本发明属于建材制备
技术领域：
，具体涉及一种高强度阻燃防水玻璃棉的制备方法。
背景技术：
：cn201410853918.0公开了一种玻璃棉天花板，它包括玻璃棉板层、玻纤毡层、石膏涂料层，玻璃棉板层加有环保树脂粘结剂的离心玻璃棉纤维制得，离心玻璃棉纤维与环保树脂粘结剂、石膏涂料的质量比为：85-93：7-15：2-3；其制备方法为将环保树脂粘结剂以雾化状态均匀的喷射在离心玻璃棉纤维表面，再经集棉机集棉、压缩输送进入固化炉固化，得到玻璃棉板,然后对其进行玻纤毡贴面，再根据不同的装饰花纹进行压缩石膏涂料喷涂；与现有技术相比，该方案可根据客户的要求制得形态丰富多样的玻璃棉天花板，该天花板不仅有好的保温隔热、吸音、防火作用，还不掉落粉尘，无甲醛释放，无损使用者健康，而且它重量轻，能减少对建筑物的载荷要求，更便于搬运与安装。玻璃棉属于无机绝热材料，是绝热材料领域中重要的成员，它不仅具有不燃、导热系数小、化学稳定性好等优良性能，还可以采用与其他材料复合或深加工，扩大制品的应用领域。因玻璃棉制品已越来越广泛地应用于建筑、冶金、石油、化工、国防军工等行业和高新技术行业，在国民经济发展中发挥了重要作用。然而玻璃棉的脆性较大，机械强度一般较低，长时间使用容易出现纤维素断裂的情况。同时玻璃棉属于导热系数小的绝热材料也是相对于其他原料而言的，玻璃棉表面粘附有粘合剂，粘合剂受热容易产生发粘甚至导致玻璃棉变形的现象，因此，将玻璃棉作为绝热层进行使用时，为了不影响玻璃棉的使用效果和使用寿命，极大的降低玻璃棉的导热系数，进一步提高其在高温条件的稳定性，具有重要的价值。玻璃棉是一种人造无机纤维，属于玻璃纤维中的一个类别。玻璃棉采用石英砂、石灰石、白云石等天然矿石为主要原料，配合一些纯碱、硼砂等化工原料熔成玻璃，并把熔融玻璃纤维化，加以热固性树脂为主的环保型配方粘结剂加工而成，是一种无机质纤维。玻璃棉具有成型好、体积密度小、热导率彽、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定等特点；典型的多孔性吸声材料，具有良好的吸声特性。常见的单纯玻璃棉阻燃隔热效果差，不能够满足现代社会对玻璃棉阻燃隔热效果的需求，限制了玻璃棉的广泛应用。因此，有必要对现有玻璃棉的阻燃性能进行进一步的提高，以满足玻璃棉的使用需求。玻璃棉作为保温吸引隔热材料，广泛应用于石油、化工、建筑、保温、吸音和隔热等领域，市场上的高密度玻璃棉板材主要为国家标准gb/t13350里规定的48kg/cm3×50mm、64kg/cm3×50mm等采用传统工艺酚醛树脂为粘结剂的产品，其板材一般厚度不超过50mm，无法满足高寒地区、边海防地区等客户对高密度、高面积密度、高厚度板材产品的需求，同时原有的酚醛粘结剂板材产品经过固化后仍存在一定的甲醛释放量，具有一定的安全隐患，不能满足当今世界对环境越来越高的要求，业限制了传统工艺的玻璃棉板在其它领域的推广应用。玻璃棉属于玻璃纤维中的一个类别，是一种人造无机纤维，玻璃棉是将熔融玻璃纤维化，形成棉状的材料，化学成分属玻璃类，是一种无机质纤维，具有成型好、体积密度小、热导率低、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定，然而现有的玻璃棉卷不具有防水的功能，不能满足使用中的使用需求。目前玻璃棉存在：脆性大、机械性能一般、抗冲击性差、防水性一般等问题。因此，发明一种优良的玻璃棉对建材制备
技术领域：
