本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料的制備方法，屬于巖棉材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
巖棉制品目前在國(guó)內(nèi)得到各行各業(yè)，工業(yè)設(shè)備，建筑，船舶得到廣泛應(yīng)用。巖棉相比于有機(jī)保溫材料，其所有金屬氧化物都為穩(wěn)定氧化物，防火性能達(dá)到A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，化學(xué)成分穩(wěn)定，可與建筑壽命同步生產(chǎn)，材料無(wú)毒、無(wú)污染，安全性能高。隨著巖棉在外墻外保溫體系中使用率提高，其施工工藝得到快速發(fā)展。
巖棉材料是以天然巖石如玄武巖、輝長(zhǎng)巖、白云石、鐵礦石、鋁礬土等為主要原料，經(jīng)2000℃高溫熔化下吹煉成絲而制成的無(wú)機(jī)質(zhì)纖維，然后注入水溶性酚醛樹(shù)脂作為粘合劑，使巖棉纖維狀外裹著膠質(zhì)，形成硬質(zhì)纖維，最后加工壓制成工件制品。但是其作為外墻外保溫材料，所處的環(huán)境體系復(fù)雜，在外保溫系統(tǒng)施工過(guò)程中，強(qiáng)度太低、易收縮和開(kāi)裂，用于外墻會(huì)滲漏甚至脫落，吸水率高，影響系統(tǒng)保溫效果，且施工困難。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)傳統(tǒng)的巖棉材料強(qiáng)度太低、易收縮和開(kāi)裂，限制了其大規(guī)模使用的問(wèn)題，提供了一種將玄武巖等制成纖維后，經(jīng)酸、偶聯(lián)劑預(yù)處理，再經(jīng)微生物改性后，與碳纖維在高溫下碳化，使纖維內(nèi)部生長(zhǎng)碳化硅晶須，最后經(jīng)上膠等操作得到高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料的方法，本發(fā)明首先將玄武巖、白云石等物質(zhì)進(jìn)行粉碎熔融，再經(jīng)分散，收集得到纖維，浸泡于鹽酸中，并加入偶聯(lián)劑，進(jìn)行處理，得到預(yù)處理纖維，經(jīng)酸和偶聯(lián)劑處理后的纖維，強(qiáng)度增加，韌性增強(qiáng)，接著將其與沼氣液過(guò)濾得到的濾液進(jìn)行混合發(fā)酵，使纖維內(nèi)部孔隙增大，
與碳纖維進(jìn)行炭化，使碳化硅晶須在纖維內(nèi)部生長(zhǎng)，增加纖維的強(qiáng)度、韌性，減少開(kāi)裂，再與甲基硅醇鈉等物質(zhì)進(jìn)行混合、壓制等操作，即可得到高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料。本發(fā)明制備的巖棉材料強(qiáng)度高，不易開(kāi)裂和收縮，可廣泛應(yīng)用于外墻等建筑領(lǐng)域。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
（1）稱取4～5kg玄武巖、1～2kg白云石和700～800g焦炭，加入到粉碎機(jī)中粉碎，并過(guò)80～100目篩，收集過(guò)篩顆粒，將過(guò)篩顆粒置于感應(yīng)爐中，加熱升溫至1600～1700℃后，保溫40～50min，使物料全部熔融；
（2）將熔融后的物料從出料口經(jīng)鉑銠漏板流出，同時(shí)用壓縮空氣進(jìn)行噴吹，使熔融物料分散成纖維，收集得到纖維，稱取400～500g得到的纖維加入到燒杯中，再加入2～3L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%鹽酸，浸泡處理30～40min后，再加入3～5g偶聯(lián)劑KH-550，浸泡1～2h，再將浸泡后的纖維取出，得到預(yù)處理纖維；
（3）取沼氣液，過(guò)濾，收集濾液，量取3～4L濾液加入到發(fā)酵罐中，再加入上述預(yù)處理纖維，攪拌混合2～5min后，在35～45℃、120～150r/min下發(fā)酵5～6天，發(fā)酵結(jié)束，將發(fā)酵后的纖維取出，并置于滅菌箱中，在90～95℃下滅菌10～15min，再用水洗滌3～5次，除去表面的殘余菌體，得到洗凈纖維；
