本申请实施例涉及但不限于一种矿棉吸音板及其制备方法。
背景技术：
在国家大力提倡建筑节能的大背景下，发展室内建筑材料的保温隔热节能性能尤其重要。近年来，建筑保温节能领域火灾频现，揭示了市场上广泛应用的有机类保温材料的应用缺陷。提高建筑材料防火等级、推广导热系数低的防火隔热材料是行业必然的发展趋势；矿棉吸声板是一种集防火、防潮、隔音、隔热、易深加工、装饰性好等多种功能于一体的高档吊顶装饰材料，也可以用于工业厂房、高级住宅和高层建筑，然而现有矿棉吸声板防火性能较差，已无法满足目前市场上对建筑保温材料的防火要求。
技术实现要素：
本申请提供了一种矿棉吸音板及其制备方法，该矿棉吸音板在具有更好的保温和吸声功能。
第一方面，本申请提供了一种矿棉吸音板，其特征在于，所述矿棉吸音板包括如下重量份的原料：无机纤维100-150重量份、粘结剂25-38重量份、絮凝剂1.5-2.5重量份、润湿剂5-20重量份以及二氧化硅气凝胶粉末0.5-22.5重量份，所述二氧化硅气凝胶粉末的粒径为20-200μm。
可选地，所述润湿剂为异丙基萘磺酸钠、二辛基磺化琥珀酸钠、丁二酸二辛酯磺酸钠、聚氧化乙烯脂肪酸酯、聚氧化乙烯烷基苯基醚中的一种或多种混合。
可选地，所述絮凝剂包括聚丙烯酰胺、氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁和聚合氯化铝中的一种或多种混合。
可选地，所述粘结剂包括凹凸棒粘土、淀粉或改性赤泥中的一种或几种混合。
可选地，所述粘结剂包括20-28重量份凹凸棒粘土和5-10重量份淀粉。
另一方面，本申请提供了一种如上任一所述的矿棉吸音板的制备方法，所述矿棉吸音板的制备方法包括如下步骤：
步骤一、将上述重量份数的矿棉纤维、凹凸棒粘土、淀粉混合后，加入2000-4500重量份的水中，制成浆液；
步骤二、将1.5-2.5重量份的絮凝剂与0.2-5重量份的二氧化硅气凝胶粉混合，加入10-500重量份的水中，制成第一混合液；
步骤三、将5-20重量份的润湿剂与0.3-17.5重量份的二氧化硅气凝胶粉混合，加入200-300重量份的水中，制成第二混合液；
步骤四、将上述重量份的表面活性剂、步骤二中的第一混合液以及步骤三中的第二混合液分别与步骤一中的浆液混合，制成混合料浆；
步骤五、将步骤四中的混合料浆抄取成型后，进行干燥，制成吸音板半成品；
步骤六、至少通过使用二氧化硅气凝胶粉末对上述吸音板半成品进行表面处理。
可选地，所述混合料浆的固含量为4％—6％。
可选地，在所述步骤五中，混合料浆的干燥温度为180-280℃，干燥时间为0.8h-2.0h。
可选地，在所述步骤六中，将二氧化硅气凝胶粉末与砂子按照重量比1：500-1000进行混合后，对上述吸音板半成品至少进行2次表面处理。
可选地，在所述步骤六中，对吸音板半成品的表面喷涂定型剂后，再对吸音板半成品进行表面处理，其中，所述定型剂为纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、丙烯酸酯、辛基丙烯酰胺中的一种或多种混合。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
1、本发明中的矿棉吸音板中含有20-200μm的二氧化硅气凝胶粉末，使矿棉吸音板导热系数大幅降低，进一步提升了矿棉板的保温隔热性能。
