一種碳纖維廢料為增強(qiáng)項(xiàng)的發(fā)泡石膏復(fù)合保溫材料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高性能發(fā)泡石膏復(fù)合保溫材料的生產(chǎn)技術(shù)，可用于節(jié)能建筑的外墻保溫，屬于建筑材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源危機(jī)的降臨以及人們對綠色發(fā)展觀念的轉(zhuǎn)變，節(jié)能建筑技術(shù)成為新型建筑技術(shù)的發(fā)展方向。有機(jī)及無機(jī)墻體保溫材料是節(jié)能建筑重要的材料之一，然而近幾年因有機(jī)墻體保溫材料燃燒引發(fā)火災(zāi)的接連發(fā)生，致使防火型墻體保溫材料成為保溫材料的新寵兒。無機(jī)保溫材料較有機(jī)保溫材料而言，具有防火性好、阻燃性強(qiáng)、與基層墻體粘結(jié)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，可很好的滿足墻體保溫材料的要求，具有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景；
發(fā)泡石膏復(fù)合保溫材料本身有大量氣孔的存在，因此具有良好的保溫效果和隔音效果。經(jīng)測定，石膏的保溫特性比磚瓦、砂漿抹面、混凝土等建筑材料優(yōu)越很多。容重為300g/cm3的石膏板隔音效果能達(dá)到20dB，因此，石膏砲塊廣泛引用于高度公路、地下建筑物等的隔音板；
另外，由于石膏制品本身還有將近20%左右的水，在遇火情可以形成水霧延緩火勢的蔓延，且經(jīng)國家對空心石膏砲塊的檢測表明，該材料作為墻體保溫材料的耐火性能為A級，隔熱能力也都比一般的建筑材料優(yōu)異?？梢宰鳛榫哂辛己梅阑鹦阅艿膲w材料；
發(fā)泡石膏保溫材料的一個(gè)缺點(diǎn)是力學(xué)強(qiáng)度較低。為提高其力學(xué)強(qiáng)度，現(xiàn)在建筑上一般是添加各種纖維作為增強(qiáng)材料制成發(fā)泡石膏復(fù)合保溫材料，目前研宄的增強(qiáng)纖維包括植物纖維，玻璃纖維，玄武巖纖維，化學(xué)纖維等；
碳纖維具有極好的力學(xué)性能、抗疲勞性、耐腐蝕性等，并且其導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小，纖維的密度低，具備優(yōu)良的化學(xué)和物理性質(zhì)，使其很多復(fù)合材料中充當(dāng)增強(qiáng)體，改變材料的各項(xiàng)性能。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在航空航天、交通運(yùn)輸、電子工業(yè)、土木建筑等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用；
然而，直接使用碳纖維作為發(fā)泡石膏復(fù)合保溫材料的增強(qiáng)纖維由于價(jià)格原因致使復(fù)合材料成本過高，限制了其使用范圍；
在碳纖維生產(chǎn)過程中，不可避免地要出現(xiàn)性能指標(biāo)達(dá)不到要求的不合格產(chǎn)品，這些殘次品不能進(jìn)入正常的市場，一般都是作為廢物堆積在倉庫或者以極低的價(jià)格用于其他領(lǐng)域。碳纖維生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的不合格產(chǎn)品的處理問題是每一個(gè)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)急需解決的問題之一；
本發(fā)明給出的就是一種把碳纖維生產(chǎn)企業(yè)廢棄的不合格碳纖維經(jīng)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砗笥糜诎l(fā)泡石膏復(fù)合保溫材料的技術(shù)。其特點(diǎn)是以低廉的成本生產(chǎn)用于建筑材料的高性能發(fā)泡石膏復(fù)合保溫材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是一種將碳纖維生產(chǎn)過程產(chǎn)生的不合格碳纖維經(jīng)表面處理后用于發(fā)泡石膏復(fù)合保溫材料的技術(shù)；
未經(jīng)表面處理的不合格碳纖維一般與石膏的相容性不好，直接使用導(dǎo)致碳纖維不能與石膏很好結(jié)合，不能充分發(fā)揮碳纖維的性能。所以本發(fā)明首先要對碳纖維進(jìn)行表面處理；本發(fā)明的具體方法是:首先將碳纖維生產(chǎn)中碳化過程產(chǎn)生的不合格碳絲切割成長度2-5mm的短絲，加入5%的堿液洗滌。洗滌后的廢碳絲加入反應(yīng)釜中，按1:5的比例加入20%硝酸，100°C下處理4小時(shí)。離心脫除處理液，用水洗滌至中性后加入5%氨水溶液中攪拌I小時(shí)，離心除去氨水溶液，用水洗滌至中性即得表面處理后的廢碳絲；
