[发明专利]一种改性矿物纤维棉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性矿物纤维棉及其制备方法，具体制备工艺如下：在80～130℃下，将矿物棉的表面依次化学涂覆硅烷偶联剂、物理涂覆矿物油乳化剂和双(β‑羟乙基)椰油胺，得到本发明的改性矿物纤维棉。本发明改性矿物纤维棉的憎水性好，吸湿率小于0.2％，同时其喷吹后自然堆积密度小于45Kg/m³，可将其应用于建筑物夹缝或者顶棚等部位，其隔热、防水效果好。也可将其经过物理除渣后，添加于密封材料和耐磨擦材料中，其制品密封性能和耐磨性能好，满足市场需求。

技术领域

本发明涉及一种矿物纤维棉。具体地说是一种改性矿物纤维棉的制备方法。

背景技术

矿物纤维棉是采用天然矿石或高炉矿渣为原料，经高温熔解和离心成纤后制得。矿物纤维棉具有隔热、防火、吸声等优异性能，被广泛应用于工业民用建筑填充以及密封和摩擦材料领域。

对于建筑方面的应用，可采用喷吹技术将矿物纤维棉吹填到夹缝、隔层结构中以达到建筑的防火保温功能。而传统工艺制备的矿物纤维棉因其填充密度较大，防水和隔热效果不佳，并且容易塌落，往往导致防火保温功能的丧失。

对于矿物纤维在密封和磨擦材料中的应用，随着石棉的禁用，矿物纤维越来越受人们的关注，而传统工艺制备的矿物纤维在用于摩擦和密封材料中时不能很好的分散，与橡胶及树脂的亲和性较差，造成矿物纤维在该领域中的应用存在较大的局限性。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供了一种效果好、喷吹后自然堆积密度低的改性矿物纤维棉。本发明的另一目的是提供了该改性矿物纤维棉的制备方法及其应用。

为解决上述技术问题，本发明将矿物棉表面喷洒一定量的硅烷偶联剂和矿物油乳液，使矿物棉表面的羟基与硅烷偶联剂中的硅烷氧基相结合，使矿物纤维棉憎水性提高，机理如下所示：

(1)硅烷偶联剂RSiX3水解

RSiX₃+3H₂O→RSi(OH)₃+3HX

(2)水解后的硅烷偶联剂(即硅醇)与矿物纤维棉R'OH反应

R'OH+RSi(OH)₃→RSi(OR')₃

硅烷偶联剂水解形成硅醇，然后硅醇与矿物棉表面的羟基反应，形成较强的氢键作用力，同时各分子的硅醇又相互筛合形成网状结构的膜覆盖在矿物纤维颗粒表面，使纤维表面有机化。

然后经乳化矿物油的喷覆，使矿物棉表面进一步憎水，同时使矿物棉更蓬松，最后再涂覆一定量的双(β-羟乙基)椰油胺，提高了矿物纤维的支撑强度，进一步降低了矿物棉喷吹自然堆积密度，且不易塌落。

本发明的改性矿物纤维棉憎水性强，喷吹后自然堆积密度低，具有非常低的导热系数，将其采用喷吹方式填充在夹缝、隔层等建筑结构中具有非常好的防火保温效果，同时不吸水、不吸湿、不霉变、不塌落，耐酸耐碱，耐久性强。

另外，利用本发明得到的改性矿物纤维经物理除渣后，可以代替石棉用于密封材料和摩擦材料中。未改性的矿物纤维因其表面带有负电荷，纤维极易自身缠绕结团，难以分散，这大大限制了矿物纤维在摩擦密封领域中的应用。而本发明得到的矿物纤维，经过硅烷改性，纤维表面的极性改变，纤维不易缠绕结团，同时由原来的亲水性变成了憎水亲油，与树脂或橡胶等有机物能够牢固地结合，从而显著改善和提高了摩擦密封制品的强度等综合性能。

本发明提供了一种改性矿物纤维棉，所述改性矿物纤维棉是将矿物棉表面依次涂覆有硅烷偶联剂、矿物油和双(β-羟乙基)椰油胺，且改性矿物纤维棉的憎水性好，吸湿率小于0.2％，喷吹后自然堆积密度小于45Kg/m³。

本发明所述矿物棉包括岩棉及矿渣棉，其生产原料及产品参数如表1所示。