2、由于二氧化硅气凝胶粉粒径小，质量轻，比表面积大，在将其加入矿棉吸音板的过程中，很容易飞离，不仅会造成材料浪费也会在无形中危害操作人员身体健康；并且由于气凝胶本身在表面活性剂中溶解困难，往往需要大量表面活性剂，成本增加的同时，对板材其他性能会产生不良的影响。本发明通过絮凝剂和润湿剂两种方法成功将粒径为20-200μm的二氧化硅气凝胶粉末负载到矿棉纤维上，该负载方式充分利用了矿棉板原材料中的絮凝剂，絮凝一部分二氧化硅气凝胶直接进入混合溶液体系中，又利用润湿剂将二氧化硅气凝胶将其润湿，溶解在混合体系中；并在后续搅拌过程中絮凝剂能将混合溶液中的二氧化硅气凝胶小颗粒絮凝起来，在湿法抄取成型时，能停留在矿棉纤维组织内部，不被滤掉。在板材干燥之后发挥作用。
3、在本发明的制备方法中，通过使用二氧化硅气凝胶粉末对上述吸音板半成品进行表面处理，在板材表面通过喷洒气凝胶、砂子再定型，一方面矿棉板表面的气凝胶粉，是第一隔热层，屏障保温隔热效果更好，另一方面喷洒砂子会使矿棉板表面美观，具有装饰作用。
4、在本发明的制备方法中，对吸音板半成品的表面喷涂定型剂后，再对吸音板半成品进行表面处理，有效地阻止二氧化硅气凝胶粉末从吸音板半成品上飞离，减少二氧化硅气凝胶粉末的损失，更好的发挥二氧化硅气凝胶保温隔热的效果。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
第一方面，本申请提供了一种矿棉吸音板，其特征在于，所述矿棉吸音板包括如下重量份的原料：无机纤维100-150重量份、粘结剂25-38重量份、絮凝剂1.5-2.5重量份、润湿剂5-20重量份以及二氧化硅气凝胶粉末0.5-22.5重量份，所述二氧化硅气凝胶粉末的粒径为20-200μm。
可选地，所述润湿剂为异丙基萘磺酸钠、二辛基磺化琥珀酸钠、丁二酸二辛酯磺酸钠、聚氧化乙烯脂肪酸酯、聚氧化乙烯烷基苯基醚中的一种或多种混合。
可选地，所述絮凝剂包括聚丙烯酰胺、氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁和聚合氯化铝中的一种或多种混合。
可选地，所述粘结剂包括凹凸棒粘土、淀粉或改性赤泥中的一种或几种混合。
可选地，所述粘结剂包括20-28重量份凹凸棒粘土和5-10重量份淀粉。
另一方面，本申请提供了一种如上任一所述的矿棉吸音板的制备方法，所述矿棉吸音板的制备方法包括如下步骤：
步骤一、将上述重量份数的矿棉纤维、凹凸棒粘土、淀粉混合后，加入2000-4500重量份的水中，制成浆液；
步骤二、将1.5-2.5重量份的絮凝剂与0.2-5重量份的二氧化硅气凝胶粉混合，加入10-500重量份的水中，制成第一混合液；
步骤三、将5-20重量份的润湿剂与0.3-17.5重量份的二氧化硅气凝胶粉混合，加入200-300重量份的水中，制成第二混合液；
步骤四、将上述重量份的表面活性剂、步骤二中的第一混合液以及步骤三中的第二混合液分别与步骤一中的浆液混合，制成混合料浆；
步骤五、将步骤四中的混合料浆抄取成型后，进行干燥，制成吸音板半成品；
步骤六、至少通过使用二氧化硅气凝胶粉末对上述吸音板半成品进行表面处理。
可选地，所述混合料浆的固含量为4％—6％。
可选地，在所述步骤五中，混合料浆的干燥温度为180-280℃，干燥时间为0.8h-2.0h。
可选地，在所述步骤六中，将二氧化硅气凝胶粉末与砂子按照重量比1：500-1000进行混合后，对上述吸音板半成品至少进行2次表面处理。
