一种光固化玻璃棉毡及其制备方法与流程

1.本发明属于玻璃纤维棉改性领域，具体涉及一种光固化玻璃棉毡及其制备方法。


背景技术：

2.玻璃棉是呈玻璃态的棉状短纤维，属于矿物棉中的一个类别。玻璃棉以硅酸盐或回收玻璃为原料高温熔融后经纤维化制备而成的。玻璃棉毡是玻璃棉施加粘结剂后经过固化后得到的疏松多孔的毡状材料，广泛应用于保温和吸声领域。
3.研究表明，在玻璃棉毡容重较小的情况下，其导热系数随着容重的增加而降低，因此玻璃棉毡容重增加有利于提升保温性能。目前常见的玻璃棉毡由于使用的粘结剂硬度大，一般制备的玻璃棉毡硬度也较高，并且随着粘结剂含量的增加，玻璃棉毡的硬度也越大，保温吸声性能越差。因此，如何生产容重较高、柔软性能较好以及保温吸声性能优良的玻璃棉毡成为亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种光固化玻璃棉毡及其制备方法，能够生产容重较高、柔软性能好，并且保温吸声性能优良的玻璃棉毡。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种光固化玻璃棉毡，包括以下重量份组分：玻璃棉毡100份、柔化胶黏剂2
‑
20份；
7.所述柔化胶黏剂，包括以下重量份组分：固化树脂80
‑
90份、乳化剂12
‑
20份、光引发剂0.6
‑
1.2份、柔软剂14
‑
20份、硅溶胶3
‑
5份、软化水60
‑
80份；
8.所述固化树脂为双酚a环氧丙烯酸酯rj313，环氧丙烯酸酯具有固化速率快、耐腐蚀性强等优点；
9.所述乳化剂为水性环氧丙烯酸酯。
10.优选地，所述玻璃棉毡的玻璃纤维直径为1
‑
8μm，棉毡厚度为10
‑
30mm。
11.优选地，所述胶黏剂包括以下重量份组分：固化树脂85份、乳化剂15份、光引发剂1份、柔软剂16份、硅溶胶4份、软化水70份。
12.优选地，所述光引发剂为光引发剂tpo、光引发剂tpo
‑
l、光引发剂uv1173、光引发剂uv907、光引发剂2959中的一种或几种。
13.优选地，所述柔软剂为丁腈橡胶、丁苯橡胶、环氧树脂、聚乙烯醇、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种。
14.优选地，所述硅溶胶包括以下重量份组分：正硅酸乙酯30份、二甲基二乙氧基硅烷7份、无水乙醇80份、软化水20份、γ
‑
甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷40份。
15.优选地，包含以下制备步骤：
16.(1)合成预聚物：在干燥氮气保护下，在带有回流冷凝管的三角瓶中加入异丁烯醇聚氧乙烯醚24份、顺丁烯二酸酐质量比为1份，并加入1，4
‑
二氧六环溶剂55份，于90℃油浴条件下搅拌反应8h，然后旋转蒸发出去溶剂，即可得到聚醚型亲水性预聚物；
17.(2)制备乳化剂：在干燥氮气保护下，在装有回流冷凝管、温度计的三角瓶中加入步骤(1)中制备的预聚物50份、固化树脂9份、1，4
‑
二氧六环140份，升温至90℃，回流搅拌反应8h，然后旋转蒸发出去溶剂，可得到水性环氧丙烯酸酯自乳化剂；
18.(3)制备固化树脂乳液：按照比例将步骤(2)中得到的乳化剂、固化树脂、光引发剂和软化水，在10000r/min的条件下搅拌3min，分散均匀后得到固化树脂乳液；
19.(4)制备硅溶胶：在带冷凝回流的三口烧瓶中加入正硅酸乙酯30份、二甲基二乙氧基硅烷7份、无水乙醇80份、软化水20份、搅拌混合5min，使用稀盐酸溶液调节ph为4～5，40℃条件下水解反应1.5h，然后升温至60℃，缓慢滴加γ
‑
甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷40份，反应2h后旋转蒸发出去70％的溶剂，即可值得硅溶胶；
20.(5)制备胶黏剂：按照比例将步骤(3)中的固化树脂乳液、柔软剂、硅溶胶，常温条件下搅拌混合均匀，获得胶黏剂；
