棉材料进行切割，裁剪成厚度为35mm岩棉板，并将岩棉板一面刮涂胶黏剂，刮涂厚度为4mm，待刮涂完成后，将带有胶黏剂一面粘贴于清理过的墙体基材上，并依次进行安装临时固定锚栓、粘贴质量检修、抹面胶浆等步骤，即可完成保温墙体的建造。经检测，本发明制备的高强度防开裂岩棉材料抗拉强度达到10MPa，吸水量低于0.7kg/m2，导热系数为0.032W/(m·K)。