具有积极意义。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对目前玻璃棉脆性大、机械强度一般导致玻璃棉抗冲击性能、耐用性差，同时针对玻璃棉阻燃性能差，防水性能一般的缺陷，提供了一种高强度阻燃防水玻璃棉的制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高强度阻燃防水玻璃棉的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将碎玻璃、方解石、镁橄榄石、硼砂、固体产物投入行星球磨机中，在转速为100～120r/min和球料比为10:1的条件下研磨2～3h，研磨后投入马弗炉中，将马弗炉内充满氩气，升高马弗炉内温度至400～450℃，恒温静置60～80min；（2）将马弗炉内温度继续升高至1300～1400℃，高温加热15～20min制得玻璃液，将玻璃液投入玻璃棉离心机中离心处理得到离心产物，再将离心产物放入烘干箱中，在温度为110～120℃的条件下干燥3～4h，即得高强度阻燃防水玻璃棉；所述的固体产物的具体制备步骤为：（1）将氧化反应液置于反应釜中，向反应釜中充入氮气升高反应釜内气压至0.6～1.0mpa，将反应釜内温度升高至160～180℃，恒温恒压下用搅拌装置以300～400r/min的转速搅拌30～40min，制得热反应混合液，将热反应混合液与质量分数为10～20%的硫酸溶液投入烧杯中，用搅拌器以300～500r/min的转速搅拌50～60min制得酸性混合液；（2）将酸性混合液与氯化铝投入反应釜中，用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌50～60min，搅拌后静置3～4h制得混合分散液，向反应釜中加入单质铁粉，用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌50～70min，搅拌后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次制得固体产物；所述的氧化反应液的具体制备步骤为：（1）将甘蔗渣与麦秸投入烘箱中，在温度为60～70℃的条件下干燥3～4h，干燥后投入粉碎机中粉碎得到混合物料，将混合物料与质量分数为6～10%的盐酸投入烧杯中，用搅拌器以400～500r/min的转速搅拌60～80min，搅拌后将烧杯置于微波炉中，在功率为600～800w的条件下微波处理10～12min制得混合浆液；（2）将烧杯置于冰水浴锅中，向烧杯中滴加质量分数为10～15%的氢氧化钠溶液调节ph值，将水浴温度升高至80～100℃，恒温反应40～50min制得反应混合液，向烧杯中加入次氯酸钠粉末，用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌30～40min制得氧化反应液。优选的按重量份数计，所述的碎玻璃为82～86份、方解石为2～4份、镁橄榄石为3～5份、硼砂为8～10份、固体产物为15～19份。固体产物的具体制备步骤（1）中所述的热反应混合液与质量分数为10～20%的硫酸溶液的质量比为1:5。固体产物的具体制备步骤（2）中所述的酸性混合液与氯化铝的质量比为50:1。固体产物的具体制备步骤（2）中所述的向反应釜中加入的单质铁粉的质量为混合分散液质量的3～5%。氧化反应液的具体制备步骤（1）中所述的甘蔗渣与麦秸的质量比为5:1。氧化反应液的具体制备步骤（1）中所述的混合物料与质量分数为6～10%的盐酸的质量比为1:10。氧化反应液的具体制备步骤（2）中所述的向烧杯中滴加质量分数为10～15%的氢氧化钠溶液调节的ph值为11～13。氧化反应液的具体制备步骤（2）中所述的向烧杯中加入的次氯酸钠粉末的质量为反应混合液质量的2～4%。本发明的有益技术效果是：（1）本发明首先将甘蔗渣与麦秸混合粉碎，粉碎用与盐酸混合并进行微波处理制得混合浆液，随后将混合浆液中滴加碱液进行高温反应，反应后再加入次氯酸钠制得氧化反应液，随后将氧化反应液进行高温高压反应，再滴加硫酸制得酸性混合液，然后将酸性混合液中加入氯化铝混合，再加入铁粉反应，反应后过滤洗涤得到固体产物，最后将固体产物、碎玻璃、方解石以及其它原料混合研磨，高温处理制得玻璃液，在投入玻璃棉离心机中处理干燥即得高强度阻燃防水玻璃棉，本发明将甘蔗渣与麦秸经过盐酸浸泡和碱液高温处理，从甘蔗渣和麦秸中提取植物纤维以及糖类化合物，还利用高温高压处理