[发明专利]一种改性聚酯纤维增强的硅钙材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种改性聚酯纤维增强的硅钙材料及制备方法，该材料由微波改性的再生聚酯纤维与粉煤灰、电石渣、脱硫石膏，经塑化挤出，蒸压养护制备而成。该材料密度1.2g/cm³～1.8g/cm³，抗折强度15MPa～25MPa，与传统硅酸钙板比较具有抗折强度高、吸水率低的优点。挤出成型工艺与抄制法成型工艺比较具有设备简单、自动化程度高，产品花样多、外观质量好的特征。

技术领域

本发明公开了一种改性聚酯纤维增强的硅钙材料及制备方法，属聚酯纤维增强的硅酸钙材料，该材料由微波改性的再生聚酯纤维与粉煤灰、电石渣、脱硫石膏，经塑化挤出，蒸压养护制备而成。该材料密度1.2g/cm³～1.8g/cm³，抗折强度15MPa～25MPa，与传统硅酸钙板比较具有抗折强度高、吸水率低的优点。挤出成型与抄制法成型比较具有设备简单、自动化程度高，产品花样多、外观品质好的特点。

背景技术

模仿托莫来石的硅钙材料，在建筑领域被广泛应用。以石英砂为硅材，以氧化钙为钙材，制备硅酸钙板、加气混凝土等产品也被行业广泛认可。出于降低成本、保护环境，选择粉煤灰为硅材，电石渣为钙材也很普遍。引进的硅酸钙板就是用纸浆纤维增强的硅钙材料，用其他纤维替代显而易见。如中国专利CN 101182173A《针对加气混凝土绝热和材料力学性能提升的关键技术方案》增强纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、PBO纤维、Dyneema纤维、改性聚丙烯纤维或聚乙烯纤维；纤维的直径在1um~5um之间，长度约0.3~0.6mm；纤维的量占混凝土干料总重量的0.02%~5%。又如中国专利CN 107473681A《硅酸钙板材及其制备方法》增强纤维选自玻璃纤维、石棉纤维、金属纤维、纸浆纤维、纤维素纤维、尼龙、聚酯纤维、聚氯乙烯纤维中的一种或多种。

发明内容

本文所述的硅钙材料是在高温、高压、高碱度条件下蒸压养护得到的莫来石相硅钙材料。不难理解，在高温时低熔点纤维会溶解或收缩变形，而含有氧化硅成分的纤维，在高温、高压、高碱度条件下会因氧化硅成分溶解，失去纤维结构或失去纤维强度，从而丧失纤维增强功能。硅钙材料中的硅材，就是氧化硅，蒸压养护提供的高温、高压和高碱度条件就是为了溶解氧化硅，进而再结晶，形成莫来石相的过程。纤维中所含的氧化硅成分在这一过程中溶解，纤维结构或纤维强度被破坏，低熔点的纤维也因这一过程溶解或收缩。发明人对部分常见纤维进行尝试，如：聚丙烯纤维、聚乙烯纤维以及含氧化硅成分的玻璃纤维、矿棉纤维、岩棉纤维等，其结果都是无法使用。发明人研究了聚酯纤维，相关学术文件注明了聚酯纤维应用场景在165℃以下，实践中为了降低成本，发明人使用了再生聚酯纤维，该再生纤维的加工温度是260～280℃。经研究证实，这种再生聚酯纤维，混合在pH≥12的硅钙原料中，经182℃、1.1MPa 蒸养24h，纤维形状、长度、拉伸强度没有明显变化。因此，发明人选择了再生聚酯纤维作为廉价的硅钙材料增强组分。另一个难点是纤维混合工艺，本行业技术人员清楚，硅酸钙板的传统制法是抄制，用大量的水提供空间才能舒展和分散纤维，与千年前的造纸术，如出一辙。然，微米及直径、厘米级长度的人造纤维，与木浆纤维截然不同，古法也不能胜任。发明人尝试了用CMC对硅钙原料塑化，以适合的水灰比，得到了理想的塑化原料，该塑化原料能够很好的分散聚酯纤维。似乎一切顺利，用上述混合好纤维的塑化料，挤出成型，经蒸压养护制备了纤维增强硅钙材料。但，结果却令人失望。抗折强度低，断口处的纤维能轻