一种碳纤维‑高炉矿渣棉及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106987927A(43)申请公布日2017.07.28(21)申请号201710280483.9C03B37/00(2006.01)(22)申请日2017.04.26D06M101/28(2006.01)(71)申请人阜阳市鑫源建材有限公司地址236000安徽省阜阳市颍泉区循环经济园区(72)发明人邵兵朱长胜李成才徐征柳金强杜光辉(74)专利代理机构安徽合肥华信知识产权代理有限公司34112代理人方琦(51)Int.Cl.D01F9/22(2006.01)D01F1/10(2006.01)D06M15/647(2006.01)D06M13/368(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种碳纤维-高炉矿渣棉及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种碳纤维-高炉矿渣棉，利用熔融高炉矿渣作为生产碳纤维的热介质，实现了高炉矿渣显热的有效利用，降低了碳纤维的生产成本，在制备过程中为了提高碳纤维的产率，利用表面处理剂对前体纤维进行预处理后再预氧化，对前体纤维形成有效的保护，同时为了提高纤维的碳化率，利用调质剂对熔融矿渣进行调质处理后，在氮气氛围下对前体纤维预氧体进行低温碳化处理，最后再升温进行高温碳化处理，获得了具有较高产率的碳纤维，其与矿渣混合成纤制成的纤维棉在力学性能比传统的矿渣纤维棉更强，在电、磁、热等方面也有独特的性能，应用范围更为广阔，实现了矿渣棉的高值化应用，实现了碳纤维的有效掺杂。CN106987927ACN106987927A权利要求书1/1页1.一种碳纤维-高炉矿渣棉，其特征在于，该高炉矿渣棉中含有0.1-10%的碳纤维。2.如权利要求1所述的一种高炉矿渣-碳纤维棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备碳系纤维前体纤维预氧体：将碳系纤维前体纤维浸入表面处理剂中改性处理5-10min后送入预氧化炉中，在150-300℃条件下预氧化处理20-35min，即得；（2）高炉矿渣调质：将冶炼过程中产生的熔融矿渣直接引入调质炉中，加入调质剂，调质处理30-50min；（3）混料成纤：将步骤（2）所得物料输送入旋窑炉中，通入氮气，温度控制在500-800℃，达到设定温度后从进料口送入碳系纤维前体纤维预氧体，搅拌反应10-15min后升温至1100-1500℃，达到设定温度后继续搅拌反应1-5min，随后将熔料引入四辊离心机中拉丝，形成的纤维在鼓风机和集棉引风机作用下进入沉降室，最后将收集到的矿棉经压缩成型、包装入库后即得。3.如权利要求2所述的一种高炉矿渣-碳纤维棉的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中的碳系纤维前体纤维为聚丙烯腈纤维。4.如权利要求2所述的一种高炉矿渣-碳纤维棉的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中的表面处理剂是由1-5%三乙醇胺、10-20%聚醚改性硅油、余量的水配制而成。5.如权利要求2所述的一种高炉矿渣-碳纤维棉的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中的调质剂为铝灰、铁尾矿按照1:5的重量份配制而成。6.如权利要求2所述的一种高炉矿渣-碳纤维棉的制备方法，其特征在于，所述的碳系纤维前体纤维预氧体与熔融矿渣的重量比为1:5-10。2CN106987927A说明书1/3页一种碳纤维-高炉矿渣棉及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及高炉矿渣应用技术领域，具体涉及一种碳纤维-高炉矿渣棉及其制备方法。背景技术[0002]碳纤维作为一种新型无机材料，具有高比强度、高比模量、耐酸、耐高温、耐疲劳、抗辐射、导电、导热、减震、降噪等一系列优良性能，是一种高性能、高经济价值的增强纤维，在先进复合材料中被广泛使用。碳纤维的制备过程主要有制备纺丝原液、纺丝、预氧化、高温碳化等几个步骤，其中高温碳化过程中的温度上千度，还需要惰性气体的保护，在实际生产过程中设备造价和能耗极高，也是制约着碳纤维大量生产的因素。[0003]矿渣棉纤维是以矿渣为原料，经重熔、成纤制成的棉状纤维，具有体积密度小、导热系数低、吸声性能好、不燃、耐热、抗冻、耐腐蚀、不怕虫蛀、价格低廉等特性，目前在建筑和工业等领域中被广泛用做保温、隔热、吸声、填充材料，附加值低，导致产能过剩，经济效益下滑严重，急需进一步改善其性能，拓宽使用范围。传统生产矿渣棉的工序中多采用冷渣二次熔化技术，能耗极大，没有将液态渣显热充分利用。发明内容[0004]本发明旨在充分利用高炉矿渣的显热，并改善矿渣棉的综合性能，提供一种碳纤维-高炉矿渣棉及其制备方法。[0005]本发明是通过以下技术方案实现的：一种碳纤维-高炉矿渣棉，该高炉矿渣棉中含有0.1-10%的碳纤维。[0006]所述的一种高炉矿渣-碳纤维棉的制备方法，包括以下步骤：（1）制备碳系纤维前体纤维预氧体：将碳系纤维前体