使纤维成分进一步分解、碳链断裂，生成分子量较小、碳链更短的纤维成分，也使糖类成分水解生成小分子糖类有机成分，再利用次氯酸钠对纤维分子进行氧化处理，使纤维表面接枝大量的羧基基团，从而利用羧基以及糖类成分增加玻璃棉中各成分之间的粘结作用，结合纤维本身良好的韧性和力学性能有效增强玻璃棉的韧性和机械强度，从而减小玻璃棉的脆性，提高玻璃棉的抗冲击性能，增强玻璃棉的耐用性；（2）本发明将铝离子引入植物纤维中，利用氧化反应生成羧基基团形成络合作用进一步加强对铝离子的吸附作用，再利用铁粉对铝离子产生置换作用，从而在纤维中生成铝单质成分，加强纤维的力学强度和机械性能进一步提高玻璃棉的机械强度，同时铝单质利用纤维成分分散于玻璃棉中，在受高温的条件下生成氧化铝保护膜隔绝空气，增强玻璃棉的阻燃性能，还将纤维成分和糖类化合物进行碳化处理，碳化过程中纤维成分和糖类成分与周围成分之间形成共价键，增强粘结程度，提高玻璃棉中各成分之前的致密性，提高防水性能和机械强度，具有广阔的应用前景。具体实施方式将甘蔗渣与麦秸按质量比为5:1投入烘箱中，在温度为60～70℃的条件下干燥3～4h，干燥后投入粉碎机中粉碎得到混合物料，将混合物料与质量分数为6～10%的盐酸按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌器以400～500r/min的转速搅拌60～80min，搅拌后将烧杯置于微波炉中，在功率为600～800w的条件下微波处理10～12min制得混合浆液；将上述烧杯置于冰水浴锅中，向烧杯中滴加质量分数为10～15%的氢氧化钠溶液调节ph值至11～13，将水浴温度升高至80～100℃，恒温反应40～50min制得反应混合液，向烧杯中加入反应混合液质量2～4%的次氯酸钠粉末，用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌30～40min制得氧化反应液；将上述氧化反应液置于反应釜中，向反应釜中充入氮气升高反应釜内气压至0.6～1.0mpa，将反应釜内温度升高至160～180℃，恒温恒压下用搅拌装置以300～400r/min的转速搅拌30～40min，制得热反应混合液，将热反应混合液与质量分数为10～20%的硫酸溶液按质量比为1:5投入烧杯中，用搅拌器以300～500r/min的转速搅拌50～60min制得酸性混合液；将上述酸性混合液与氯化铝按质量比为50:1投入反应釜中，用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌50～60min，搅拌后静置3～4h制得混合分散液，向反应釜中加入混合分散液质量3～5%的单质铁粉，用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌50～70min，搅拌后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次制得固体产物；按重量份数计，将82～86份碎玻璃、2～4份方解石、3～5份镁橄榄石、8～10份硼砂、15～19份上述固体产物投入行星球磨机中，在转速为100～120r/min和球料比为10:1的条件下研磨2～3h，研磨后投入马弗炉中，将马弗炉内充满氩气，升高马弗炉内温度至400～450℃，恒温静置60～80min；将上述马弗炉内温度继续升高至1300～1400℃，高温加热15～20min制得玻璃液，将玻璃液投入玻璃棉离心机中离心处理得到离心产物，再将离心产物放入烘干箱中，在温度为110～120℃的条件下干燥3～4h，即得高强度阻燃防水玻璃棉。