本發明涉及一種高強度防開裂巖棉材料的制備方法，屬于巖棉材料制備技術領域。
背景技術：
巖棉制品目前在國內得到各行各業，工業設備，建筑，船舶得到廣泛應用。巖棉相比于有機保溫材料，其所有金屬氧化物都為穩定氧化物，防火性能達到A級標準，化學成分穩定，可與建筑壽命同步生產，材料無毒、無污染，安全性能高。隨著巖棉在外墻外保溫體系中使用率提高，其施工工藝得到快速發展。
巖棉材料是以天然巖石如玄武巖、輝長巖、白云石、鐵礦石、鋁礬土等為主要原料，經2000℃高溫熔化下吹煉成絲而制成的無機質纖維，然后注入水溶性酚醛樹脂作為粘合劑，使巖棉纖維狀外裹著膠質，形成硬質纖維，最后加工壓制成工件制品。但是其作為外墻外保溫材料，所處的環境體系復雜，在外保溫系統施工過程中，強度太低、易收縮和開裂，用于外墻會滲漏甚至脫落，吸水率高，影響系統保溫效果，且施工困難。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對傳統的巖棉材料強度太低、易收縮和開裂，限制了其大規模使用的問題，提供了一種將玄武巖等制成纖維后，經酸、偶聯劑預處理，再經微生物改性后，與碳纖維在高溫下碳化，使纖維內部生長碳化硅晶須，最后經上膠等操作得到高強度防開裂巖棉材料的方法，本發明首先將玄武巖、白云石等物質進行粉碎熔融，再經分散，收集得到纖維，浸泡于鹽酸中，并加入偶聯劑，進行處理，得到預處理纖維，經酸和偶聯劑處理后的纖維，強度增加，韌性增強，接著將其與沼氣液過濾得到的濾液進行混合發酵，使纖維內部孔隙增大，
與碳纖維進行炭化，使碳化硅晶須在纖維內部生長，增加纖維的強度、韌性，減少開裂，再與甲基硅醇鈉等物質進行混合、壓制等操作，即可得到高強度防開裂巖棉材料。本發明制備的巖棉材料強度高，不易開裂和收縮，可廣泛應用于外墻等建筑領域。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：
（1）稱取4～5kg玄武巖、1～2kg白云石和700～800g焦炭，加入到粉碎機中粉碎，并過80～100目篩，收集過篩顆粒，將過篩顆粒置于感應爐中，加熱升溫至1600～1700℃后，保溫40～50min，使物料全部熔融；
（2）將熔融后的物料從出料口經鉑銠漏板流出，同時用壓縮空氣進行噴吹，使熔融物料分散成纖維，收集得到纖維，稱取400～500g得到的纖維加入到燒杯中，再加入2～3L質量分數為5%鹽酸，浸泡處理30～40min后，再加入3～5g偶聯劑KH-550，浸泡1～2h，再將浸泡后的纖維取出，得到預處理纖維；
（3）取沼氣液，過濾，收集濾液，量取3～4L濾液加入到發酵罐中，再加入上述預處理纖維，攪拌混合2～5min后，在35～45℃、120～150r/min下發酵5～6天，發酵結束，將發酵后的纖維取出，并置于滅菌箱中，在90～95℃下滅菌10～15min，再用水洗滌3～5次，除去表面的殘余菌體，得到洗凈纖維；
（4）稱取30～40g碳纖維，加入到粉碎機中粉碎15～20min后，加入到盛有2～3L水的燒杯中，再加入2～3g十二烷基苯磺酸鈉和上述洗凈纖維，攪拌浸泡1～2h后，過濾，收集濾渣，并將其置于炭化爐中，控制炭化爐溫度為1100～1200℃，保溫反應2～3h，反應結束，將碳化爐中的物料取出，得到改性纖維；
（5）按重量份數計，稱取40～50份上述改性纖維、1～2份甲基硅醇鈉、6～8份黃原膠、10～15份酚醛樹脂和30～40份水，加入到攪拌機中，攪拌混合15～20min后，將改性纖維取出，并經大型擺錘設備，使巖棉膠棉成三維布棉，再傳輸至成型機中，壓制成型，即可得到高強度防開裂巖棉材料。
本發明的的應用方法：將本發明制備的高強度防開裂巖棉材料進行切割，裁剪成厚度為30～40mm巖棉板，并將巖棉板一面刮涂膠黏劑，刮涂厚度為3～4mm，待刮涂完成后，將帶有膠黏劑一面粘貼于清理過的墻體基材上，并依次進行安裝臨時固定錨栓、粘貼質量檢修、抹面膠漿等步驟，即可完成保溫墻體的建造。經檢測，本發明制備的高強度防開裂巖棉材料抗拉強度達到9～18MPa，吸水量低于0.8kg/m2，導熱系數為0.028～0.035W/(m·K)。
