本發(fā)明屬于保溫隔熱材料技術領域，尤其涉及一種硅酸鋁纖維板及其制備方法。
背景技術：
硅酸鋁纖維板除具有對應硅酸鋁纖維棉的優(yōu)良性能外，還具有優(yōu)良的韌性和強度，可任意切割加工，是窯爐背襯隔熱優(yōu)選材料。傳統(tǒng)硅酸鋁纖維板通常通過添加氧化硅溶膠、氧化鋁溶膠等無機結合劑提高其高溫下的強度，但效果不明顯，主要是因為烘干過程中，氧化硅溶膠和氧化鋁溶膠會隨著水分由內(nèi)向外的揮發(fā)而遷移至板材的表面，導致板材內(nèi)部幾乎無無機結合劑，表現(xiàn)為高溫(800℃以上)條件下的強度較差，呈現(xiàn)松散狀態(tài)，使用壽命較短。
公開號為CN103755262B的中國專利公開了一種耐高溫陶瓷纖維板，其由如下重量份數(shù)的原料制成：硅酸鋁纖維95～96份；分散劑1～2份，成分為Na2SiO3和CaCO3的混合物；鋯乳膠3～4份，成分為ZrO2、Y2O3和H2O2的混合物。將上述原料混合攪拌，濕法真空成型，干燥加工，干燥溫度110℃～120℃，時間22～24h，得到產(chǎn)品。該方法制備的陶瓷纖維板優(yōu)點是使用鋯乳膠作為結合劑，經(jīng)過高溫時，鋯乳膠會變成絲狀，像蜘蛛網(wǎng)一樣形成一個網(wǎng)狀絲團，使纖維不分散，能夠保證纖維板在高溫下仍具有較好的強度。但也存在一定的缺陷：一是生產(chǎn)成本較高，鋯乳膠的原料組成均為造價較高的材料，不利于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；二是在干燥過程中同樣存在部分鋯乳膠隨著水分由內(nèi)向外的揮發(fā)而遷移至纖維板的表面，導致板材內(nèi)部的無機結合劑含量減少，高溫下的強度降低。
技術實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種高溫強度較高的硅酸鋁纖維板及其制備方法。
本發(fā)明提供了一種硅酸鋁纖維板，由以下原料制備得到；所述原料包括：
優(yōu)選的，所述有機結合劑為淀粉和/或纖維素。
優(yōu)選的，所述無機結合劑為氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠。
優(yōu)選的，所述氧化硅溶膠的質(zhì)量濃度為20％～50％；所述氧化鋁溶膠的質(zhì)量濃度為20％～50％。
優(yōu)選的，所述玻璃纖維粉的目數(shù)為100～300目。
本發(fā)明還提供了一種硅酸鋁纖維板的制備方法，包括：
將硅酸鋁纖維、有機結合劑、無機結合劑、玻璃纖維粉與水混合，成型后干燥，得到硅酸鋁纖維板。
優(yōu)選的，包括以下步驟：
S1)將硅酸鋁纖維與水混合攪拌，得到混合物；
S2)將所述混合物、有機結合劑、無機結合劑與玻璃纖維粉混合攪拌，得到漿料；
S3)將所述漿料成型后干燥，得到硅酸鋁纖維板。
優(yōu)選的，所述步驟S1)中混合攪拌的時間為10～20min；所述步驟S2)中混合攪拌的時間為15～25min。
優(yōu)選的，所述步驟S3)中采用真空吸濾方式成型。
優(yōu)選的，所述干燥的溫度為100℃～150℃；干燥的時間為12～24h。
本發(fā)明提供了一種硅酸鋁纖維板及其制備方法，該硅酸鋁纖維板由以下原料制備得到；所述原料包括：硅酸鋁纖維60～80重量份；有機結合劑3～5重量份；無機結合劑7～15重量份；玻璃纖維粉10～20重量份。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用玻璃纖維粉作為增強助劑，其在纖維板中可均勻分散，并附著于硅酸鋁纖維表面，在制備過程中不會隨著水分的揮發(fā)而遷移至纖維板的表面，并且玻璃纖維粉可在高溫下熔融變成粘稠狀液滴，分布在纖維板的各個部分，將硅酸鋁纖維牢固地粘結在一起，保證了硅酸鋁纖維板高溫環(huán)境下的強度。
實驗結果表明，本發(fā)明制備的硅酸鋁纖維板800℃煅燒2h后耐壓強度為0.13～0.16MPa。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明提供了一種硅酸鋁纖維板，由以下原料制備得到；所述原料包括：
本發(fā)明對所有原料的來源并并沒有特殊的限制，為市售即可。
其中，在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述硅酸鋁纖維的含量優(yōu)選為60重量份；在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述硅酸鋁纖維的含量優(yōu)選為70重量份；在本發(fā)明提供的另一些實施例中，所述硅酸鋁纖維的含量優(yōu)選為80重量份；所述硅酸鋁纖維為本領域技術人員熟知的硅酸鋁纖維即可，其可為普通硅酸鋁纖維、標準硅酸鋁纖維或高純硅酸鋁纖維，并無特殊的限制。
