[發明專利]一種氣凝膠輕質礦棉絕熱板及其制備方法

在審

• 申請號: 202010543644.0
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111635175A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 張忠倫;王明銘;辛志軍
• 申請（專利權）人: 中建材科創新技術研究院（山東）有限公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B38/00;C04B41/71;C01G23/047;C01B33/145;C04B41/64;B82Y40/00;B82Y30/00;C04B111/40
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 王薦

1.一種氣凝膠輕質礦棉絕熱板，包括礦棉纖維板材，所述礦棉纖維板材內負載TiO₂-SiO₂復合氣凝膠，所述TiO₂-SiO₂復合氣凝膠的體積填充比約為30~60%。

2.根據權利要求1所述一種氣凝膠輕質礦棉絕熱板，其特征在于，所述TiO₂-SiO₂復合氣凝膠，其比表面積為350~550m²/g，平均孔徑約為20~60nm，孔體積約為2.0~3.0cm³/g，密度為0.12~0.15g/cm³，接觸角為130~145°。

3.根據權利要求1-2任一所述的一種氣凝膠輕質礦棉絕熱板的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)將粒狀棉、粘結劑、絮凝劑、與防水劑加入水中，攪拌混合，濕法抄取成型，后送至干燥窯匯中200~240℃烘干1~2h，即得半成品礦棉纖維板材；

(2)取一定量的硅源、去離子水和無水乙醇溶劑混合攪拌30min，得到第一溶液；其中硅源：水：溶劑組分的質量比為1：0.50~1.00：0.20~0.50；

(3)稱取與第一溶液等重量的65~75wt%的乙醇水溶液，加入0.05wt%分散劑和5-7wt%納米TiO₂顆粒，超聲分散0.5~1.0h，得第二溶液；

(4)將第二溶液加入到第一溶液中，攪拌0.5h，逐滴加入N,N-二甲基甲酰胺和30%稀硫酸的混合液，控制溶液pH至在3.0~3.5之間，攪拌30min后，加入0.01mol/L堿溶液，調整溶液pH值至8.5~10，形成TiO₂改性的SiO₂溶膠；其中N,N-二甲基甲酰胺添加量為第一溶液質量的5~8‰；

(5)將所得到TiO₂-SiO₂復合溶膠和礦棉纖維板材放置到真空容器內，使TiO₂-SiO₂復合溶膠完全浸泡礦棉纖維板材，抽真空將溶膠吸入到纖維板材內部，重復浸漬2~4次，放置至形成復合凝膠礦棉纖維板材；

(6)在60~65℃的反應溫度下，加入纖維板體積1.5~2.0倍的85~95%乙醇溶液老化24h，后用乙醇溶液同體積的質量比為1:0.14的三甲基氯硅烷/正已烷混合液作為溶劑交換與表面改性試劑，改性時間為18~24h，溶劑置換和表面修飾24h，60~150℃逐級常壓干燥12~24h即得具有疏水性的氣凝膠輕質礦棉絕熱板；

(7)進行表面噴涂定型、切割、刨平、表面精加工。

4.根據權利要求3所述的一種氣凝膠輕質礦棉絕熱板的制備方法，其特征在于，所述的礦棉纖維板材制備原料粒狀棉、粘結劑、絮凝劑、防水劑的質量比為10：2.0~3.5：0.05~0.25：0.01~0.10。

5.根據權利要求3所述的一種氣凝膠輕質礦棉絕熱板的制備方法，其特征在于，所述的粘結劑為改性淀粉或凹凸棒粘土一種或兩種，所述的絮凝劑為陰離子聚丙烯酰胺、硫酸鋁、氯化鐵、硫酸亞鐵的一種或多種，所述的防水劑為乳化石蠟、水溶性樹脂、有機硅防水劑的一種或多種。

6.根據權利要求3所述的一種氣凝膠輕質礦棉絕熱板的制備方法，其特征在于，所述硅源為硅溶膠、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷其中的一種或多種，所述硅溶膠中SiO₂含量為30~40wt%，粒徑為10~20nm，粘度≤7mPs（20℃）。

7.根據權利要求3所述的一種氣凝膠輕質礦棉絕熱板的制備方法，其特征在于，所述納米TiO₂顆粒為遮光劑，晶型為金紅石型，平均粒徑為100~250nm，折射率為2.68～2.73，在TiO₂-SiO₂復合溶膠中的摻加量為2.0~7.0%。