（4）稱取30～40g碳纖維，加入到粉碎機(jī)中粉碎15～20min后，加入到盛有2～3L水的燒杯中，再加入2～3g十二烷基苯磺酸鈉和上述洗凈纖維，攪拌浸泡1～2h后，過(guò)濾，收集濾渣，并將其置于炭化爐中，控制炭化爐溫度為1100～1200℃，保溫反應(yīng)2～3h，反應(yīng)結(jié)束，將碳化爐中的物料取出，得到改性纖維；
（5）按重量份數(shù)計(jì)，稱取40～50份上述改性纖維、1～2份甲基硅醇鈉、6～8份黃原膠、10～15份酚醛樹(shù)脂和30～40份水，加入到攪拌機(jī)中，攪拌混合15～20min后，將改性纖維取出，并經(jīng)大型擺錘設(shè)備，使巖棉膠棉成三維布棉，再傳輸至成型機(jī)中，壓制成型，即可得到高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料。
本發(fā)明的的應(yīng)用方法：將本發(fā)明制備的高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料進(jìn)行切割，裁剪成厚度為30～40mm巖棉板，并將巖棉板一面刮涂膠黏劑，刮涂厚度為3～4mm，待刮涂完成后，將帶有膠黏劑一面粘貼于清理過(guò)的墻體基材上，并依次進(jìn)行安裝臨時(shí)固定錨栓、粘貼質(zhì)量檢修、抹面膠漿等步驟，即可完成保溫墻體的建造。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制備的高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料抗拉強(qiáng)度達(dá)到9～18MPa，吸水量低于0.8kg/m2，導(dǎo)熱系數(shù)為0.028～0.035W/(m·K)。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備的高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度達(dá)到9～18MPa，不易開(kāi)裂，用于外墻不易脫落；
（2）本發(fā)明制備的高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料吸水量低于0.8kg/m2，導(dǎo)熱系數(shù)為0.028～0.035W/(m·K)，具有很好的保溫性能。
具體實(shí)施方式
首先稱取4～5kg玄武巖、1～2kg白云石和700～800g焦炭，加入到粉碎機(jī)中粉碎，并過(guò)80～100目篩，收集過(guò)篩顆粒，將過(guò)篩顆粒置于感應(yīng)爐中，加熱升溫至1600～1700℃后，保溫40～50min，使物料全部熔融；將熔融后的物料從出料口經(jīng)鉑銠漏板流出，同時(shí)用壓縮空氣進(jìn)行噴吹，使熔融物料分散成纖維，收集得到纖維，稱取400～500g得到的纖維加入到燒杯中，再加入2～3L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%鹽酸，浸泡處理30～40min后，再加入3～5g偶聯(lián)劑KH-550，浸泡1～2h，再將浸泡后的纖維取出，得到預(yù)處理纖維；再取沼氣液，過(guò)濾，收集濾液，量取3～4L濾液加入到發(fā)酵罐中，再加入上述預(yù)處理纖維，攪拌混合2～5min后，在35～45℃、120～150r/min下發(fā)酵5～6天，發(fā)酵結(jié)束，將發(fā)酵后的纖維取出，并置于滅菌箱中，在90～95℃下滅菌10～15min，再用水洗滌3～5次，除去表面的殘余菌體，得到洗凈纖維；稱取30～40g碳纖維，加入到粉碎機(jī)中粉碎15～20min后，加入到盛有2～3L水的燒杯中，再加入2～3g十二烷基苯磺酸鈉和上述洗凈纖維，攪拌浸泡1～2h后，過(guò)濾，收集濾渣，并將其置于炭化爐中，控制炭化爐溫度為1100～1200℃，保溫反應(yīng)2～3h，反應(yīng)結(jié)束，將碳化爐中的物料取出，得到改性纖維；最后按重量份數(shù)計(jì)，稱取40～50份上述改性纖維、1～2份甲基硅醇鈉、6～8份黃原膠、10～15份酚醛樹(shù)脂和30～40份水，加入到攪拌機(jī)中，攪拌混合15～20min后，將改性纖維取出，并經(jīng)大型擺錘設(shè)備，使巖棉膠棉成三維布棉，再傳輸至成型機(jī)中，壓制成型，即可得到高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料。