实施例1混合浆液的制备：将甘蔗渣与麦秸按质量比为5:1投入烘箱中，在温度为60℃的条件下干燥3h，干燥后投入粉碎机中粉碎得到混合物料，将混合物料与质量分数为6%的盐酸按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌器以400r/min的转速搅拌60min，搅拌后将烧杯置于微波炉中，在功率为600w的条件下微波处理10min制得混合浆液；氧化反应液的制备：将上述烧杯置于冰水浴锅中，向烧杯中滴加质量分数为10%的氢氧化钠溶液调节ph值至11，将水浴温度升高至80℃，恒温反应40min制得反应混合液，向烧杯中加入反应混合液质量2%的次氯酸钠粉末，用搅拌器以500r/min的转速搅拌30min制得氧化反应液；酸性混合液的制备：将上述氧化反应液置于反应釜中，向反应釜中充入氮气升高反应釜内气压至0.6mpa，将反应釜内温度升高至160℃，恒温恒压下用搅拌装置以300r/min的转速搅拌30min，制得热反应混合液，将热反应混合液与质量分数为10%的硫酸溶液按质量比为1:5投入烧杯中，用搅拌器以300r/min的转速搅拌50min制得酸性混合液；固体产物的制备：将上述酸性混合液与氯化铝按质量比为50:1投入反应釜中，用搅拌器以500r/min的转速搅拌50min，搅拌后静置3h制得混合分散液，向反应釜中加入混合分散液质量3%的单质铁粉，用搅拌器以500r/min的转速搅拌50min，搅拌后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3次制得固体产物；高强度阻燃防水玻璃棉的制备：按重量份数计，将82份碎玻璃、2份方解石、3份镁橄榄石、8份硼砂、15份上述固体产物投入行星球磨机中，在转速为100r/min和球料比为10:1的条件下研磨2h，研磨后投入马弗炉中，将马弗炉内充满氩气，升高马弗炉内温度至400℃，恒温静置60min；将上述马弗炉内温度继续升高至1300℃，高温加热15min制得玻璃液，将玻璃液投入玻璃棉离心机中离心处理得到离心产物，再将离心产物放入烘干箱中，在温度为110℃的条件下干燥3h，即得高强度阻燃防水玻璃棉。实施例2混合浆液的制备：将甘蔗渣与麦秸按质量比为5:1投入烘箱中，在温度为65℃的条件下干燥3.5h，干燥后投入粉碎机中粉碎得到混合物料，将混合物料与质量分数为8%的盐酸按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌器以450r/min的转速搅拌70min，搅拌后将烧杯置于微波炉中，在功率为700w的条件下微波处理11min制得混合浆液；氧化反应液的制备：将上述烧杯置于冰水浴锅中，向烧杯中滴加质量分数为12.5%的氢氧化钠溶液调节ph值至12，将水浴温度升高至90℃，恒温反应45min制得反应混合液，向烧杯中加入反应混合液质量3%的次氯酸钠粉末，用搅拌器以550r/min的转速搅拌35min制得氧化反应液；酸性混合液的制备：将上述氧化反应液置于反应釜中，向反应釜中充入氮气升高反应釜内气压至0.8mpa，将反应釜内温度升高至170℃，恒温恒压下用搅拌装置以350r/min的转速搅拌35min，制得热反应混合液，将热反应混合液与质量分数为15%的硫酸溶液按质量比为1:5投入烧杯中，用搅拌器以400r/min的转速搅拌55min制得酸性混合液；固体产物的制备：将上述酸性混合液与氯化铝按质量比为50:1投入反应釜中，用搅拌器以550r/min的转速搅拌55min，搅拌后静置3.5h制得混合分散液，向反应釜中加入混合分散液质量4%的单质铁粉，用搅拌器以550r/min的转速搅拌60min，搅拌后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣4次制得固体产物；高强度阻燃防水玻璃棉的制备：按重量份数计，将84份碎玻璃、3份方解石、4份镁橄榄石、9份硼砂、17份上述固体产物投入行星球磨机中，在转速为110r/min和球料比为10:1的条件下研磨2.5h，研磨后投入马弗炉中，将马弗炉内充满氩气，升高马弗炉内温度至425℃，恒温静置70min；将上述马弗炉内温度继续升高至1350℃，高温加热17.5min制得玻璃液，将玻璃液投入玻璃棉离心机中离心处理得到离心产物，再将离心产物放入烘干箱中，在温度为115℃的条件下干燥3.5h，即得高强度阻燃防水玻璃棉。