[发明专利]一种凹凸棒土复合玻纤芯材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种凹凸棒土复合玻纤芯材及其制备方法，该芯材采用玻璃纤维作为基体，所占的质量分数为60％～78％。在玻璃纤维孔隙之间，掺杂有15％～25％的鸟巢状纳米棒晶凹凸棒土、5％～10％的层链状凹凸棒土气凝胶和2％～5％的粘结剂。本发明的复合芯材，可有效利用纳米棒晶凹凸棒土的鸟巢状微结构、凹凸棒土气凝胶的层链状纳米纤维结构，优化玻璃纤维芯材微米基微结构。通过玻璃纤维芯材微结构孔隙分级和孔隙尺寸的调控，提高了结构稳定性和绝热性能，同时降低了气压敏感性，延长了真空绝热板的服役寿命。此外，纳米棒晶凹凸棒土的耐腐蚀、耐高温和环保性等优异性能使得该复合芯材可以在较高温下使用。

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复合玻纤芯材及其制备方法。

背景技术

凹凸棒土，又称坡缕石，是一种含水富镁硅酸盐矿物，其理想的化学分子式为：Mg₅Si₈O₂₀(HO)₂(OH₂)₄·4H₂O。凹凸棒土呈纤维状多孔晶体，因其具有良好的吸附、净化、粘结、脱色等性能，被广泛应用于化工、纺织、建材、环保等领域。我国的凹凸棒土矿产资源丰富且性能优异。随着使用要求的提高，天然的凹凸棒土因杂质多、结构散乱等缺陷逐渐被纳米棒晶凹凸棒土所取代。纳米棒晶凹凸棒土在耐腐蚀、耐高温、绝缘、绝热及环保等方面表现出了优异性能。天然的纳米棒晶凹凸棒土多数是以鸟巢状或柴垛状聚集。鸟巢状或柴垛状的凹凸棒土具有结构稳定性高和热导率低等特点。此外，纳米棒晶凹凸棒土与高聚物复合得到均匀的悬浮液，经一定的干燥技术制成气凝胶材料，其内部结构从原有的棒状纳米晶体转变成由纳米骨架相互连接形成的含有大量疏松孔道的层链状，甚至三维纤维网络状结构，严重阻碍了热量的转移和热对流的传递，使其具有极低的热导率，显示出优异的保温隔热性，具有广泛运用前景。

随着我国能源法的提出，建筑节能的重要性日益凸显。真空绝热板作为一种新型、高效的绝热材料备受人们关注。传统的真空绝热板一般是玻璃纤维作为芯材，该芯材具有保温性能好、厚度小等优点，但因玻璃纤维之间孔隙较大导致该芯材无法阻挡气体扩散，只要渗透进少量气体，真空绝热板就会因导热系数升高而失效。

申请号为201710505291.3的中国发明专利公开了一种环保型真空隔热板，该发明的优点是选用热导率低的玻璃纤维作为芯材的主要材料，加入硅藻土和凹凸棒增加芯材的可塑性，方便芯材压制成型。此外，硅藻土和凹凸棒石等粉体混合玻璃纤维棉时，可以大大减少材料中的热传导。但是，该发明仅优化了玻璃纤维的表层微小孔隙，当渗透进少量气体时，可能因气体热扩散引起的热导系数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，提供一种凹凸棒土复合玻纤芯材及其制备方法。

为实现本发明的目的所采用的方案是：一种凹凸棒土复合玻纤芯材。按质量百分比包括60％～78％的玻璃纤维、15％～25％的纳米棒晶凹凸棒土、5％～10％凹凸棒土气凝胶和2％～5％的粘结剂。一方面利用热导率低的玻璃纤维可以极大提高芯材的保温效果；另一方面利用纳米棒晶凹凸棒土的鸟巢状结构，该结构使得芯材在承受外力时能够较均匀受力进而使芯材保持稳定。此外，加入层链状纳米纤维结构的凹凸棒土气凝胶使得该芯材在抗热导方面得到提升。该芯材实现了微结构孔隙分级和孔隙尺寸的调控，若将其应用到真空绝热板，可显著提高真空绝热板的结构稳定性、绝热性能，同时可大大降低真空绝热板气压敏感性，延长其服役寿命。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

所述凹凸棒土复合玻纤芯材中的玻纤为高碱玻璃纤维，平均直径8～12μm，长度10～20mm。

所述的纳米棒晶凹凸棒土是凹凸棒土以鸟巢状或柴垛状聚集的天然颗粒，颗粒直径50～70μm，纳米棒晶直径20～70nm，长度1～5μm。

所述的凹凸棒土气凝胶是以层链状聚集的纳米纤维，直径50～70μm。