本發明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發明制備的高強度防開裂巖棉材料強度高，抗拉強度達到9～18MPa，不易開裂，用于外墻不易脫落；
（2）本發明制備的高強度防開裂巖棉材料吸水量低于0.8kg/m2，導熱系數為0.028～0.035W/(m·K)，具有很好的保溫性能。
具體實施方式
首先稱取4～5kg玄武巖、1～2kg白云石和700～800g焦炭，加入到粉碎機中粉碎，并過80～100目篩，收集過篩顆粒，將過篩顆粒置于感應爐中，加熱升溫至1600～1700℃后，保溫40～50min，使物料全部熔融；將熔融后的物料從出料口經鉑銠漏板流出，同時用壓縮空氣進行噴吹，使熔融物料分散成纖維，收集得到纖維，稱取400～500g得到的纖維加入到燒杯中，再加入2～3L質量分數為5%鹽酸，浸泡處理30～40min后，再加入3～5g偶聯劑KH-550，浸泡1～2h，再將浸泡后的纖維取出，得到預處理纖維；再取沼氣液，過濾，收集濾液，量取3～4L濾液加入到發酵罐中，再加入上述預處理纖維，攪拌混合2～5min后，在35～45℃、120～150r/min下發酵5～6天，發酵結束，將發酵后的纖維取出，并置于滅菌箱中，在90～95℃下滅菌10～15min，再用水洗滌3～5次，除去表面的殘余菌體，得到洗凈纖維；稱取30～40g碳纖維，加入到粉碎機中粉碎15～20min后，加入到盛有2～3L水的燒杯中，再加入2～3g十二烷基苯磺酸鈉和上述洗凈纖維，攪拌浸泡1～2h后，過濾，收集濾渣，并將其置于炭化爐中，控制炭化爐溫度為1100～1200℃，保溫反應2～3h，反應結束，將碳化爐中的物料取出，得到改性纖維；最后按重量份數計，稱取40～50份上述改性纖維、1～2份甲基硅醇鈉、6～8份黃原膠、10～15份酚醛樹脂和30～40份水，加入到攪拌機中，攪拌混合15～20min后，將改性纖維取出，并經大型擺錘設備，使巖棉膠棉成三維布棉，再傳輸至成型機中，壓制成型，即可得到高強度防開裂巖棉材料。
實例1
首先稱取5kg玄武巖、2kg白云石和800g焦炭，加入到粉碎機中粉碎，并過100目篩，收集過篩顆粒，將過篩顆粒置于感應爐中，加熱升溫至1600℃后，保溫50min，使物料全部熔融；將熔融后的物料從出料口經鉑銠漏板流出，同時用壓縮空氣進行噴吹，使熔融物料分散成纖維，收集得到纖維，稱取500g得到的纖維加入到燒杯中，再加入3L質量分數為5%鹽酸，浸泡處理40min后，再加入5g偶聯劑KH-550，浸泡2h，再將浸泡后的纖維取出，得到預處理纖維；再取沼氣液，過濾，收集濾液，量取4L濾液加入到發酵罐中，再加入上述預處理纖維，攪拌混合5min后，在45℃、150r/min下發酵6天，發酵結束，將發酵后的纖維取出，并置于滅菌箱中，在95℃下滅菌15min，再用水洗滌5次，除去表面的殘余菌體，得到洗凈纖維；稱取40g碳纖維，加入到粉碎機中粉碎20min后，加入到盛有3L水的燒杯中，再加入3g十二烷基苯磺酸鈉和上述洗凈纖維，攪拌浸泡2h后，過濾，收集濾渣，并將其置于炭化爐中，控制炭化爐溫度為1100℃，保溫反應3h，反應結束，將碳化爐中的物料取出，得到改性纖維；最后按重量份數計，稱取50份上述改性纖維、2份甲基硅醇鈉、8份黃原膠、15份酚醛樹脂和40份水，加入到攪拌機中，攪拌混合20min后，將改性纖維取出，并經大型擺錘設備，使巖棉膠棉成三維布棉，再傳輸至成型機中，壓制成型，即可得到高強度防開裂巖棉材料。
將本發明制備的高強度防開裂巖棉材料進行切割，裁剪成厚度為30mm巖棉板，并將巖棉板一面刮涂膠黏劑，刮涂厚度為3mm，待刮涂完成后，將帶有膠黏劑一面粘貼于清理過的墻體基材上，并依次進行安裝臨時固定錨栓、粘貼質量檢修、抹面膠漿等步驟，即可完成保溫墻體的建造。經檢測，本發明制備的高強度防開裂巖棉材料抗拉強度達到18MPa，吸水量為0.7kg/m2，導熱系數為0.035W/(m·K)。