可选地，在所述步骤六中，对吸音板半成品的表面喷涂定型剂后，再对吸音板半成品进行表面处理，其中，所述定型剂为纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、丙烯酸酯、辛基丙烯酰胺中的一种或多种混合。
在下述实施例中，所使用的无机纤维为矿棉纤维，该矿棉纤维为普通市售的粒状棉，购买自石家庄三顺保温材料有限公司；二氧化硅气凝胶粉购买自广东埃力生高新科技有限公司；絮凝剂为聚丙烯酰胺，购买自西陇化工股份有限公司；淀粉购买自济南元通化工有限公司；凹凸棒粘土购买自常州鼎邦矿产品科技有限公司，润湿剂购买自广州市麒旭化工有限公司，定型剂购买自广州淇盛化工有限公司。
实施例1
一种矿棉吸音板，该矿棉吸音板包括如下重量份的原料：矿棉纤维100重量份、凹凸棒粘土20重量份、淀粉6重量份、聚丙烯酰胺1.5重量份、润湿剂为5重量份的异丙基萘磺酸钠以及二氧化硅气凝胶粉末2重量份，二氧化硅气凝胶粉末的粒径为20-200μm。
上述矿棉吸音板的制备方法为：
步骤1：将上述重量份数的矿棉纤维、凹凸棒粘土、淀粉、润湿剂混合后，加入2800重量份的水中，制成浆液；
步骤2：将1.5重量份的聚丙烯酰胺加入13.5重量份的水中，制成浓度为10％的聚丙烯酰胺溶液，再将2重量份的二氧化硅气凝胶粉加入浓度为10％的聚丙烯酰胺溶液中混合，制成第一混合液；
步骤3：将1重量份二氧化硅气凝胶粉与5重量份润湿剂充分混合，加入250重量份的水中，制成第二混合液；
步骤4：将步骤2中的第一混合液、步骤3中的第二混合液与步骤1中的浆液在搅拌机中充分搅拌后，制成混合料浆，并通过加入水控制混合料浆的固含量为4％—6％；
步骤5：将上述混合料浆放置在长网上，采用湿法抄取成型后，经切割机高压水切成大板；
步骤6：将上述大板通过分配机输送至干燥机，在240—280℃快速烘干1小时，制成吸音板半成品；
步骤7：在吸音板半成品表面喷涂定型剂后，将二氧化硅气凝胶粉末与砂子按照重量比1：600进行混合后，对上述吸音板半成品进行2次表面处理；
步骤8：将表面处理后的产品按规格切割，刨平，表面精加工，加工方法与现有矿棉吸音板表面精加工方法相同。
步骤9：表面精加工后制成12mm厚的矿棉吸音板成品，检验合格后包装入库。
实施例2
一种矿棉吸音板，该矿棉吸音板包括如下重量份的原料：矿棉纤维100重量份、凹凸棒粘土23重量份、淀粉6.5重量份、聚丙烯酰胺2重量份、润湿剂为10重量份的二辛基磺化琥珀酸钠以及二氧化硅气凝胶粉末4重量份，二氧化硅气凝胶粉末的粒径为20-200μm。
上述矿棉吸音板的制备方法为：
步骤1：将上述重量份数的矿棉纤维、凹凸棒粘土、淀粉、润湿剂混合后，加入2500重量份的水中，制成浆液；
步骤2：将2重量份的聚丙烯酰胺加入11.33重量份的水中，制成浓度为15％的聚丙烯酰胺溶液，再将3重量份的二氧化硅气凝胶粉加入浓度为15％的聚丙烯酰胺溶液中混合，制成第一混合液；
步骤3：将1重量份二氧化硅气凝胶粉与10重量份润湿剂充分混合，加入260重量份的水中，制成第二混合液；
步骤4：将步骤2中的第一混合液、步骤3中的第二混合液与步骤1中的浆液在搅拌机中充分搅拌后，制成混合料浆，并通过加入水控制混合料浆的固含量为4％—6％；
步骤5：将上述混合料浆放置在长网上，采用湿法抄取成型后，经切割机高压水切成大板；
