[发明专利]一种凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材及其制备方法，该芯材采用玻璃纤维作为基体，所占的质量分数为70％～80％。在玻璃纤维孔隙中，掺杂有15％～25％采用调压均质解离工艺制备的凹凸棒土纳米棒晶束和5％的粘结剂。本发明的玻璃纤维芯材通过凹凸棒土纳米棒晶束的纳米改性，在降低真空绝热板对气压的敏感性的同时充分发挥凹凸棒土纳米棒晶束优异的绝热性能，提高真空绝热板服役温度，为建筑节能领域提供高性价比的选择。

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维及其制备方法，特别涉及一种凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材及其制备方法。

背景技术

目前我国建筑能耗约占全国总能耗的32％，随着节约能源基本国策的推行，建筑节能的重要性日益凸显。真空绝热板作为一种新型、高效的建筑节能材料日益得到人们重视。

真空绝热板是基于真空绝热原理，通过提高板内真空度和填充孔隙率高、热导系数低的芯材而实现高效绝热，进而实现保温、节能等效果。传统的真空绝热板采用玻璃纤维作为芯材，该芯材具有密度低、热稳定性高的特点。但由于玻璃纤维孔隙间距大于气体分子平均自由程，根据克努森扩散原理，当板内出现少量气体时会因为气体分子之间频繁碰撞而导致真空绝热板导热系数明显升高而失效，难以满足现代化建筑使用要求。

中国的凹凸棒土资源储量全球第一。凹凸棒土是一种有棒晶状结构的含水富镁的铝硅酸盐矿物，棒晶长约1～5μm，直径约20～70nm，具有优异的耐高温、耐候性和环保性等特点。天然形成的凹凸棒土由于其棒晶之间存在氢键或范德华力，多以鸟巢状或柴垛状聚集，如果不借助外力进行拆分解离处理，该材料就不具备纳米材料的特性。多年来，国内外研究者采用高速搅拌、超声、对辊、研磨和冷冻等传统处理方式对凹凸棒土棒晶束进行了解离研究，但只能做到部分解离，同时会影响凹凸棒土纳米性能的应用。

本专利采用调压均质解离工艺，成功实现凹凸棒土棒晶束的解离。该工艺采用强度适中的机械处理对晶体束进行拆解，通过引入化学物质调整凹凸棒土纳米棒晶表面特性，抑制其再聚合作用。经本工艺加工处理后得到的纳米级凹凸棒土纳米棒晶束，在耐腐蚀、耐高温、绝缘、绝热及环保等性能方面有了较大的提升，在环保、建筑等领域具有广泛运用前景。

通过纳米改性的方法，即在玻璃纤维芯材中添加纳米粉末--凹凸棒土纳米棒晶束的方式来降低真空绝热板对气压的敏感性，可以延长真空绝热板的服役寿命。一方面纳米改性的方法利用了凹凸棒土纳米棒晶束嵌入玻璃纤维孔隙，实现孔隙尺寸调控来提高真空绝热板临界内压；另一方面充分发挥凹凸棒土纳米棒晶束优异的绝热性能，提高真空绝热板服役温度，为建筑节能领域提供高性价比的选择。

申请号为CN201310213149.3的中国发明专利公开了一种玻璃纤维真空绝热板纳米芯材板及其制备方法，该发明使用直径为0.5～1.5μm的无碱玻璃纤维棉混合直径为3～6μm的中碱玻璃纤维短切丝作为真空绝热板芯材，所制得的芯材是层叠式多孔结构，该结构具有较高机械强度和较低的热导系数，同时吸水能力极低，可避免水对芯材绝热性能的影响，使得产品质量稳定，使用寿命长。但是，该发明的层状孔隙分布并没有在实质上缩小中碱玻璃纤维之间的孔隙分布，当渗透进少量气体时，仍然可能因为气体之间频繁碰撞引起热导系数的明显升高，进而导致真空绝热板的失效。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材及其制备方法。

为实现本发明的目的所采用的方案是：一种凹凸棒土纳米棒晶束改性玻璃纤维芯材。按质量百分比包括70％～80％的玻璃纤维，15％～25％的凹凸棒土纳米棒晶束和5％的粘结剂。玻璃纤维作为支撑骨架，凹凸棒土纳米棒晶束作为增密材料填充在玻璃纤维孔隙内部，调控玻璃纤维的孔隙尺寸、优化孔隙分级，在降低真空绝热板对气压敏感性的同时提高其服役温度。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

所述玻璃纤维为高碱玻璃纤维，直径8～12μm，长度10～20mm。