[發明專利]一種橋梁抗火用多組分氣凝膠復合纖維氈的制備方法

在審

• 申請號: 202210901097.8
• 申請日: 2022-07-28
• 公開（公告）號: CN115161997A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 李劍;周福寶;柴振超;戚繼球;吳玲正;倪雅;康壯蘇;孟慶坤;禹金銀;閔亮;許麗麗
• 申請（專利權）人: 廣東灣區交通建設投資有限公司;中國礦業大學;江蘇中礦大正表面工程技術有限公司;江蘇大正智安科技有限公司
• 主分類號: D06M11/76
• 分類號: D06M11/76;D06M11/79;D04H1/4209;D04H1/4382;D04H1/46
• 代理公司: 徐州新知科服知識產權代理有限公司 32634
• 代理人: 李瑞環

一種橋梁抗火用多組分氣凝膠復合纖維氈的制備方法，包括以下步驟：(1)以莫來石纖維和陶瓷纖維為原料，采用針刺工藝制備復合纖維氈；(2)利用化學路線制備二氧化硅凝膠溶液；(3)將復合纖維氈完全浸沒到二氧化硅凝膠溶液，由此制得復合纖維氈?二氧化硅凝膠復合體；(4)將復合纖維氈?二氧化硅凝膠復合體先進行老化處理，后浸泡于碳酸氫鈉溶液中進行溶劑置換；(5)將在碳酸氫鈉溶液中浸泡的復合纖維氈?二氧化硅凝膠復合體用水清洗后，放入烘箱進行分段烘干處理，由此制得多組分氣凝膠復合纖維氈。本發明的制備方法制得的多組分氣凝膠復合纖維氈，提高能適用于鋼橋被動抗火材料的抗火溫度，表現出優異的耐高溫性能和低熱導率。

技術領域

本發明屬于抗火材料技術領域，涉及具體涉及一種橋梁抗火用多組分氣凝膠復合纖維氈的制備方法。

背景技術

世界上已建成的大跨度橋梁，大多都是纜索承重體系的懸索橋和斜拉橋。纜索主要由高強鋼絲組成，高強鋼絲隨溫度的提升強度劇烈下降，當溫度超過700℃時，鋼絲基本喪失承載能力。今年來隨著我國經濟的快速發展，橋梁交通量尤其是危化品車輛交通量明顯增加，由此帶來了大量的橋梁火災事故。以油罐車為例，發生火災時最大熱釋放速率可達200MW，溫度超過1100℃，在沒有保護措施的情況下，火災會對橋梁纜索系統造成不可逆轉的損傷，甚至導致橋梁坍塌，造成重大安全事故和經濟損傷。因此，橋梁防火安全問題越來越被重視。然而，目前缺乏針對橋梁特殊使用環境的耐火材料。橋梁耐火材料首先要求可以在1100℃下仍然可以保持良好的抗火隔熱性能，其次要求有較好的力學性能，可以適應橋梁運行中的動載荷，第三要求有較低的導熱系數。

目前使用的耐火纖維材料沒有針對橋梁纜索系統使用場景進行優化，力學性能和高溫使用性能沒有良好的匹配。多種耐火纖維復合可以獲得較好的綜合性能，實現對特定性能指標的有效調控。目前復合耐火纖維產品仍存在導熱系數高、結合能力差等缺點。二氧化硅氣凝膠是一種多孔結構的材料，孔隙率可以達到90％以上，而且具有極低的導熱系數。將二氧化硅氣凝膠與耐火纖維復合可以有效降低耐火纖維的導熱系數。本發明將高溫性能優異的莫來石纖維和柔韌性較好的陶瓷纖維進行復合，制備出復合纖維氈，再將二氧化硅氣凝膠與復合纖維氈復合，研制出多組分氣凝膠復合纖維氈。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種橋梁抗火用多組分氣凝膠復合纖維氈的制備方法，提高能適用于鋼橋被動抗火材料的抗火溫度，同時搞清楚莫來石纖維和陶瓷纖維的比例對復合纖維氣凝膠氈的熱導率和高溫耐火性能的影響。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種橋梁抗火用多組分氣凝膠復合纖維氈的制備方法，包括以下步驟：

(1)以莫來石纖維和陶瓷纖維為原料，采用針刺工藝制備10mm厚莫來石纖維和陶瓷纖維復合纖維氈：利用開松機對莫來石纖維和陶瓷纖維進行開松和混合處理，針刺壓實后制得復合纖維氈，將復合纖維氈剪切，以備后續使用；

(2)將正硅酸酯、乙醇和水按照摩爾比1:5:4進行混合，利用磁力攪拌器對混合溶液攪拌15min，隨后將混合溶液轉入帶磁力攪拌系統的水浴鍋中，水浴鍋中的溫度設為80℃，在磁力攪拌環境下將稀鹽酸溶液引入到混合溶液中，混合溶液的PH值低于4后，停止添加稀鹽酸，之后接著磁力攪拌2h；隨后滴入二甲基甲酰胺和水，二甲基甲酰胺與正硅酸酯的摩爾比為0.2:1；隨后在攪拌條件下滴加氨水溶液和氟化銨溶液，溶液PH值大于6時停止滴加氨水溶液，添加的氟化銨與正硅酸酯的摩爾比為0.008:1，由此制得二氧化硅凝膠溶液；

(3)將剪切后的復合纖維氈完全浸沒到上述二氧化硅凝膠溶液，浸沒時間為1h～2h，由此制得復合纖維氈-二氧化硅凝膠復合體；

(4)將復合纖維氈-二氧化硅凝膠復合體在40℃烘箱中老化24h，隨后將復合纖維氈-二氧化硅凝膠復合體浸泡于一定濃度的碳酸氫鈉溶液中進行溶劑置換，浸泡時間為24h；