所述有機結合劑為本領域技術人員熟知的有機結合劑即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為淀粉和/或纖維素；所述淀粉為本領域技術人員熟知的淀粉即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為玉米淀粉和/或木薯淀粉；在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述有機結合劑的含量優(yōu)選為5重量份；在本發(fā)明提供的另一些實施例中，所述有機結合劑的含量優(yōu)選為3重量份。
所述無機結合劑為本領域技術人員熟知的無機結合劑即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠；所述氧化硅溶膠為本領域技術人員熟知的氧化硅溶膠即可，并無特殊的限制，在本發(fā)明中所述氧化硅溶膠的質(zhì)量濃度優(yōu)選為20％～50％，更優(yōu)選為25％～45％，再優(yōu)選為30％～40％，最優(yōu)選為30％；所述氧化鋁溶膠為本領域技術人員熟知的氧化鋁溶膠即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中所述氧化鋁溶膠的質(zhì)量濃度優(yōu)選為20％～50％，更優(yōu)選為25％～45％，再優(yōu)選為30％～40％，最優(yōu)選為30％；在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述無機結合劑的含量優(yōu)選為15重量份；在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述無機結合劑的含量優(yōu)選為12重量份；在本發(fā)明提供的另一些實施例中，所述無機結合劑的含量優(yōu)選為7重量份。
本發(fā)明中以玻璃纖維粉作為增強助劑，所述玻璃纖維粉為本領域技術人員熟知的玻璃纖維粉即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為無堿玻璃纖維粉；所述玻璃纖維粉的目數(shù)優(yōu)選為100～300目；在發(fā)明提供的一些實施例中，所述玻璃纖維粉的目數(shù)優(yōu)選為100目；在發(fā)明提供的一些實施例中，所述玻璃纖維粉的目數(shù)優(yōu)選為200目；在發(fā)明提供的另一些實施例中，所述玻璃纖維粉的目數(shù)優(yōu)選為300目；在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述玻璃纖維粉的含量優(yōu)選為20重量份；在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述玻璃纖維粉的含量優(yōu)選為15重量份；在本發(fā)明提供的另一些實施例中，所述玻璃纖維粉的含量優(yōu)選為10重量份。
本發(fā)明采用玻璃纖維粉作為增強助劑，其在纖維板中可均勻分散，并附著于硅酸鋁纖維表面，在制備過程中不會隨著水分的揮發(fā)而遷移至纖維板的表面，并且玻璃纖維粉可在高溫下熔融變成粘稠狀液滴，分布在纖維板的各個部分，將硅酸鋁纖維牢固地粘結在一起，保證了硅酸鋁纖維板高溫環(huán)境下的強度。
本發(fā)明還提供了一種上述硅酸鋁纖維板的制備方法，包括：將硅酸鋁纖維、有機結合劑、無機結合劑、玻璃纖維粉與水混合，成型后干燥，得到硅酸鋁纖維板。
按照本發(fā)明，優(yōu)選地，按照以下步驟進行：S1)將硅酸鋁纖維與水混合攪拌，得到混合物；S2)將所述混合物、有機結合劑、無機結合劑與玻璃纖維粉混合攪拌，得到漿料；S3)將所述漿料成型后干燥，得到硅酸鋁纖維板。
其中，所述硅酸鋁纖維、有機結合劑、無機結合劑與玻璃纖維粉均同上所述，在此不再贅述。
將硅酸鋁纖維與水混合攪拌，優(yōu)選將硅酸鋁纖維投入預先注入水的打漿池中，并開啟打漿機攪拌，得到混合物；所述攪拌的時間優(yōu)選為10～20min；所述硅酸鋁纖維與水的質(zhì)量比優(yōu)選為(0.5～1.5)：100。
將所述混合物、有機結合劑、無機結合劑與玻璃纖維粉混合攪拌，得到漿料；所述混合攪拌的時間優(yōu)選為15～25min。