實(shí)例1
首先稱取5kg玄武巖、2kg白云石和800g焦炭，加入到粉碎機(jī)中粉碎，并過(guò)100目篩，收集過(guò)篩顆粒，將過(guò)篩顆粒置于感應(yīng)爐中，加熱升溫至1600℃后，保溫50min，使物料全部熔融；將熔融后的物料從出料口經(jīng)鉑銠漏板流出，同時(shí)用壓縮空氣進(jìn)行噴吹，使熔融物料分散成纖維，收集得到纖維，稱取500g得到的纖維加入到燒杯中，再加入3L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%鹽酸，浸泡處理40min后，再加入5g偶聯(lián)劑KH-550，浸泡2h，再將浸泡后的纖維取出，得到預(yù)處理纖維；再取沼氣液，過(guò)濾，收集濾液，量取4L濾液加入到發(fā)酵罐中，再加入上述預(yù)處理纖維，攪拌混合5min后，在45℃、150r/min下發(fā)酵6天，發(fā)酵結(jié)束，將發(fā)酵后的纖維取出，并置于滅菌箱中，在95℃下滅菌15min，再用水洗滌5次，除去表面的殘余菌體，得到洗凈纖維；稱取40g碳纖維，加入到粉碎機(jī)中粉碎20min后，加入到盛有3L水的燒杯中，再加入3g十二烷基苯磺酸鈉和上述洗凈纖維，攪拌浸泡2h后，過(guò)濾，收集濾渣，并將其置于炭化爐中，控制炭化爐溫度為1100℃，保溫反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束，將碳化爐中的物料取出，得到改性纖維；最后按重量份數(shù)計(jì)，稱取50份上述改性纖維、2份甲基硅醇鈉、8份黃原膠、15份酚醛樹(shù)脂和40份水，加入到攪拌機(jī)中，攪拌混合20min后，將改性纖維取出，并經(jīng)大型擺錘設(shè)備，使巖棉膠棉成三維布棉，再傳輸至成型機(jī)中，壓制成型，即可得到高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料。
將本發(fā)明制備的高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料進(jìn)行切割，裁剪成厚度為30mm巖棉板，并將巖棉板一面刮涂膠黏劑，刮涂厚度為3mm，待刮涂完成后，將帶有膠黏劑一面粘貼于清理過(guò)的墻體基材上，并依次進(jìn)行安裝臨時(shí)固定錨栓、粘貼質(zhì)量檢修、抹面膠漿等步驟，即可完成保溫墻體的建造。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制備的高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料抗拉強(qiáng)度達(dá)到18MPa，吸水量為0.7kg/m2，導(dǎo)熱系數(shù)為0.035W/(m·K)。
實(shí)例2
首先稱取4kg玄武巖、1kg白云石和700g焦炭，加入到粉碎機(jī)中粉碎，并過(guò)80目篩，收集過(guò)篩顆粒，將過(guò)篩顆粒置于感應(yīng)爐中，加熱升溫至1650℃后，保溫4 0min，使物料全部熔融；將熔融后的物料從出料口經(jīng)鉑銠漏板流出，同時(shí)用壓縮空氣進(jìn)行噴吹，使熔融物料分散成纖維，收集得到纖維，稱取400g得到的纖維加入到燒杯中，再加入2L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%鹽酸，浸泡處理30min后，再加入3g偶聯(lián)劑KH-550，浸泡1h，再將浸泡后的纖維取出，得到預(yù)處理纖維；再取沼氣液，過(guò)濾，收集濾液，量取3L濾液加入到發(fā)酵罐中，再加入上述預(yù)處理纖維，攪拌混合2min后，在35℃、120r/min下發(fā)酵5天，發(fā)酵結(jié)束，將發(fā)酵后的纖維取出，并置于滅菌箱中，在90℃下滅菌10min，再用水洗滌3次，除去表面的殘余菌體，得到洗凈纖維；稱取30～40g碳纖維，加入到粉碎機(jī)中粉碎15min后，加入到盛有2L水的燒杯中，再加入2g十二烷基苯磺酸