[发明专利]一种干法玻璃棉与二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其制备方法，特别涉及一种干法玻璃棉与二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法。

背景技术

玻璃棉是将无机玻璃熔融喷吹而成，因具有良好的回弹性，保温隔热效果优异，还具有十分优异的减震、吸声特性，有利于减少噪声污染，改善工作环境，被广泛用于建筑室内，消声系统、交通工具，制冷设备，家用电器的减震、吸声、降噪处理，效果十分理想。玻璃棉的生产主要分为火焰喷吹和离心喷吹，但火焰喷吹能耗较高，已逐渐被离心喷吹工艺取代。在玻璃棉毡的制备工艺中，主要分为湿法和干法。湿法生产的棉毡容重较高，一般纤维与颗粒的复合多采用湿法工艺；干法工艺制毡主要采用粘结剂将纤维固化成毡。

二氧化硅气凝胶具有纳米多孔结构，一般二氧化硅气凝胶密度较低，具有特殊的多孔网络结构，孔隙率在90％以上，大部分气孔分布在50nm以下，小于空气分子的平均自由程70nm，空气分子间很难发生碰撞，具有较低的导热系数。气凝胶复合材料的制备方法主要分为两种，分别是凝胶整体成型法和颗粒成型法。对于凝胶整体成型法，在溶胶凝胶过程中引入增强相，最终得到块状气凝胶复合材料；对于颗粒成型法，将制备出来的纳米孔气凝胶颗粒粉料加入增强相和粘结剂中，通过模压或浇注成型制成二次成型的复合体。

本发明利用玻璃棉、酚醛树脂与二氧化硅气凝胶制备纤维、颗粒复合材料。该发明不同于以往的湿法工艺，利用干法工艺将微细二氧化硅气凝胶颗粒和玻璃棉的优异性能结合一体，使得复合材料不但具有轻质，热学、声学性能优异等特性。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供了一种干法玻璃棉与二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法。

为实现本发明的目的采用的技术方案是：提供了一种干法玻璃棉与二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法，其特征在于二氧化硅气凝胶填充于玻璃棉间隙中，通过酚醛树脂粘结剂将二氧化硅气凝胶与玻璃棉进行复合，构成纤维与颗粒复合型复合材料。该干法玻璃棉与二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法，主要包括以下步骤：

(1)将二氧化硅气凝胶水溶液，存放于储存罐中；

(2)配制酚醛树脂粘结剂溶液，加入适量的Na2SO4固化剂，形成透明的红色或浅红色溶液，并存放于树脂罐中；

(3)利用树脂抽取泵将储存罐中的二氧化硅气凝胶水溶液和树脂罐中的酚醛树脂粘结剂溶液抽取到混合罐中，搅拌均匀；

(4)利用离心喷吹法，制备玻璃棉，在飘落过程中经喷环喷洒二氧化硅气凝胶和酚醛树脂粘结剂混合液；

(5)飘落于成网帘上的玻璃棉，经输送带输送进入固化炉，在高温、挤压条件下制备出玻璃棉与二氧化硅气凝胶复合材料。

在步骤(4)中，所述二氧化硅气凝胶和酚醛树脂粘结剂混合液中酚醛树脂的浓度为0～10％；在步骤(5)中，所述固化温度为180～240°。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)在干法玻璃棉与二氧化硅气凝胶复合材料中，采用酚醛树脂将玻璃棉与二氧化硅颗粒复合，增加了纤维与颗粒之间的连接强度，提高了机械性能。

(2)采用干法工艺制备纤维、颗粒复合材料，可以制备容重较轻的棉毡。

附图说明

图1为本发明实施例1结构示意图。

图2为本发明实施例1复合材料结构示意图

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例

实施例1

如图1所示的一种干法玻璃棉与二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法，它包括以下部分：储存罐10，抽取泵20、40，树脂罐30，混合罐50，纤维60，喷环70，成网帘80，输送带90，固化炉100。图2为本实施例复合材料结构示意图。

本实施例所述玻璃棉毡与二氧化硅气凝胶复合材料及其制备方法包括以下步骤：

(1)将二氧化硅气凝胶水溶液，存放于储存罐10中；

(2)配制酚醛树脂粘结剂溶液，加入适量的Na2SO4固化剂，形成透明的红色或浅红色溶液，并存放于树脂罐30中；

(3)利用抽取泵20、40将储存罐10中的二氧化硅气凝胶水溶液和树脂罐30中的酚醛树脂粘结剂溶液抽取到混合罐50中，搅拌均匀；

(4)利用离心喷吹法，制备玻璃棉60，在飘落过程中经喷环70喷洒二氧化硅气凝胶和酚醛树脂粘结剂混合液；