本发明公开了一种高强度热稳定隔热纸的制备方法，属于隔热材料制备
技术领域：
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背景技术：
：隔热材料，能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。传统绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等，新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。隔热材料分为多孔材料、热反射材料和真空材料三类。前者利用材料本身所含的孔隙隔热，因为空隙内的空气或惰性气体的导热系数很低，如泡沫材料、纤维材料等；热反射材料具有很高的反射系数，能将热量反射出去，如金、银、镍、铝箔或镀金属的聚酯、聚酰亚胺薄膜等。真空绝热材料是利用材料的内部真空达到阻隔对流来隔热。航空航天工业对所用隔热材料的重量和体积要求较为苛刻，往往还要求它兼有隔音、减振、防腐蚀等性能。各种飞行器对隔热材料的需要不尽相同。飞机座舱和驾驶舱内常用泡沫塑料、超细玻璃棉、高硅氧棉、真空隔热板来隔热。隔热材料（绝热材料）类型不同，导热系数不同。隔热材料的物质构成不同，其物理热性能也就不同；隔热机理存有区别，其导热性能或导热系数也就各有差异。即使对于同一物质构成的隔热材料，内部结构不同，或生产的控制工艺不同，导热系数的差别有时也很大。对于孔隙率较低的固体隔热材料，结晶结构的导热系数最大，微晶体结构的次之，玻璃体结构的最小。但对于孔隙率高的隔热材料，由于气体对导热系数的影响起主要作用，固体部分无论是晶态结构还是玻璃态结构，对导热系数的影响都不大。由于日光的照射，使建筑物内温度升高，必将增加空调的能耗。此外，工业厂房、活动房或临时性建筑等，在阳光下，室内温度会迅速升高，许多情况下，采用空调制冷降低室内温度的效果不佳。通过降低光照的热量进入室内，来降低室内温度，通常是最切实可行的办法。防止室内温度升高的途径主要是使室外热量(主要是阳光照射产生的热)尽可能少地传入室内，且室内热量尽可能向外散发。目前用于建筑的隔热纸主要分为阻隔型隔热纸、辐射型隔热纸以及反射型隔热纸，其中阻隔型隔热纸能防止室外热量以热传导方式进入室内，但是其透光性差。辐射型隔热纸是通过热辐射将建筑物中的热量辐射到空中，使建筑物温度降低，但是该方式隔热效率很低。反射型隔热纸，将太阳能直接反射到空中，但是会对外部造成光污染。目前隔热纸热稳定性差，容易在高强光照下老化，并且市面上大多数隔热纸强度低，韧性差，容易发生磨损或开裂现象，导致使用寿命降低。因此，发明一种热稳定性好、强度高的隔热纸对隔热材料制备
技术领域：
是很有必要的。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对目前隔热纸热稳定性差，容易在高强光照下老化，并且市面上大多数隔热纸强度低，韧性差，容易发生磨损或开裂现象，导致使用寿命降低的缺陷，提供了一种高强度热稳定隔热纸的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高强度热稳定隔热纸的制备方法为：将纸基酚醛树脂、质量分数为30%的磷酸溶液，先预热至90～100℃，软化后，随后继续加入钼酸铵、膨胀珍珠岩、木质磺酸钙、硼镁系热稳剂，搅拌分散投入铺设增韧纤维网的抄纸设备中干燥压延，控制压延压力为0.6～0.8mpa，得到高强度热稳定隔热纸；所述的增韧纤维网具体制备步骤为：（1）向水中加入膨润土、氧化铝、钛白粉、磷酸铝，搅拌分散制成悬浮浆液，向