將所述漿料成型，在本發(fā)明中優(yōu)選采用真空吸濾方式成型。
成型后干燥，所述干燥的溫度優(yōu)選為100℃～150℃；所述干燥的時間優(yōu)選為12～24h。
采用本發(fā)明制備方法，可以實現(xiàn)玻璃纖維粉在纖維板中的均勻分散，并附著于纖維的表面，烘干過程中，玻璃纖維粉不會像氧化硅溶膠、氧化鋁溶膠等液體結合劑隨著水分的揮發(fā)而遷移至纖維板的表面。玻璃纖維粉在800℃的高溫下熔融變成粘稠狀液滴，分布在纖維板的各個部分，并牢牢將硅酸鋁纖維粘結在一起，保證了纖維板高溫環(huán)境下的強度。
為了進一步說明本發(fā)明，以下結合實施例對本發(fā)明提供的一種硅酸鋁纖維板及其制備方法進行詳細描述。
以下實施例中所用的試劑均為市售。
實施例1
由如下重量份數(shù)的原料制成：硅酸鋁纖維60份、有機結合劑5份、無機結合劑15份、增強助劑20份。其中硅酸鋁纖維為魯陽公司生產(chǎn)的普通硅酸鋁纖維，有機結合劑為臨沂恒源實業(yè)有限公司生產(chǎn)的玉米淀粉；無機結合劑為湖北裕隆化工有限公司生產(chǎn)的濃度為30％的氧化硅溶膠；增強助劑為淄博坤茂達新型材料有限公司生產(chǎn)的無堿玻璃纖維粉，目數(shù)為300目。
具體的制備方法包括以下步驟：
(1)將硅酸鋁纖維投入預先注入水的打漿池中(硅酸鋁纖維與水的質(zhì)量比為0.5:100)，并開啟打漿機，攪拌20min；
(2)待纖維攪拌混合均勻后，加入有機結合劑、無機結合劑和增強助劑，攪拌5min；
(3)采用真空吸濾方式成型，然后進行干燥，干燥溫度150℃，干燥時間12h，得到硅酸鋁纖維板。
實施例2
由如下重量份數(shù)的原料制成：硅酸鋁纖維70份、有機結合劑3份、無機結合劑12份、增強助劑15份。其中硅酸鋁纖維為魯陽公司生產(chǎn)的標準硅酸鋁纖維，有機結合劑為大城縣亦博化工有限公司生產(chǎn)的木薯淀粉；無機結合劑為青島山科海泰新材料有限公司生產(chǎn)的濃度為30％的氧化鋁溶膠；增強助劑為淄博坤茂達新型材料有限公司生產(chǎn)的無堿玻璃纖維粉，目數(shù)為200目。
具體的制備方法包括以下步驟：
(1)將硅酸鋁纖維投入預先注入水的打漿池中(硅酸鋁纖維與水的質(zhì)量比為1:100)，并開啟打漿機，攪拌15min；
(2)待纖維攪拌混合均勻后，加入有機結合劑、無機結合劑和增強助劑，攪拌20min；
(3)采用真空吸濾方式成型，然后進行干燥，干燥溫度120℃，干燥時間20h，得到硅酸鋁纖維板。
實施例3
由如下重量份數(shù)的原料制成：硅酸鋁纖維80份、有機結合劑3份、無機結合劑7份、增強助劑10份。其中硅酸鋁纖維為魯陽公司生產(chǎn)的高純硅酸鋁纖維，有機結合劑為大城縣亦博化工有限公司生產(chǎn)的纖維素；無機結合劑為湖北裕隆化工有限公司生產(chǎn)的濃度為30％的氧化硅溶膠；增強助劑為淄博坤茂達新型材料有限公司生產(chǎn)的無堿玻璃纖維粉，目數(shù)為100目。
具體的制備方法包括以下步驟：
(1)將硅酸鋁纖維投入預先注入水的打漿池中(硅酸鋁纖維與水的質(zhì)量比為1.5:100)，并開啟打漿機，攪拌10min；
(2)待纖維攪拌混合均勻后，加入有機結合劑、無機結合劑和增強助劑，攪拌25min；
(3)采用真空吸濾方式成型，然后進行干燥，干燥溫度100℃，干燥時間24h，得到硅酸鋁纖維板。
比較例1
由如下重量份數(shù)的原料制成：硅酸鋁纖維95份、分散劑2份和鋯乳膠4份；分散劑成分為Na2SiO3和CaCO3，鋯乳膠成分為ZrO2、Y2O3和H2O2；Na2SiO3與CaCO3的質(zhì)量比為2.5:1；ZrO2與Y2O3的質(zhì)量比為95:5，ZrO2與H2O2的質(zhì)量比為1:4.5。具體的制備方法如下：將原料混合攪拌，濕法真空成型，干燥加工，干燥溫度120℃，時間24h，得到硅酸鋁纖維板。
將本發(fā)明實施例1～3制備得到的硅酸鋁纖維板依次編號為A、B、C，比較例1制備的樣品編號為D。將四種樣品同時放入800℃的馬弗爐內(nèi)煅燒2h，然后將樣品取出放入干燥皿中冷卻，測試樣品的體積密度、耐壓強度，得到結果見表1。
表1 硅酸鋁纖維板性能測試結果
由表1中數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明提供的800℃煅燒后的硅酸鋁纖維板耐壓強度較好，均在0.1MPa以上，而比較例1制備得到的硅酸鋁纖維板強度低于0.1MPa，這主要是因為在干燥過程中部分鋯乳膠隨著水分由內(nèi)向外的揮發(fā)而遷移至纖維板的表面，導致板材內(nèi)部的無機結合劑含量減少，高溫煅燒后的強度較低。