鈉和上述洗凈纖維，攪拌浸泡1h后，過(guò)濾，收集濾渣，并將其置于炭化爐中，控制炭化爐溫度為1200℃，保溫反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束，將碳化爐中的物料取出，得到改性纖維；最后按重量份數(shù)計(jì)，稱取40份上述改性纖維、1份甲基硅醇鈉、6份黃原膠、10份酚醛樹(shù)脂和30份水，加入到攪拌機(jī)中，攪拌混合15min后，將改性纖維取出，并經(jīng)大型擺錘設(shè)備，使巖棉膠棉成三維布棉，再傳輸至成型機(jī)中，壓制成型，即可得到高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料。
將本發(fā)明制備的高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料進(jìn)行切割，裁剪成厚度為30mm巖棉板，并將巖棉板一面刮涂膠黏劑，刮涂厚度為3mm，待刮涂完成后，將帶有膠黏劑一面粘貼于清理過(guò)的墻體基材上，并依次進(jìn)行安裝臨時(shí)固定錨栓、粘貼質(zhì)量檢修、抹面膠漿等步驟，即可完成保溫墻體的建造。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制備的高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料抗拉強(qiáng)度達(dá)到9MPa，吸水量為0.6kg/m2，導(dǎo)熱系數(shù)為0.028。
實(shí)例3
首先稱取4kg玄武巖、1kg白云石和750g焦炭，加入到粉碎機(jī)中粉碎，并過(guò)90目篩，收集過(guò)篩顆粒，將過(guò)篩顆粒置于感應(yīng)爐中，加熱升溫至1700℃后，保溫45min，使物料全部熔融；將熔融后的物料從出料口經(jīng)鉑銠漏板流出，同時(shí)用壓縮空氣進(jìn)行噴吹，使熔融物料分散成纖維，收集得到纖維，稱取450g得到的纖維加入到燒杯中，再加入3L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%鹽酸，浸泡處理35min后，再加入4g偶聯(lián)劑KH-550，浸泡2h，再將浸泡后的纖維取出，得到預(yù)處理纖維；再取沼氣液，過(guò)濾，收集濾液，量取4L濾液加入到發(fā)酵罐中，再加入上述預(yù)處理纖維，攪拌混合3min后，在40℃、130r/min下發(fā)酵6天，發(fā)酵結(jié)束，將發(fā)酵后的纖維取出，并置于滅菌箱中，在92℃下滅菌12min，再用水洗滌4次，除去表面的殘余菌體，得到洗凈纖維；稱取35g碳纖維，加入到粉碎機(jī)中粉碎17min后，加入到盛有2L水的燒杯中，再加入2g十二烷基苯磺酸鈉和上述洗凈纖維，攪拌浸泡1h后，過(guò)濾，收集濾渣，并將其置于炭化爐中，控制炭化爐溫度為1150℃，保溫反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束，將碳化爐中的物料取出，得到改性纖維；最后按重量份數(shù)計(jì)，稱取45份上述改性纖維、2份甲基硅醇鈉、7份黃原膠、12份酚醛樹(shù)脂和35份水，加入到攪拌機(jī)中，攪拌混合17min后，將改性纖維取出，并經(jīng)大型擺錘設(shè)備，使巖棉膠棉成三維布棉，再傳輸至成型機(jī)中，壓制成型，即可得到高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料。
將本發(fā)明制備的高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料進(jìn)行切割，裁剪成厚度為35mm巖棉板，并將巖棉板一面刮涂膠黏劑，刮涂厚度為4mm，待刮涂完成后，將帶有膠黏劑一面粘貼于清理過(guò)的墻體基材上，并依次進(jìn)行安裝臨時(shí)固定錨栓、粘貼質(zhì)量檢修、抹面膠漿等步驟，即可完成保溫墻體的建造。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制備的高強(qiáng)度防開(kāi)裂巖棉材料抗拉強(qiáng)度達(dá)到10MPa，吸水量低于0.7kg/m2，導(dǎo)熱系數(shù)為0.032W/(m·K)。