一种环保复合矿物棉泡沫保温板及其制备方法
技术领域
本发明涉及保温板技术领域，具体涉及一种环保复合矿物棉泡沫保温板及其制备方法。
背景技术
泡沫石棉是新型轻质高效的保温节能材料，它以温石棉为主要原料，将其在阴离子表面活性剂的作用下，使石棉纤维充分松懈制浆、发泡、成型、干燥制成的具有网状结构的多孔毡状材料，具有容量轻、导热系数低、保温性能好、防水性能好、抗腐蚀、吸音防震和不刺激皮肤的特点，可任意裁剪、弯曲、施工简便迅速，该产品广泛应用于石油、化工、电力、冶金、建筑等部门，是各种热力管道、设备、窑炉和冷冻设备等工业保温、隔热的理想材料。
但是，由于石棉在使用中会产生粉尘，人体吸入之后会导致肺部疾病，因此被公认为致癌物质，对人体的身体存在较大的危害。
发明内容
基于上述提及的问题，本发明提出了一种环保复合矿物棉泡沫保温板及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种环保复合矿物棉泡沫保温板，包括：如下重量份配比的原料组分：
在一个实施例中，还包括如下重量份配比的原料组分：
防老剂0.1-1.0
抗氧剂0.1-1.0
云母粉0.1-1.0。
在一个实施例中，所述无机纤维为玻璃纤维或陶瓷纤维。
在一个实施例中，所述有机纤维为木纤维、纸纤维或竹纤维。
在一个实施例中，所述丁晴橡胶为丁晴橡胶2880。
在一个实施例中，所述丁晴橡胶的重量份配比为20.0-30.0。
在一个实施例中，所述有机纤维的重量份配比为15.0-20.0。
一种环保复合矿物棉泡沫保温板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
一次密炼步骤一：将丁晴橡胶和顺丁橡胶混合，密炼30s，得中间产物A；
一次密炼步骤二：将滑石粉、硬脂酸钙、阻燃剂与所述中间产物A混合，密炼至130-135℃，得中间产物B；
一次密炼步骤三：将无机纤维、有机纤维、气凝胶与所述中间产物B混合，密炼至145-155℃，得中间产物C；
一次密炼步骤四：将发泡剂与所述中间产物C混合，通过下顶栓压制60s后得中间产物D；
一次开炼步骤：对所述中间产物D开炼5min，压制成片，并对其冷却20min后，得一次片材；
二次密炼步骤：将防老剂、抗氧剂和云母粉与所述一次片材混合，密炼60s后，得中间产物E；
二次开炼步骤：对所述中间产物E开炼5min，压制成片，并对其冷却10min后，得二次片材；
挤出步骤：将所述二次片材通过模具成型，形成板材；
硫化发泡步骤：对所述板材进行硫化发泡，得到环保复合矿物棉泡沫保温板。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种环保复合矿物棉泡沫保温板及其制备方法，以丁晴橡胶、无机纤维和有机纤维为主要原料，顺丁橡胶和气凝胶为辅助材料，添加了硬脂酸钙、发泡剂和阻燃剂作为辅助助剂，并以滑石粉作为填充剂制得环保复合矿物棉泡沫保温板，具有导热系数低、无粉尘、不易燃、不刺痒、安全和环保的特点，且具有良好的绝热性能和压缩回弹性能，能广泛应用于建筑等领域。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一个实施例的一种环保复合矿物棉泡沫保温板的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，在一个实施例中，一种环保复合矿物棉泡沫保温板，包括如下重量份配比的原料组分：