悬浮浆液中加入质量分数为20%的磷酸溶液调节悬浮浆液的ph后，加热升温至50～60℃，保温处理10～15h，得到混合浆液；（2）将高岭土研磨后过400目筛，再经高温煅烧2～4h，得到轻烧高岭土，将20～30份硅藻土、10～15份轻烧高岭土混合过400目筛，得到混合粘土，将35～50份纳米二氧化硅气凝胶、30～40份上述混合粘土、200～300份水混合得到纳米二氧化硅气凝胶浆液；（3）将混合浆液、纳米二氧化硅气凝胶浆液混合，加热至750～900℃，得到熔融料液，通过离心甩丝机制备得到增韧纤维，将增韧纤维短切成长度为40～60mm的短切纤维，通过开松梳理后铺成网，再针刺制得增韧纤维网；所述的硼镁系热稳剂具体制备步骤为：取富硼渣放入磨石机中研磨2～3h，过200目筛后放入搅拌反应釜中，加热升温至90～95℃，启动搅拌器，以400～500r/min的转速搅拌，向搅拌反应釜中加入200～250份质量分数为80%的浓硫酸，搅拌反应2～3h，过滤，控制过滤温度为80～95℃，除渣分离得到滤液，向滤液中加入150～220份质量分数为20%的双氧水，搅拌反应4～5min后，添加适量氧化镁，再进行过滤，去除氢氧化物沉淀得到二次滤液，将二次滤液放入蒸发容器中，加热升温至80～85℃，蒸发浓缩4～5h得到硼镁系热稳剂；所述的纸基酚醛树脂具体制备步骤为：将混合木浆倒入磨浆机中，打浆10～15min，得到纸浆，按重量份数计，取400～450份纸浆置于反应釜中，加入80～85份苯酚、85～90份质量分数为37%的甲醛水溶液和1～3份氢氧化钠，加热升温至70～75℃，保温反应l～2h后，烘干得到纸基酚醛树脂。所述的高强度热稳定隔热纸具体制备步骤中主要组分原料，按重量份数计，包括100～120份纸基酚醛树脂、20～30份质量分数为30%的磷酸溶液、14～16份钼酸铵、30～35份膨胀珍珠岩、8～10份木质磺酸钙、10～15份硼镁系热稳剂。所述的增韧纤维网具体制备步骤（1）中悬浮浆液各组分原料，按重量份数计，包括400～500份、70～80份膨润土、20～30份氧化铝、10～15份钛白粉、20～22份磷酸铝。所述的增韧纤维网具体制备步骤（2）中磷酸溶液调节悬浮浆液ph为5～6。所述的增韧纤维网具体制备步骤（2）中制备轻烧高岭土的轻烧温度控制为600～800℃。所述的增韧纤维网具体制备步骤（3）中混合浆液、纳米二氧化硅气凝胶浆液按体积比为3︰1。所述的硼镁系热稳剂具体制备步骤中添加适量氧化镁的作用是使混合氧化液ph为9～10。所述的纸基酚醛树脂具体制备步骤中打浆时控制混合木浆打浆度为38～40°sr。所述的纸基酚醛树脂具体制备步骤中混合木浆由质量分数为30%的落叶松木浆与质量分数为45%的烨木木浆混合得到。本发明的有益效果是：（1）本发明制备的高强度热稳定隔热纸主要材料为纸基酚醛树脂，由于酚醛树脂具有耐高温性能，酚醛树脂不仅作为纸纤维粘结剂，还能够提高纸纤维的热稳定性，保护纸纤维不被热氧老化降解，通过添加磷酸，使酚醛树脂中脂肪烃在较低温度下断链而重新链接成更稳定、残碳值更高的芳香聚合物，从而提高酚醛树脂的耐高温稳定性，此外，本发明添加的钼酸铵，在高温环境下会与酚醛树脂产生热稳定的结构，过渡金属钼以化学键的形式键合于酚醛树脂分子主链中，形成o-mo-o结构连接酚醛树脂中的苯环，由于o-mo-o键的键能远大于c-o-c键的键能，其热分解中断键所需能量较高，故能提高隔热纸中有机材料的热分解温度；（2）本发明中硼镁系热稳剂在高温环境下会分解为氧化镁与硼酸，硼酸晶体会产生晶须，晶须对酚醛树脂也有增韧作用，氧化镁也能形成耐高温的纤维，提高酚醛树脂的内部结构的高温稳定性，并进一步提高隔热纸的强度，本发明中以膨润土、氧化铝、钛白粉、磷酸铝为原料制成悬浮浆液，加入磷酸调节ph后得到混合浆液，用硅藻土和轻烧高岭土制备得到混合粘土，将混合粘土、纳米二氧化硅气凝胶混合制得纳米二氧化硅气凝胶浆液，将混合浆液、纳米二氧化硅气凝胶浆液混合加热熔融，得到熔融料液，经过甩丝，开松、针刺处理制备增韧纤维网，以增韧纤维网作为隔热纸的无机骨架，提高隔热纸的强度和冲击韧性。