步骤6：将上述大板通过分配机输送至干燥机，在240—280℃快速烘干1小时，制成吸音板半成品；
步骤7：在吸音板半成品表面喷涂定型剂后，将二氧化硅气凝胶粉末与砂子按照重量比1：500进行混合后，对上述吸音板半成品进行2次表面处理；
步骤8：将表面处理后的产品按规格切割，刨平，表面精加工，加工方法与现有矿棉吸音板表面精加工方法相同。
步骤9：表面精加工后制成12mm厚的矿棉吸音板成品，检验合格后包装入库。
实施例3
一种矿棉吸音板，该矿棉吸音板包括如下重量份的原料：矿棉纤维100重量份、凹凸棒粘土23重量份、淀粉7重量份、聚丙烯酰胺2.5重量份、润湿剂为10重量份聚氧化乙烯脂肪酸酯以及二氧化硅气凝胶粉末8重量份，二氧化硅气凝胶粉末的粒径为20-200μm。
实施例3中的矿棉吸音板的制备方法与实施例1中的矿棉吸音板的制备方法的区别在于：
在步骤2中：将6重量份的二氧化硅气凝胶粉加入浓度为15％的聚丙烯酰胺溶液中混合，制成第一混合液；
在步骤3中：将2重量份二氧化硅气凝胶粉与10重量份润湿剂充分混合，加入260重量份的水中，制成第二混合液；
其他制备步骤同实施例1的制备方法相同，最后制得厚度为12mm的矿棉吸音板。
实施例4
一种矿棉吸音板，该矿棉吸音板包括如下重量份的原料：矿棉纤维100重量份、凹凸棒粘土23重量份、淀粉7重量份、聚丙烯酰胺2.5重量份、润湿剂为10重量份丁二酸二辛酯磺酸钠以及二氧化硅气凝胶粉末10重量份，二氧化硅气凝胶粉末的粒径为20-200μm。
实施例4中的矿棉吸音板的制备方法与实施例1中的矿棉吸音板的制备方法的区别在于：
在步骤2中：将7重量份的二氧化硅气凝胶粉加入浓度为15％的聚丙烯酰胺溶液中混合，制成第一混合液；
在步骤3中：将3重量份二氧化硅气凝胶粉与10重量份润湿剂充分混合，加入260重量份的水中，制成第二混合液；
其他制备步骤同实施例1的制备方法相同，最后制得厚度为12mm的矿棉吸音板。
实施例5
一种矿棉吸音板，该矿棉吸音板包括如下重量份的原料：矿棉纤维100重量份、凹凸棒粘土24重量份、淀粉7重量份、聚丙烯酰胺2重量份、润湿剂为聚氧化乙烯烷基苯基醚15重量份以及二氧化硅气凝胶粉末11重量份，二氧化硅气凝胶粉末的粒径为20-200μm。
实施例5中的矿棉吸音板的制备方法与实施例1中的矿棉吸音板的制备方法的区别在于：
在步骤2中：将8重量份的二氧化硅气凝胶粉加入浓度为15％的聚丙烯酰胺溶液中混合，制成第一混合液；
在步骤3中：将3重量份二氧化硅气凝胶粉与10重量份润湿剂充分混合，加入280重量份的水中，制成第二混合液；
其他制备步骤同实施例1的制备方法相同，最后制得厚度为12mm的矿棉吸音板。
实施例6
一种矿棉吸音板，该矿棉吸音板包括如下重量份的原料：矿棉纤维100重量份、凹凸棒粘土24重量份、淀粉7重量份、聚丙烯酰胺2重量份、润湿剂为10重量份的二辛基磺化琥珀酸钠以及二氧化硅气凝胶粉末12重量份，二氧化硅气凝胶粉末的粒径为20-200μm。
实施例3中的矿棉吸音板的制备方法与实施例1中的矿棉吸音板的制备方法的区别在于：
在步骤2中：将7重量份的二氧化硅气凝胶粉加入浓度为15％的聚丙烯酰胺溶液中混合，制成第一混合液；
在步骤3中：将5重量份二氧化硅气凝胶粉与10重量份润湿剂充分混合，加入到280重量份的水中，制成第二混合液；
其他制备步骤同实施例1的制备方法相同，最后制得厚度为12mm的矿棉吸音板。
矿棉吸音板的保温性能测试：