在本实施例中，形成所述环保复合矿物棉泡沫保温板的主体原料为丁晴橡胶、无机纤维和有机纤维，其中，所述丁晴橡胶的型号为丁晴橡胶2880，所述无机纤维为玻璃纤维或陶瓷纤维，所述有机纤维为木纤维、纸纤维或竹纤维，所述顺丁橡胶为辅助材料，用于改良所述丁晴橡胶的性能，所述气凝胶导热系数低，保温隔热效果好，理化性质稳定，高温不燃，完全防水，且无毒害，绿色环保，且比表面积大，对所述无机纤维的吸附能力非常强，配以各种辅助助剂以制成所述环保复合矿物棉泡沫保温板。其中，所述硬脂酸钙用于塑料耐寒增塑剂、脱模剂、热稳定剂、表面活性剂、橡胶硫化促进剂、防水剂和抛光剂，有助于防止所述丁晴橡胶加工过程中的出现焦化的情况，同时可以防御置于硫化物中的产品变色，且价廉易得，毒性小，加工性能好。进一步地，所述环保复合矿物棉泡沫保温板的组分还包括：5.0-10.0重量份的硬脂酸，所述硬脂酸可作为润滑剂，也可用于乳化剂和增溶剂，能够使得各组分混合均匀，保证单位重量的混合组分间性质相同。
在本实施例中，所述阻燃剂为氯化石蜡，所述氯化石蜡具有低挥发性、阻燃、电绝缘性良好的优点，所述阻燃剂还可以为三氧化二锑，其还可与其他阻燃剂和消烟剂并用，各组分间可产生协同效应，所述三氧化二锑在燃烧初期，首先是熔融在材料表面形成保护膜隔绝空气，通过内部吸热反应，降低燃烧温度，最后在高温状态下，所述三氧化二锑被气化，稀释了空气中氧浓度，从而起到阻燃作用。所述发泡剂能够使制品产生孔径密而均匀的发泡效果，从而增加制品的弹性等物理性能，所述发泡剂可以为AC发泡剂，其性能稳定、不易燃、不污染、无毒无味、对模具不腐蚀对制品不染色，分解温度可调节，不影响固化和成型速度，连发泡均匀，细孔结构理想，所述硬脂酸还可以作为发泡剂使用，可提高所述发泡剂的活性，使所述发泡剂进一步充分发挥其最大的发泡效果。；所述滑石粉作为无机阻燃填充剂和强化改质填充剂，用于增加丁晴橡胶、无机纤维和有机纤维所制得的产品形状的稳定性，增加其张力强度，剪切强度，绕曲强度和压力强度，改善制品加工性能和力学性能。
进一步地，本发明的环保复合矿物棉泡沫保温板还包括：0.1-1.0份的防老剂、0.1-1.0份的抗氧剂和0.1-1.0份的云母粉，所述防老剂用于延缓高分子化合的老化，所述防老剂的型号为防老剂4020，所述抗氧剂为三磷酸胞苷，用于防止橡胶胶料在加工过程中产生早期硫化现象，用于延缓胶料预硫化程度，解决成品发泡易开裂问题，所述云母粉具有良好的弹性、韧性、绝缘性、耐高温和附着力强的特性，是一种优良的添加剂，用于填充至所述环保复合矿物棉泡沫保温板内，片状填料在保温板内形成基本平行的取向排列，具有良好的阻隔作用，同时具有良好的红外辐射能力，使得所述环保复合矿物棉泡沫保温板具有优异的热辐射效果。
为了更好地提高所述有机纤维与所述丁晴橡胶的结合程度，进一步提高所述环保复合矿物棉泡沫保温板的强度。在一个实施例中，所述环保复合矿物棉泡沫保温板的组分还包括：3.0-7.0重量份的十二烷基缩水甘油醚。具体地，所述有机纤维的重量份配比为15.0-20.0，所述丁晴橡胶的重量份配比为20.0-30.0，所述有机纤维表面含有大量的羟基极性较强，而所述丁晴橡胶极性很弱，二者结合力差、相容性不好，通过所述十二烷基缩水甘油醚对所述有机纤维表面进行改性，即所述十二烷基缩水甘油醚中含有一个十二个碳的碳氢长链和一个环氧基团，其碳氢长链与所述丁晴橡胶的极性近似，两者的相容性好和结合力强，而其环氧基团可以在氨催化的条件下开环与所述有机纤维表面的羟基进行反应形成醚键，并结合到所述有机纤维表面，这样，所述十二烷基缩水甘油醚分子一端通过醚键与所述有机纤维表面连接，另一端碳氢长链与所述丁晴橡胶通过分子间的作用力结合在一起，从而使得所述有机纤维能很好地分散到所述丁晴橡胶中，复合了所述有机纤维的所述丁晴橡胶再用于环保复合矿物