具体实施方式按重量份数计，向400～500份水中加入70～80份膨润土、20～30份氧化铝、10～15份钛白粉、20～22份磷酸铝，搅拌分散制成悬浮浆液，向悬浮浆液中加入质量分数为20%的磷酸溶液调节悬浮浆液的ph值至5～6，加热升温至50～60℃，保温10～15h，得到混合浆液，备用；将高岭土研磨后过400目筛，再经600～800℃的高温煅烧2～4h，得到轻烧高岭土，将20～30份硅藻土、10～15份轻烧高岭土混合过400目筛，得到混合粘土，将35～50份纳米二氧化硅气凝胶、30～40份混合粘土、200～300份水混合得到纳米二氧化硅气凝胶浆液；将备用混合浆液、上述纳米二氧化硅气凝胶浆液按体积比为3︰1混合，加热至750～900℃，得到熔融料液，通过离心甩丝机制备得到增韧纤维，将增韧纤维短切成长度为40～60mm的短切纤维，通过开松梳理后铺成网，再针刺制得增韧纤维网；取富硼渣放入磨石机中研磨2～3h，过200目筛后放入搅拌反应釜中，加热升温至90～95℃，启动搅拌器，以400～500r/min的转速搅拌，向搅拌反应釜中加入200～250份质量分数为80%的浓硫酸，搅拌反应2～3h，过滤，控制过滤温度为80～95℃，除渣分离得到滤液，向滤液中加入150～220份质量分数为20%的双氧水，搅拌反应4～5min后，添加氧化镁，使混合氧化液ph为9～10，再进行过滤，去除氢氧化物沉淀得到二次滤液，将二次滤液放入蒸发容器中，加热升温至80～85℃，蒸发浓缩4～5h得到硼镁系热稳剂，备用；将混合木浆倒入磨浆机中，打浆10～15min，控制混合木浆打浆度为38～40°sr，得到纸浆，按重量份数计，取400～450份纸浆置于反应釜中，加入80～85份苯酚、85～90份质量分数为37%的甲醛水溶液和1～3份氢氧化钠，加热升温至70～75℃，保温反应l～2h后，烘干得到纸基酚醛树脂，其中混合木浆由质量分数为30%的落叶松木浆与质量分数为45%的烨木木浆混合得到；按重量份数计，将100～120份上述纸基酚醛树脂、20～30份质量分数为30%的磷酸溶液，先预热至90～100℃，软化后，随后继续加入14～16份钼酸铵、30～35份膨胀珍珠岩、8～10份木质磺酸钙、10～15份备用硼镁系热稳剂，搅拌分散投入铺设增韧纤维网的抄纸设备中干燥压延，控制压延压力为0.6～0.8mpa，得到高强度热稳定隔热纸。实施例1增韧纤维网的制备：按重量份数计，向400份水中加入70份膨润土、20份氧化铝、10份钛白粉、20份磷酸铝，搅拌分散制成悬浮浆液，向悬浮浆液中加入质量分数为20%的磷酸溶液调节悬浮浆液的ph值至5，加热升温至50℃，保温10h，得到混合浆液，备用；将高岭土研磨后过400目筛，再经600℃的高温煅烧2h，得到轻烧高岭土，将20份硅藻土、10份轻烧高岭土混合过400目筛，得到混合粘土，将35份纳米二氧化硅气凝胶、30份混合粘土、200份水混合得到纳米二氧化硅气凝胶浆液；将备用混合浆液、上述纳米二氧化硅气凝胶浆液按体积比为3︰1混合，加热至750℃，得到熔融料液，通过离心甩丝机制备得到增韧纤维，将增韧纤维短切成长度为40mm的短切纤维，通过开松梳理后铺成网，再针刺制得增韧纤维网；硼镁系热稳剂的制备：取富硼渣放入磨