實例2
首先稱取4kg玄武巖、1kg白云石和700g焦炭，加入到粉碎機中粉碎，并過80目篩，收集過篩顆粒，將過篩顆粒置于感應爐中，加熱升溫至1650℃后，保溫4 0min，使物料全部熔融；將熔融后的物料從出料口經鉑銠漏板流出，同時用壓縮空氣進行噴吹，使熔融物料分散成纖維，收集得到纖維，稱取400g得到的纖維加入到燒杯中，再加入2L質量分數為5%鹽酸，浸泡處理30min后，再加入3g偶聯劑KH-550，浸泡1h，再將浸泡后的纖維取出，得到預處理纖維；再取沼氣液，過濾，收集濾液，量取3L濾液加入到發酵罐中，再加入上述預處理纖維，攪拌混合2min后，在35℃、120r/min下發酵5天，發酵結束，將發酵后的纖維取出，并置于滅菌箱中，在90℃下滅菌10min，再用水洗滌3次，除去表面的殘余菌體，得到洗凈纖維；稱取30～40g碳纖維，加入到粉碎機中粉碎15min后，加入到盛有2L水的燒杯中，再加入2g十二烷基苯磺酸鈉和上述洗凈纖維，攪拌浸泡1h后，過濾，收集濾渣，并將其置于炭化爐中，控制炭化爐溫度為1200℃，保溫反應2h，反應結束，將碳化爐中的物料取出，得到改性纖維；最后按重量份數計，稱取40份上述改性纖維、1份甲基硅醇鈉、6份黃原膠、10份酚醛樹脂和30份水，加入到攪拌機中，攪拌混合15min后，將改性纖維取出，并經大型擺錘設備，使巖棉膠棉成三維布棉，再傳輸至成型機中，壓制成型，即可得到高強度防開裂巖棉材料。
將本發明制備的高強度防開裂巖棉材料進行切割，裁剪成厚度為30mm巖棉板，并將巖棉板一面刮涂膠黏劑，刮涂厚度為3mm，待刮涂完成后，將帶有膠黏劑一面粘貼于清理過的墻體基材上，并依次進行安裝臨時固定錨栓、粘貼質量檢修、抹面膠漿等步驟，即可完成保溫墻體的建造。經檢測，本發明制備的高強度防開裂巖棉材料抗拉強度達到9MPa，吸水量為0.6kg/m2，導熱系數為0.028。
實例3
首先稱取4kg玄武巖、1kg白云石和750g焦炭，加入到粉碎機中粉碎，并過90目篩，收集過篩顆粒，將過篩顆粒置于感應爐中，加熱升溫至1700℃后，保溫45min，使物料全部熔融；將熔融后的物料從出料口經鉑銠漏板流出，同時用壓縮空氣進行噴吹，使熔融物料分散成纖維，收集得到纖維，稱取450g得到的纖維加入到燒杯中，再加入3L質量分數為5%鹽酸，浸泡處理35min后，再加入4g偶聯劑KH-550，浸泡2h，再將浸泡后的纖維取出，得到預處理纖維；再取沼氣液，過濾，收集濾液，量取4L濾液加入到發酵罐中，再加入上述預處理纖維，攪拌混合3min后，在40℃、130r/min下發酵6天，發酵結束，將發酵后的纖維取出，并置于滅菌箱中，在92℃下滅菌12min，再用水洗滌4次，除去表面的殘余菌體，得到洗凈纖維；稱取35g碳纖維，加入到粉碎機中粉碎17min后，加入到盛有2L水的燒杯中，再加入2g十二烷基苯磺酸鈉和上述洗凈纖維，攪拌浸泡1h后，過濾，收集濾渣，并將其置于炭化爐中，控制炭化爐溫度為1150℃，保溫反應3h，反應結束，將碳化爐中的物料取出，得到改性纖維；最后按重量份數計，稱取45份上述改性纖維、2份甲基硅醇鈉、7份黃原膠、12份酚醛樹脂和35份水，加入到攪拌機中，攪拌混合17min后，將改性纖維取出，并經大型擺錘設備，使巖棉膠棉成三維布棉，再傳輸至成型機中，壓制成型，即可得到高強度防開裂巖棉材料。
將本發明制備的高強度防開裂巖棉材料進行切割，裁剪成厚度為35mm巖棉板，并將巖棉板一面刮涂膠黏劑，刮涂厚度為4mm，待刮涂完成后，將帶有膠黏劑一面粘貼于清理過的墻體基材上，并依次進行安裝臨時固定錨栓、粘貼質量檢修、抹面膠漿等步驟，即可完成保溫墻體的建造。經檢測，本發明制備的高強度防開裂巖棉材料抗拉強度達到10MPa，吸水量低于0.7kg/m2，導熱系數為0.032W/(m·K)。