棉泡沫保温板的制备，使得所述环保复合矿物棉泡沫保温板的强度得到提高，从而所述环保复合矿物棉泡沫保温板结合了所述丁晴橡胶的耐油性极好，耐磨性较高和耐热性较好的优点，又结合了所述有机纤维的绿色环保和天然健康的优点，替代了传统工艺中的石棉，进而避免了因人体吸入石棉粉尘之后导致肺部疾病的情况，同时，所述有机纤维天然易分解，环保安全，通过所述十二烷基缩水甘油醚，从微观结构上对所述有机纤维与所述丁晴橡胶进行连接，不仅使得所述环保复合矿物棉泡沫保温板的强度得到提高，而且弹性性能也得到提升。
为了提高所述环保复合矿物棉泡沫保温板的力学性能，在一个实施例中，通过所述气凝胶对所述无机纤维进行吸附，构筑纤维基气凝胶材料，将宏观纤维的特性与气凝胶的结构特点相结合，即在具备粒子型气凝胶特性的同时融入了宏观所述无机纤维的优势，如良好的柔韧性、结构均匀性、形状记忆性能等，所述无机纤维不仅作为骨架和增强材料，而且提高了整个所述气凝胶的压缩强度和结构稳定性，提高所述气凝胶的力学性能，从而能够较持久的保持所述气凝胶的内部空隙结构，不仅使得所述环保复合矿物棉泡沫保温板具有良好的力学性能，而且通过维持所述气凝胶梯级分布的孔隙结构，从而所述环保复合矿物棉泡沫保温板具有较低的导热系数。
进一步地，为了所述气凝胶更好地形成梯级分布的孔隙结构，在一个实施例中，所述环保复合矿物棉泡沫保温板的组分还包括：3.0-10.0重量份的醇酸树脂。具体地，所述醇酸树脂由多元醇、邻苯二甲酸酐和脂肪酸或甘油三脂肪酸酯缩合聚合而成的油改性聚酯树脂，由于所述无机纤维中含有丰富的羟基官能团，从而为所述醇酸树脂中的醛基官能团原位反应提供了组装点，进行反应增加了所述醇酸树脂与所述无机纤维的交联密度，通过所述气凝胶、所述无机纤维与所述醇酸树脂之间的协同作用，形成梯级分布的孔隙结构且孔隙结构可调控，使其具有密度小、强度高和导热系数低的性能。
在一个实施例中，本发明提供上述实施例中的一种环保复合矿物棉泡沫保温板提供制备方法，具体的，一种环保复合矿物棉泡沫保温板的制备方法包括以下步骤：
步骤110，将丁晴橡胶和顺丁橡胶混合，密炼30s，得中间产物A，本步骤也称为一次密炼步骤一。
具体地，本步骤中，将15.0-35.0重量份的丁晴橡胶和2.5-4.0重量份的顺丁橡胶混合，用密炼机密炼30秒，得到中间产物A，本步骤中提及的丁晴橡胶可以为丁晴橡胶2880。
步骤120，将滑石粉、硬脂酸钙、阻燃剂与所述中间产物A混合，密炼至130-135℃，得中间产物B，本步骤也称为一次密炼步骤二。
具体地，本步骤中，将20.0-30.0重量份的滑石粉、5.0-15.0重量份的硬脂酸钙、5.0-10.0重量份的阻燃剂加入密炼机中与中间产物A混合，密炼至135℃，得中间产物B。其中，通过调整第一次塑炼的时间，可以使各组分间分散得更好，从而解决组分间混炼时的相容性问题。
步骤130，将无机纤维、有机纤维、气凝胶与所述中间产物B混合，密炼至145-155℃，得中间产物C，本步骤也称为一次密炼步骤三。
具体地，本步骤中，将无机纤维、有机纤维、气凝胶与所述中间产物B混合，也就是将15.0-25.0重量份的无机纤维、15.0-25.0重量份的有机纤维、3.0-7.0重量份的气凝胶加入密炼机中与将中间产物B混合，密炼至150℃，得中间产物C。
在一个较优的实施例中，所述一次密炼步骤三中，还添加了3.0-7.0重量份的十二烷基缩水甘油醚与中间产物B混合，所述十二烷基缩水甘油醚分子一端通过醚键与所述有机纤维表面连接，另一端碳氢长链与所述丁晴橡胶通过分子间的作用力结合在一起，从而使得所述有机纤维能很好地分散到所述丁晴橡胶中，进一步地，还添加了3.0-10.0重量份的醇酸树脂，通过所述气凝胶、所述无机纤维与所述醇酸树脂之间的协同作用，形成梯级分布的孔隙结构且孔隙结构可调控，使其具有密度小、强度高和导热系数低的性能。
