[发明专利]一种航空用高强度隔热隔音超细玻璃纤维棉及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能复合材料技术领域，涉及一种航空用高强度隔热隔音超细玻璃纤维棉及制备方法。

背景技术

超细玻璃纤维棉是一种由熔融超细玻璃纤维与改性处理后的热固性树脂粘结剂结合而成的制品。玻璃纤维相互交织形成的多孔纤维材料，纤维之间通过高分子粘结剂相互交织形成网状结构，孔隙率达90％以上。其特点是具有多孔、体密度小、不燃等特点，因此具备优异的隔热、吸声性能，是航空航天保温隔热和吸声降噪等领域的基础原材料。

随着玻璃纤维中含碱量愈高，吸附水对二氧化硅骨架的破坏愈厉害，超细玻璃纤维棉的强度降低也就愈大，并且吸附在纤维表面的水还可以助长纤维表面上微裂纹的扩展。因此设计和开发出高强度隔热隔音超细玻璃纤维棉已经成为航天航空领域当前的研究重点，其研制及应用是一个国家玻璃纤维工业发展水平的重要的体现；

公开号为CN1173028一种轻质隔音隔热用玻璃纤维棉毡的制备方法的专利中，公开了将玻璃原料在1300℃～1700℃的窑炉中熔融成玻璃液，玻璃液经过1100～1300℃料道澄清和均化后，以玻璃液流股形式流到高速旋转的离心盘中，先经过1000℃～1400℃高速高温垂直气流拉丝形成玻璃态纤维，再经过5～30℃冷气流低温处理形成1～4μm离心玻璃纤维。

公开号为CN104372526一种超层超细玻璃纤维棉毡及其制备方法，公开了玻璃棉毡由超细玻璃纤维棉和粘结剂结合而成，具有超层复合的结构。该玻璃棉毡由单个离心头和往复运动的胶轨制得，单个离心头内玻璃液流股流量为40～70kg/h，本发明可应用于冷藏保温、火车运输、音乐厅等需要保温及隔音的场所。

上述两发明专利中所公开的超细玻璃纤维棉毡均是由离心法制备而成；相比于火焰法，离心法制备出的纤维直径更粗，离心法纤维直径2.5～4μm，而火焰法纤维直径0.5～2.5μm；离心法制备的纤维强度较差，导致制备出的超细玻璃纤维棉机械强度较差；离心法制备的玻璃纤维棉孔径率要小于火焰法制备的玻璃纤维棉，导致制备出的超细玻璃纤维棉的传声损耗较低和导热系数较高；粘接剂未经过加工助剂包括憎水剂、固化剂、偶联剂和柔性剂的处理，导致玻璃纤维与有机粘接剂结合力较差，导致制备出的超细玻璃纤维棉机械强度较差；因此，如何制备出纤维直径较细，纤维直径分布均匀；粘结剂与玻璃纤维结合紧密的航空用高强度隔热隔音超细玻璃纤维棉及其制备方法是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种导热系数低，机械强度优异和具有优异隔热隔音性能的航空用超细玻璃纤维棉及制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种航空用高强度隔热隔音超细玻璃纤维棉，由75～85wt％的超细玻璃纤维、15～25wt％粘接剂和2～10wt％加工助剂组成；所述超细玻璃纤维的组分中碱性金属氧化物R₂O含量为14～19wt％，B₂O₃含量为5～7.5wt％，所述碱性金属氧化物R₂O为Na₂O和/或K₂O；所述超细玻璃纤维的直径95％都正态分布在1～2μm。

进一步，所述超细玻璃纤维按重量计由以下组分组成：SiO₂(61.5～65.5wt％)，Al₂O₃(3.5～6.5wt％)，MgO(1.5～4.5wt％)，Na₂O(12.5～16.5wt％)，K₂O(1.5～2.5wt％)，CaO(2.5～7wt％)，B₂O₃(5～7.5wt％)，Fe₂O₃(0.05～0.15wt％)和BaO(0.5～1.5wt％)。

进一步，所述加工助剂包括憎水剂、固化剂、偶联剂和柔性剂。

进一步，所述憎水剂选用氨基硅油、甲基硅油、瓦克硅油、羟基硅油和羟基氨基硅油中的一种或几种，含量占玻璃纤维棉总重量的0.5～5％；所述固化剂选用硫酸铵和硫酸乙酯一种或几种，含量占玻璃纤维棉总重量的0.5～3％。

进一步，所述偶联剂选用KH550硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂、KH792硅烷偶联剂、NDZ-101钛酸酯偶联剂和NDZ-311钛酸酯偶联剂中的一种或几种，含量占玻璃纤维棉总重量的0.5～4％；所述柔性剂选用SS、SS-100、SS-200、丁腈橡胶、聚丙烯酸酯和丁苯乳胶中的一种或几种，含量占玻璃纤维棉总重量的0.5～3％。