实施例3混合浆液的制备：将甘蔗渣与麦秸按质量比为5:1投入烘箱中，在温度70℃的条件下干燥4h，干燥后投入粉碎机中粉碎得到混合物料，将混合物料与质量分数为10%的盐酸按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌器以500r/min的转速搅拌80min，搅拌后将烧杯置于微波炉中，在功率为800w的条件下微波处理12min制得混合浆液；氧化反应液的制备：将上述烧杯置于冰水浴锅中，向烧杯中滴加质量分数为15%的氢氧化钠溶液调节ph值至13，将水浴温度升高至100℃，恒温反应50min制得反应混合液，向烧杯中加入反应混合液质量4%的次氯酸钠粉末，用搅拌器以600r/min的转速搅拌40min制得氧化反应液；酸性混合液的制备：将上述氧化反应液置于反应釜中，向反应釜中充入氮气升高反应釜内气压至1.0mpa，将反应釜内温度升高至180℃，恒温恒压下用搅拌装置以400r/min的转速搅拌40min，制得热反应混合液，将热反应混合液与质量分数为20%的硫酸溶液按质量比为1:5投入烧杯中，用搅拌器以500r/min的转速搅拌60min制得酸性混合液；固体产物的制备：将上述酸性混合液与氯化铝按质量比为50:1投入反应釜中，用搅拌器以600r/min的转速搅拌60min，搅拌后静置4h制得混合分散液，向反应釜中加入混合分散液质量5%的单质铁粉，用搅拌器以600r/min的转速搅拌70min，搅拌后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣5次制得固体产物；高强度阻燃防水玻璃棉的制备：按重量份数计，将86份碎玻璃、4份方解石、5份镁橄榄石、10份硼砂、19份上述固体产物投入行星球磨机中，在转速为120r/min和球料比为10:1的条件下研磨3h，研磨后投入马弗炉中，将马弗炉内充满氩气，升高马弗炉内温度至450℃，恒温静置80min；将上述马弗炉内温度继续升高至1400℃，高温加热20min制得玻璃液，将玻璃液投入玻璃棉离心机中离心处理得到离心产物，再将离心产物放入烘干箱中，在温度为120℃的条件下干燥4h，即得高强度阻燃防水玻璃棉。对比例1与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少酸性混合液。对比例2与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少固体产物。对比例3广州某公司生产的玻璃棉。分别对本发明和对比例中的玻璃棉进行性能检测，检测结果如表1所示：检测方法：抗压强度参照jc/t978-005的标准进行检测。缺口冲击强度：将实施例和对比例中制得的玻璃棉制成长110mm、宽10mm的试样，缺口为45°角的v形，半径为0.4mm，位于试样中部，采用简支梁摆锤式冲击试验机进行试验，摆锤冲击能量为45j，冲击速度为3.6m/s，跨距为60mm，测定缺口冲击强度。极限氧指数参照gb206-80的标准进行检测。防水性测试：将实施例和对比例中的玻璃棉制作成150cm高的筒状物，向筒状物中灌入100cm高的水，4h后，观察玻璃棉板外是否有水渗漏。表1玻璃棉性能测定结果测试项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3抗压强度（mpa）454851333639缺口冲击强度（mpa）363841232630极限氧指数（loi）34.7836.4538.5628.6730.1232.24防水性无渗漏无渗漏无渗漏明显渗透轻微渗透轻微渗透通过表1能够看出，本发明制备的高强度阻燃防水玻璃棉，机械强度较高，抗冲击性能、耐用性优良，同时玻璃棉的阻燃性能和防水性能都较好，有广阔的应用前景。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12