步骤140，将发泡剂与所述中间产物C混合，通过下顶栓压制60s后得中间产物D，本步骤也称为一次密炼步骤四。
具体地，本步骤中，将5.0-10.0重量份的发泡剂加入密炼机中与中间产物C混合，通过下顶栓压制60秒后得中间产物D。
步骤150，对所述中间产物D开炼5min，压制成片，并对其冷却20min后，得一次片材，本步骤也称为一次开炼步骤。
具体地，本步骤的开炼通过开放式炼胶机进行，例如，将密炼后得到的中间产物D转移至开炼机上对其开炼。其中冷却可采用风冷机组对其进行冷却。
步骤160，将防老剂、抗氧剂和云母粉与所述一次片材混合，密炼60s后，得中间产物E，本步骤也称为二次密炼步骤。
具体地，将上述得到的一次片材转移至密炼系统，通过添加0.1-1.0重量份的防老剂、0.1-1.0重量份的抗氧剂、0.1-1.0重量份的云母粉与所述一次片材混合，密炼60秒后得到中间产物E。其中，所述防老剂为防老剂4020，所述抗氧剂为三磷酸胞苷。
步骤170，对所述中间产物E开炼5min，压制成片，并对其冷却10min后，得二次片材，本步骤也称为二次开炼步骤。
具体地，本步骤的开炼通过开放式炼胶机进行，例如，将密炼后得到的中间产物E转移至开炼机上对其开炼。其中冷却可采用风冷机组对其进行冷却。
步骤180，将所述二次片材通过模具成型，形成板材。本步骤也称为挤出步骤。
其中，本步骤的板材通过模具成型，具体通过挤出机完成，在挤出机中，二次片材经特定的模具成型，形成板材。
步骤190，对所述板材进行硫化发泡，得到环保复合矿物棉泡沫保温板。本步骤也称为硫化发泡步骤。
具体地，本步骤的硫化发泡在烘箱中进行，通过挤出机成型的板材在烘箱硫化发泡，形成环保复合矿物棉泡沫保温板。
下面用具体实施例进一步描述本发明。
实施例1
在密炼系统中，将15.0重量份的丁晴橡胶和2.5重量份的顺丁橡胶混合，用密炼机密炼30秒，得到中间产物A。
将20.0重量份的滑石粉、5.0重量份的硬脂酸钙、5.0重量份的阻燃剂加入密炼机中与中间产物A混合，密炼至135℃，得中间产物B。
将15.0重量份的无机纤维、15.0重量份的有机纤维、3.0重量份的气凝胶、3.0重量份的十二烷基缩水甘油醚、3.0重量份的醇酸树脂加入密炼机中与将中间产物B混合，密炼至150℃，得中间产物C。
将5.0重量份的发泡剂加入密炼机中与中间产物C混合，通过下顶栓压制60秒后得中间产物D。
在开炼系统中，将所述中间产物D开炼5min，压制成片，对其风冷20min后，得一次片材。
将0.2重量份的防老剂、0.2重量份的抗氧剂、0.2重量份的云母粉与所述一次片材混合，密炼60秒后得到中间产物E。
对所述中间产物E开炼5min，压制成片，并对其冷却10min后，得二次片材，将所述二次片材通过模具成型，形成板材，对所述板材进行硫化发泡，得到环保复合矿物棉泡沫保温板。
本实施例制得的环保复合矿物棉泡沫保温板，具有导热系数低、无粉尘、不易燃、不刺痒、安全和环保的特点，且具有良好的绝热性能和压缩回弹性能，平均温度为0℃时，其导热系数为≦0.036W/(m*k)，且其表面放热系数高，本发明的环保复合矿物棉泡沫保温板的厚度只需为其它保温材料的至多一半即能能达到相同的保温效果，节省空间与资源，且该环保复合矿物棉泡沫保温板的环保安全。
实施例2
在密炼系统中，将25.0重量份的丁晴橡胶和3.0重量份的顺丁橡胶混合，用密炼机密炼30秒，得到中间产物A。