参照国标gb/t10294-2008考察本发明中实施例1-7以及下述对照实施例1-4的矿棉吸音板的导热系数，测试结果如表1所示。
对照实施例1
一种矿棉吸音板，矿棉吸音板采用上述实施例4的原材料配比，具体地，该矿棉吸音板包括如下重量份的原料：矿棉纤维100重量份、凹凸棒粘土23重量份、淀粉7重量份、聚丙烯酰胺2.5重量份、润湿剂为丁二酸二辛酯磺酸钠10重量份。
对照实施例1的矿棉吸音板制备方法与上述实施例4的矿棉吸音板制备方法的区别在于：
在步骤2中：将2.5重量份的聚丙烯酰胺配制成浓度为15％的聚丙烯酰胺溶液，制成第一混合液；
在步骤3中：将10重量份润湿剂加入260重量份的水中，制成第二混合液；
其他制备步骤同实施例4的制备方法相同，最后制得厚度为12mm的矿棉吸音板。
对照实施例2
一种矿棉吸音板，采用上述实施例4的原材料配比及制作方法，区别在于：
在步骤7中：在吸音板半成品表面喷涂定型剂后，不再采用二氧化硅气凝胶进行表面处理，直接采用砂子对吸音板半成品进行2次表面处理。
对照实施例3
一种矿棉吸音板，采用上述实施例4的原材料配比及制作方法，区别在于：
二氧化硅气凝胶的粒径范围为200um-500um。
对照实施例4
对照实施例4中的矿棉吸音板采用实施例4的原材料配比。
对照实施例4的矿棉吸音板的制备方法与实施例4中的矿棉吸音板的制备方法的区别在于：
在步骤2中：将配制浓度为15％的聚丙烯酰胺溶液，制成第一混合液；
在步骤3中：将10重量份二氧化硅气凝胶粉与10重量份润湿剂充分混合，加入260重量份的水中，制成第二混合液；
其他制备步骤同实施例4的制备方法相同，最后制得厚度为12mm的矿棉吸音板。
对照实施例5
对照实施例5中的矿棉吸音板采用实施例4的原材料配比。
对照实施例5的矿棉吸音板的制备方法与实施例4中的矿棉吸音板的制备方法的区别在于：
在步骤2中：将配制浓度为15％的聚丙烯酰胺溶液与10重量份二氧化硅气凝胶粉混合，制成第一混合液；
在步骤3中：10重量份润湿剂充分混合加入260重量份的水中，制成第二混合液；
其他制备步骤同实施例4的制备方法相同，最后制得厚度为12mm的矿棉吸音板。
参照国标gb/t10294-2008考察上述对照实施例1-4与本发明中实施例1-7的矿棉吸音板的导热系数测试结果，如表1所示。
表1导热系数
从表1中可以看出，实施例1-5随着二氧化硅气凝胶粉末掺加量增加，矿棉吸音板的导热系数呈明显下降的趋势，掺量在10％时，导热系数下降幅度最大，较空白试验样品下降16.05％，较市售矿棉板下降幅度达到18.07％。继续增加二氧化硅气凝胶掺量，导热系数开始上升。与对照实施例1中板材内部及表面均不掺加二氧化硅气凝胶以及市售普通矿棉板相比，导热系数也相对较低，说明本申请实施例的掺加二氧化硅气凝胶的矿棉吸音板可以有效降低导热系数，保温隔热性能较好。另外，对照实施例2与实施例4相比，区别仅在于表面未喷涂二氧化硅气凝胶，测试结果表明，表层二氧化硅气凝胶对保温隔热性能有提升作用。对照实施例3与实施例4相比，表明粒径超过200um的气凝胶颗粒不利于降低矿棉吸音板导热系数。对照实施例4、对照实施例5与实施例4对比，二氧化硅气凝胶粉分别与润湿剂、絮凝剂混合的添加方式，适合制备含二氧化硅气凝胶的矿棉吸音板。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。