取一定量的經(jīng)表面處理后的廢碳絲(8份)，石膏粉90份，硫酸鋁(8份)，碳酸鈣(6份)，硬脂酸鈣(2份)，檸檬酸混合(0.05份)，然后加入一定量的水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷肽＞咧?，加溫至一定溫度固化I小時(shí)，室溫放置12小時(shí)后脫模，室溫條件下養(yǎng)護(hù)7天后即得到可用于外墻保溫材料的發(fā)泡石膏復(fù)合保溫板。這種保溫板的容重可達(dá)150-400Kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.045ff/m.k左右，可以取代現(xiàn)在廣泛使用的苯板保溫材料；
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過利用碳纖維生產(chǎn)中的不合格產(chǎn)品，得到一種力學(xué)性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的石膏復(fù)合材料，同時(shí)解決了碳纖維生產(chǎn)中不合格產(chǎn)品的綜合利用問題。
【具體實(shí)施方式】
[0004]【具體實(shí)施方式】一
首先將碳纖維生產(chǎn)中碳化過程產(chǎn)生的不合格碳絲切割成長度2-5mm的短絲，加入5%的堿液洗滌。洗滌后的廢碳絲加入反應(yīng)釜中，按1:5的比例加入20%硝酸，100 °C下處理4小時(shí)。離心脫除處理液，用水洗滌至中性后加入5%氨水溶液中攪拌I小時(shí)，離心除去氨水溶液，用水洗滌至中性即得表面處理后的廢碳絲；
取經(jīng)表面處理后的廢碳絲10份，與石膏粉90份，硫酸鋁8份，碳酸鈣6份，硬脂酸鈣2份，檸檬酸0.05份混合，然后加入70份水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷肽＞咧?，加溫?0°C固化I小時(shí)，室溫放置12小時(shí)后脫模，室溫條件下養(yǎng)護(hù)7天后測定其容重，導(dǎo)熱系數(shù)和力學(xué)性能；
按上述條件制得的試樣容重為300kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.045ff/m.k，抗折強(qiáng)度1.25MPa，抗壓強(qiáng)度1.8MPa ；
【具體實(shí)施方式】二
按實(shí)施方式一所述方法，只是將廢碳絲的用量改為2份，其余操作條件與實(shí)施方式一相同。按上述條件制得的試樣容重為340kg/m3，抗折強(qiáng)度0.65MPa，抗壓強(qiáng)度1.0MPa ；
【具體實(shí)施方式】三
按實(shí)施方式一所述方法，只是將廢碳絲的用量改為5份，其余操作條件與實(shí)施方式一相同。按上述條件制得的試樣容重為360kg/m3，抗折強(qiáng)度0.88MPa，抗壓強(qiáng)度1.2MPa ；
【具體實(shí)施方式】四
按實(shí)施方式一所述方法，只是將廢碳絲的用量改為8份，其余操作條件與實(shí)施方式一相同。按上述條件制得的試樣容重為320kg/m3，抗折強(qiáng)度0.96MPa，抗壓強(qiáng)度1.6MPa ；
【具體實(shí)施方式】五
按實(shí)施方式一所述方法，只是將廢碳絲的用量改為15份，其余操作條件與實(shí)施方式一相同。按上述條件制得的試樣容重為280kg/m3，抗折強(qiáng)度1.3MPa，抗壓強(qiáng)度1.6MPa ； 【具體實(shí)施方式】六
按實(shí)施方式一所述方法，只是將硫酸鋁的用量改為4份，其余操作條件與實(shí)施方式一相同。按上述條件制得的試樣容重為460kg/m3，抗折強(qiáng)度0.98MPa，抗壓強(qiáng)度1.6MPa ；
【具體實(shí)施方式】七
按實(shí)施方式一所述方法，只是將硫酸鋁的用量改為6份，其余操作條件與實(shí)施方式一相同。按上述條件制得的試樣容重為380kg/m3，抗折強(qiáng)度1.1MPa，抗壓強(qiáng)度1.5MPa ；
【具體實(shí)施方式】八
按實(shí)施方式一所述方法，只是將硫酸鋁的用量改為12份，其余操作條件與實(shí)施方式一相同。按上述條件制得的試樣容重為260kg/m3，抗折強(qiáng)度0.92MPa，抗壓強(qiáng)度1.4MPa ；
【具體實(shí)施方式】九
按實(shí)施方式一所述方法，只是將碳酸鈣的用量改為2份，其余操作條件與實(shí)施方式一相同。按上述條件制得的試樣容重為430kg/m3，抗折強(qiáng)度1.2MPa，抗壓強(qiáng)度1.7MPa ；
【具體實(shí)施方式】十
按實(shí)施方式一所述方法，只是將碳酸鈣的用量改為4份，其余操作條件與實(shí)施方式一相同。按上述條件制得的試樣容重為390kg/m3，抗折強(qiáng)度1.0MPa，抗壓強(qiáng)度1.4MPa ；【具體實(shí)施方式】^
按實(shí)施方式一所述方法，只是將碳酸鈣的用量改為8份，其余操作條件與實(shí)施方式一相同。按上述條件制得的試樣容重為