将25.0重量份的滑石粉、10.0重量份的硬脂酸钙、7.0重量份的阻燃剂加入密炼机中与中间产物A混合，密炼至135℃，得中间产物B。
将20.0重量份的无机纤维、20.0重量份的有机纤维、5.0重量份的气凝胶、5.0重量份的十二烷基缩水甘油醚、5.0重量份的醇酸树脂加入密炼机中与将中间产物B混合，密炼至150℃，得中间产物C。
将7.0重量份的发泡剂加入密炼机中与中间产物C混合，通过下顶栓压制60秒后得中间产物D。
在开炼系统中，将所述中间产物D开炼5min，压制成片，对其风冷20min后，得一次片材。
将0.6重量份的防老剂、0.6重量份的抗氧剂、0.6重量份的云母粉与所述一次片材混合，密炼60秒后得到中间产物E。
对所述中间产物E开炼5min，压制成片，并对其冷却10min后，得二次片材，将所述二次片材通过模具成型，形成板材，对所述板材进行硫化发泡，得到环保复合矿物棉泡沫保温板。
本实施例制得的环保复合矿物棉泡沫保温板，具有导热系数低、无粉尘、不易燃、不刺痒、安全和环保的特点，且具有良好的绝热性能和压缩回弹性能，平均温度为0℃时，其导热系数为≦0.036W/(m*k)，且其表面放热系数高，本发明的环保复合矿物棉泡沫保温板的厚度只需为其它保温材料的至多一半即能能达到相同的保温效果，节省空间与资源，且该环保复合矿物棉泡沫保温板的环保安全。
相较于实施例1，本实施例中各组分的重量份数增大，该实施例中制备得到的所述环保复合矿物棉泡沫保温板相较于实施例1具有更低的导热系数，进一步地提高了所述环保复合矿物棉泡沫保温板的力学性能。
实施例3
在密炼系统中，将35.0重量份的丁晴橡胶和4.0重量份的顺丁橡胶混合，用密炼机密炼30秒，得到中间产物A。
将30.0重量份的滑石粉、15.0重量份的硬脂酸钙、10.0重量份的阻燃剂加入密炼机中与中间产物A混合，密炼至135℃，得中间产物B。
将25.0重量份的无机纤维、25.0重量份的有机纤维、7.0重量份的气凝胶、7.0重量份的十二烷基缩水甘油醚、10.0重量份的醇酸树脂加入密炼机中与将中间产物B混合，密炼至150℃，得中间产物C。
将10.0重量份的发泡剂加入密炼机中与中间产物C混合，通过下顶栓压制60秒后得中间产物D。
在开炼系统中，将所述中间产物D开炼5min，压制成片，对其风冷20min后，得一次片材。
将1.0重量份的防老剂、1.0重量份的抗氧剂、1.0重量份的云母粉与所述一次片材混合，密炼60秒后得到中间产物E。
对所述中间产物E开炼5min，压制成片，并对其冷却10min后，得二次片材，将所述二次片材通过模具成型，形成板材，对所述板材进行硫化发泡，得到环保复合矿物棉泡沫保温板。
本实施例制得的环保复合矿物棉泡沫保温板，具有导热系数低、无粉尘、不易燃、不刺痒、安全和环保的特点，且具有良好的绝热性能和压缩回弹性能，平均温度为0℃时，其导热系数为≦0.036W/(m*k)，且其表面放热系数高，本发明的环保复合矿物棉泡沫保温板的厚度只需为其它保温材料的至多一半即能能达到相同的保温效果，节省空间与资源，且该环保复合矿物棉泡沫保温板的环保安全。
相较于实施例2，本实施例中各组分的重量份数增大，该实施例中制备得到的所述环保复合矿物棉泡沫保温板相较于实施例2具有更低的导热系数，通过形成更多的梯级分布的孔隙结构且孔隙结构可调控，使其具有密度小、强度高和导热系数低的性能，提高了所述环保复合矿物棉泡沫保温板的力学性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施方式仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