石机中研磨2h，过200目筛后放入搅拌反应釜中，加热升温至90℃，启动搅拌器，以400r/min的转速搅拌，向搅拌反应釜中加入200份质量分数为80%的浓硫酸，搅拌反应2h，过滤，控制过滤温度为80℃，除渣分离得到滤液，向滤液中加入150份质量分数为20%的双氧水，搅拌反应4min后，添加氧化镁，使混合氧化液ph为9，再进行过滤，去除氢氧化物沉淀得到二次滤液，将二次滤液放入蒸发容器中，加热升温至80℃，蒸发浓缩4h得到硼镁系热稳剂，备用；高强度热稳定隔热纸的制备：将混合木浆倒入磨浆机中，打浆10min，控制混合木浆打浆度为38°sr，得到纸浆，按重量份数计，取400份纸浆置于反应釜中，加入80份苯酚、85份质量分数为37%的甲醛水溶液和1份氢氧化钠，加热升温至70℃，保温反应lh后，烘干得到纸基酚醛树脂，其中混合木浆由质量分数为30%的落叶松木浆与质量分数为45%的烨木木浆混合得到；按重量份数计，将100份上述纸基酚醛树脂、20份质量分数为30%的磷酸溶液，先预热至90℃，软化后，随后继续加入14份钼酸铵、30份膨胀珍珠岩、8份木质磺酸钙、10份备用硼镁系热稳剂，搅拌分散投入铺设增韧纤维网的抄纸设备中干燥压延，控制压延压力为0.6mpa，得到高强度热稳定隔热纸。实施例2增韧纤维网的制备：按重量份数计，向450份水中加入75份膨润土、25份氧化铝、12份钛白粉、21份磷酸铝，搅拌分散制成悬浮浆液，向悬浮浆液中加入质量分数为20%的磷酸溶液调节悬浮浆液的ph值至5，加热升温至55℃，保温12h，得到混合浆液，备用；将高岭土研磨后过400目筛，再经700℃的高温煅烧3h，得到轻烧高岭土，将25份硅藻土、12份轻烧高岭土混合过400目筛，得到混合粘土，将45份纳米二氧化硅气凝胶、35份混合粘土、250份水混合得到纳米二氧化硅气凝胶浆液；将备用混合浆液、上述纳米二氧化硅气凝胶浆液按体积比为3︰1混合，加热至850℃，得到熔融料液，通过离心甩丝机制备得到增韧纤维，将增韧纤维短切成长度为50mm的短切纤维，通过开松梳理后铺成网，再针刺制得增韧纤维网；硼镁系热稳剂的制备：取富硼渣放入磨石机中研磨2.5h，过200目筛后放入搅拌反应釜中，加热升温至92℃，启动搅拌器，以450r/min的转速搅拌，向搅拌反应釜中加入220份质量分数为80%的浓硫酸，搅拌反应2.5h，过滤，控制过滤温度为90℃，除渣分离得到滤液，向滤液中加入200份质量分数为20%的双氧水，搅拌反应4min后，添加氧化镁，使混合氧化液ph为9，再进行过滤，去除氢氧化物沉淀得到二次滤液，将二次滤液放入蒸发容器中，加热升温至82℃，蒸发浓缩4.5h得到硼镁系热稳剂，备用；高强度热稳定隔热纸的制备：将混合木浆倒入磨浆机中，打浆12min，控制混合木浆打浆度为39°sr，得到纸浆，按重量份数计，取420份纸浆置于反应釜中，加入82份苯酚、87份质量分数为37%的甲醛水溶液和2份氢氧化钠，加热升温至72℃，保温反应1.5h后，烘干得到纸基酚醛树脂，其中混合木浆由质量分数为30%的落叶松木浆与质量分数为45%的烨木木浆混合得到；按重量份数计，将110份上述纸基酚醛树脂、25份质量分数为30%的磷酸溶液，先预热至95℃，软化后，随后继续加入15份钼酸铵、32份膨胀珍珠岩、9份木质磺酸钙、12份备用硼镁系热稳剂，搅拌分散投入铺设增韧纤维网的抄纸设备中干燥压延，控制压延压力为0.7mpa，得到高强度热稳定隔热纸。