21.(6)喷洒胶黏剂：将玻璃棉毡平铺在底板上，然后按照比例将雾化后的胶黏剂均匀喷洒在玻璃棉毡表面；
22.(7)紫外光固化：在紫外光下照射30
‑
40s进行固化，即可得到光固化玻璃棉毡。
23.优选地，步骤(2)中还加入了0.1份四丁基溴化铵作为催化剂。
24.优选地，步骤(7)中选用紫外光为100w/cm的紫外灯进行照射，照射距离150mm。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
26.(1)本发明在玻璃棉毡胶黏剂中添加柔软剂，使用乳化剂对固化树脂进行乳化后，加入硅元素能够提高胶黏剂的韧性和柔软性，从而使得固化后的玻璃棉毡具有很好的卷曲性能；
27.(2)本发明采用双酚a环氧丙烯酸酯rj313作为固化树脂，环氧丙烯酸酯具有固化速率快、耐腐蚀性强等优点，与水性环氧丙烯酸酯乳化剂具有很好的乳化效果，分散均匀，玻璃棉毡的稳定性更好；
28.(3)本发明采使用雾化后的胶黏剂对玻璃棉毡进行喷雾，胶黏剂能够很好的进入玻璃纤维的空隙中，能够减少玻璃棉毡的孔隙率，提高容重，提升保温性能。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。
30.实施例1
31.一种光固化玻璃棉毡及其制备方法，采用以下方法制备而成：
32.(1)合成预聚物：在干燥氮气保护下，在带有回流冷凝管的三角瓶中加入异丁烯醇聚氧乙烯醚24份、顺丁烯二酸酐质量比为1份，并加入1，4
‑
二氧六环溶剂55份，于90℃油浴条件下搅拌反应8h，然后旋转蒸发出去溶剂，即可得到聚醚型亲水性预聚物；
33.(2)制备乳化剂：在干燥氮气保护下，在装有回流冷凝管、温度计的三角瓶中加入步骤(1)中制备的预聚物50份、固化树脂9份、1，4
‑
二氧六环140份，四丁基溴化铵0.1份，升温至90℃，回流搅拌反应8h，然后旋转蒸发出去溶剂，可得到水性环氧丙烯酸酯自乳化剂；
34.(3)制备固化树脂乳液：按照比例将步骤(2)中得到的固化树脂80份、乳化剂19份、光引发剂1.2份、软化水62份，在10000r/min的条件下搅拌3min，分散均匀后得到固化树脂
乳液；
35.(4)制备硅溶胶：在带冷凝回流的三口烧瓶中加入正硅酸乙酯30份、二甲基二乙氧基硅烷7份、无水乙醇80份、软化水20份、搅拌混合5min，使用稀盐酸溶液调节ph为4～5，40℃条件下水解反应1.5h，然后升温至60℃，缓慢滴加γ
‑
甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷40份，反应2h后旋转蒸发出去70％的溶剂，即可值得硅溶胶；
36.(5)制备胶黏剂：按照比例将步骤(3)中的固化树脂乳液150份、丁苯橡胶柔软剂19份、硅溶胶3份，常温条件下搅拌混合均匀，获得胶黏剂；
37.(6)喷洒胶黏剂：将厚度为10mm的玻璃棉毡平铺在底板上，然后按照玻璃棉毡100份、胶黏剂4份的比例，将雾化后的胶黏剂均匀喷洒在玻璃棉毡表面；
38.(7)紫外光固化：在100w/cm的紫外灯下进行照射，照射距离150mm，照射30s进行固化，即可得到光固化玻璃棉毡。
39.实施例2
40.本实施例与实施例1的区别为：
41.步骤(2)中未添加四丁基溴化铵；
42.步骤(3)中各组分的质量比为：固化树脂90份、乳化剂12份、光引发剂0.6份、软化水78份；
43.步骤(5)中各组分的质量比为：固化树脂乳液190份、丁腈橡胶柔软剂14份、硅溶胶5份；
44.步骤(6)中玻璃棉毡厚度为30mm，比例为玻璃棉毡为100份，胶凝剂为19份；
45.步骤(7)中照射时间为40s；
46.实施例3
47.本实施例与实施例1的区别为：
48.步骤(3)中各组分的质量比为：固化树脂85份、乳化剂15份、光引发剂1份、软化水70份；
49.步骤(5)中各组分的质量比为：固化树脂乳液171份、环氧树脂柔软剂16份、硅溶胶4份；
