[发明专利]一种无机纤维复合泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无机纤维复合泡沫材料及其制备方法，属于无机纤维复合材料及吸音隔热材料技术领域，解决了目前无机、纤维基吸音隔热复合材料成型困难、脆性大、压缩性差、存在健康风险和宽频低吸音、重量大、保温隔热差、易燃等技术问题。本发明公开的一种无机纤维复合泡沫材料的制备方法，采用玄武岩纤维为骨架，通过温度诱导聚乙烯醇纤维在复合泡沫制备过程中产生形态变化，将开孔材料转化为可调的半开孔材料，克服目前无机、纤维基吸音隔热材料成型困难、脆性大、压缩性差、存在健康风险和宽频低吸音、重量大、保温隔热差、易燃等问题；本发明制备工艺简单易行、绿色环保、易于扩展，拓展了高性能玄武岩纤维在吸音隔热及结构减重领域应用。

技术领域

本发明属于无机纤维复合材料及吸音隔热材料技术领域，具体涉及一种无机纤维复合泡沫材料及其制备方法。

背景技术

纤维基多孔泡沫材料由于其成本低、质轻、且孔隙率高等优异性能一直受到学术界和工业界的关注并被广泛研究。这些多孔材料大多具有相互连接规则或不规则的开孔、半闭孔和闭孔结构，因而在保温隔热、吸音降噪、药物输送、包装、油水分离等诸多领域具有广阔的应用潜力。其中，无机纤维泡沫材料因其优良的强度和耐温性能，且导热系数小、防火、防潮、耐腐蚀和价格低廉等优点，在吸音降噪、保温隔热领域受到越来越多的关注。得益于声热能在纤维基开孔材料内部孔隙内的粘滞损失和热转化，传统无机吸音隔热陶瓷纤维和石棉纤维展现出良好的耐高低温、吸音降噪等性能，但材料成型困难、脆性大、压缩性差、宽频低吸音、密度大、保温隔热差、易燃等缺陷，难以满足对高性能吸音隔热产品的使用需求。

玄武岩纤维是一种优良的无机纤维材料，主要成分为SiO₂和Al₂O₃，突出的高模、高强、耐温性好、优良的耐化学稳定性、吸音性能及电绝缘性能，使其作为一种低成本、高性能的“二十一世纪的绿色工业材料”，并用于吸音阻燃材料。但玄武岩由于其生产过程中液体表面张力的存在，造成玄武岩纤维表面光滑，亲水性差，易引起水分子的极化，使纤维表面带负电，进而导致纤维间产生静电，相互缠绕、难以分散，造成与基体界面差的结合力，限制了材料在多领域的进一步应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无机纤维复合泡沫材料及其制备方法，用以解决目前无机、纤维基吸音隔热复合材料成型困难、脆性大、压缩性差、存在健康风险和宽频低吸音、重量大、保温隔热差、易燃等技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种无机纤维复合泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将玄武岩纤维进行热处理，得到热处理后的玄武岩纤维；将热处理后的玄武岩纤维、浓硫酸和过氧化氢进行混合处理，处理后得到酸处理的玄武岩纤维；将酸处理的玄武岩纤维洗涤、烘干后，得到改性玄武岩纤维；

S2：将改性玄武岩纤维进行疏解分散处理、抽滤、脱水后，得到玄武岩纤维浆料；将玄武岩纤维浆料和聚乙烯醇纤维混合，发泡后得到混合浆料A；将混合浆料A和十水四硼酸钠溶液混合，得到混合溶液，调节混合溶液的pH值后进行搅拌，得到混合浆料B；

S3：将混合浆料B和表面活性剂混合，鼓泡后得到泡沫浆料C；将泡沫浆料C进行发泡后，得到泡沫材料预制体D；将泡沫材料预制体D进行干燥后得到无机纤维复合泡沫材料。

进一步地，S1中，所述热处理的方式是煅烧，煅烧的温度为300～400℃，煅烧的时间为1～3h；所述洗涤是采用去离子水进行洗涤，直至洗涤得到的洗涤液为中性；所述烘干是在烘箱中进行，所述烘干的温度为85～125℃，所述烘干的时间为0.5～3h。

进一步地，S1中，所述玄武岩纤维、浓硫酸和过氧化氢的用量比为(1～50g)g：(7～210)mL：(3～90)mL；所述混合处理的温度为60～95℃；所述浓硫酸的浓度为1～4mol/L。