实施例3增韧纤维网的制备：按重量份数计，向500份水中加入80份膨润土、30份氧化铝、15份钛白粉、22份磷酸铝，搅拌分散制成悬浮浆液，向悬浮浆液中加入质量分数为20%的磷酸溶液调节悬浮浆液的ph值至6，加热升温至60℃，保温15h，得到混合浆液，备用；将高岭土研磨后过400目筛，再经800℃的高温煅烧4h，得到轻烧高岭土，将30份硅藻土、15份轻烧高岭土混合过400目筛，得到混合粘土，将50份纳米二氧化硅气凝胶、40份混合粘土、300份水混合得到纳米二氧化硅气凝胶浆液；将备用混合浆液、上述纳米二氧化硅气凝胶浆液按体积比为3︰1混合，加热至900℃，得到熔融料液，通过离心甩丝机制备得到增韧纤维，将增韧纤维短切成长度为60mm的短切纤维，通过开松梳理后铺成网，再针刺制得增韧纤维网；硼镁系热稳剂的制备：取富硼渣放入磨石机中研磨3h，过200目筛后放入搅拌反应釜中，加热升温至95℃，启动搅拌器，以500r/min的转速搅拌，向搅拌反应釜中加入250份质量分数为80%的浓硫酸，搅拌反应3h，过滤，控制过滤温度为95℃，除渣分离得到滤液，向滤液中加入220份质量分数为20%的双氧水，搅拌反应5min后，添加氧化镁，使混合氧化液ph为10，再进行过滤，去除氢氧化物沉淀得到二次滤液，将二次滤液放入蒸发容器中，加热升温至85℃，蒸发浓缩5h得到硼镁系热稳剂，备用；高强度热稳定隔热纸的制备：将混合木浆倒入磨浆机中，打浆15min，控制混合木浆打浆度为40°sr，得到纸浆，按重量份数计，取450份纸浆置于反应釜中，加入85份苯酚、90份质量分数为37%的甲醛水溶液和3份氢氧化钠，加热升温至75℃，保温反应2h后，烘干得到纸基酚醛树脂，其中混合木浆由质量分数为30%的落叶松木浆与质量分数为45%的烨木木浆混合得到；按重量份数计，将120份上述纸基酚醛树脂、30份质量分数为30%的磷酸溶液，先预热至100℃，软化后，随后继续加入16份钼酸铵、35份膨胀珍珠岩、10份木质磺酸钙、15份备用硼镁系热稳剂，搅拌分散投入铺设增韧纤维网的抄纸设备中干燥压延，控制压延压力为0.8mpa，得到高强度热稳定隔热纸。对比例1：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是普通的纸基酚醛树脂代替本发明的纸基酚醛树脂。对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少硼镁系热稳剂。对比例3：沈阳某公司生产的高强度热稳定隔热纸。导热系数测试按gb/t10295-2008采用导热系数测试仪进行检测。压缩强度测试采用威申科技pys-02压缩强度测试仪进行检测。耐热性测试：将实施例和对比例制备而成的隔热纸分别进行常温的耐破强度测试以及105℃高温时的耐破强度测试，强度测试方法采用市售强度测试仪器进行。热稳定性：将实施例和对比例制备而成的隔热纸放置于高强光照射下48h，观察纸张变化情况。表1：隔热纸性能测定结果检测项目实例1实例2实例3对比例1对比例2对比例3导热系数（w/m·k）0.0190.0180.0150.0240.0220.021压缩强度（mpa）3.33.43.62.31.92.5耐破强度（n/m）（室温）132134137108103110耐破强度（n/m）（105℃高温）109114121827084热稳定性无变化无变化无变化起皱、开裂起皱、开裂起皱、开裂综合上述，从表1可以看出本发明的隔热纸强度高、韧性好，压缩强度和耐破强度高，不易磨损开裂，导热系数低，隔热性好，高温下耐破强度高，高强度光照射后纸张未发生变化，具有广阔应用前景。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，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。当前第1页12