50.步骤(6)中玻璃棉毡厚度为23mm，比例为玻璃棉毡为100份，胶凝剂为12份
51.步骤(7)中照射时间为35s。
52.对比例1
53.本实施例与实施例1的区别为：
54.步骤(3)中各组分的质量比为：固化树脂85份、乳化剂15份、光引发剂1份、软化水70份；
55.步骤(5)中各组分的质量比为：固化树脂乳液171份、硅溶胶4份，未添加柔软剂；
56.步骤(6)中玻璃棉毡厚度为8mm，比例为玻璃棉毡为100份，胶凝剂为2份
57.步骤(7)中照射时间为45s。
58.对比例2
59.本实施例与实施例1的区别为：
60.步骤(2)中未添加四丁基溴化铵
61.步骤(3)中各组分的质量比为：固化树脂85份、乳化剂15份、光引发剂1份、软化水
70份；
62.步骤(5)中各组分的质量比为：固化树脂乳液171份、环氧树脂柔软剂16份，未添加硅溶胶；
63.步骤(6)中玻璃棉毡厚度为35mm，比例为玻璃棉毡为100份，胶凝剂为25份
64.步骤(7)中照射时间为25s。
65.实验例
66.选择市售厚度为20mm的普通玻璃棉毡(非柔性玻璃棉毡)，与实施例1
‑
3，对比例1
‑
2中的玻璃棉毡进行对比，分别从玻璃棉毡的容重、力学性能和柔软性能进行试验，试验结果如下：
67.(1)玻璃棉毡容重
68.分别裁剪各个处理的玻璃棉毡500
×
500mm，测定玻璃棉毡的厚度并进行称重，计算各个处理玻璃棉毡的容重，结果如下：
69.表1各个处理玻璃棉毡的容重
70.处理容重市售产品7.9kg/m3实施例18.6kg/m3实施例210.2kg/m3实施例39.5kg/m3对比例18.1kg/m3对比例210.5kg/m371.从结果可以看出，胶黏剂的喷洒量对玻璃棉毡的容重有较大影响，采用本发明实施例方案生产的玻璃棉毡容重较大。
72.(2)玻璃棉毡的的力学性能
73.选用hounsfield公司h10ks万能材料试验机，按照标准bms 8
‑
488.1节的规定采用无割口直角的方法对棉毡的强度进行测试，试样顶端和底端夹头均为25mm；
74.试样的强度值为试样主轴平行的方向上，拉伸试样直至开裂的最大力与试样厚度的比值，结果如下：
75.表2各个处理玻璃棉毡的力学性能
76.[0077][0078]
从结果可以看出，实施例1
‑
3中的玻璃棉毡撕裂强度明显高于市售产品和对比例1
‑
2的棉毡，力学性能优异。
[0079]
(3)玻璃棉毡的柔软性能
[0080]
测定各个处理玻璃毛毡的抗弯刚度和压缩率来对柔软性能进行鉴别，抗弯刚度越小，弯曲性能越好，玻璃棉毡柔性越好；反之，棉毡的抗弯刚度越大，柔性越差。棉毡的压缩率越大，柔软性越好。
[0081]
其中抗弯刚度是使用astm d5732中的测试仪进行抗弯刚度测试，试样的尺寸为25mm
×
200mm；压缩率测定，采用直径为5cm的50g砝码，置于5mm
×
55mm的试样上，测试玻璃棉毡的压缩率。测试几个处理玻璃棉毡的抗弯刚度和压缩率结果如下：
[0082]
表3各个处理玻璃棉毡的柔软性能
[0083]
处理弯曲刚度(n
·
m)压缩率(％)市售棉毡2.1025.8实施例11.5433.1实施例21.2736.9实施例30.8146.4对比例11.9321.6对比例21.7632.5
[0084]
从结果可以看出，实施例1
‑
3中的玻璃棉毡弯曲刚度较小，而压缩率较高，说明柔软性能较好。
[0085]
从表1
‑
3的结果来看，实施例1
‑
3在产品容重、力学性能和柔软性能方面均优于市售产品和对比例，其中实施例3的容重较大，力学性能和柔软性能也变现最佳，为本发明最佳实施例。
[0086]
本发明中未对具体结构做出描述的机构、组件和部件均为现有技术中已经存在的现有结构。可以从市面上直接购买得到。
[0087]
以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。