微纤维玻璃棉及其制备隔热纸性能的研究

摘要

液化天然气的快速发展以及未来对该清洁能源的巨大需求，促进了LNG(LiquefiedNaturalGas)相关产业的兴起和发展。LNG运输过程中需要大量的LNG储罐，这种储罐采用高真空多层绝热的方式进行低温隔热，多层绝热结构中的微纤维玻璃棉隔热纸对整体绝热性能起着至关重要的作用。
　　本论文通过研究分析微纤维玻璃棉的性质，微纤维玻璃棉成纸性能以及制备的隔热纸的导热系数，比较选择最优的微纤维玻璃棉，制备隔热性能更好的隔热纸。
　　利用Morfi纤维质量分析仪对微纤维玻璃棉进行研究，分析得出，不同微纤维玻璃棉纤维的算数平均长度介于0.426mm～0.459mm之间，平均长度加权长度介于0.58mm～0.65mm之间，平均宽度介于8.6μm～13.0μm，平均粗度为0.5091mg/100m～0.8539mg/100m，纤维扭结角在133°～138°之间。另外，扭结纤维所占比例为11.5％～18.7％，卷曲纤维比例为16.1％～18％，与其它纤维相比，BM-3微纤维玻璃棉扭结程度较小，卷曲程度较大，成纸后纤维之间交织更加紧密，能够更好的阻止热量的传递，隔热效果更好。
　　对微纤维玻璃棉进行疏解研究得出，疏解转数增加，打浆度先增大后趋于平稳，5000r为转折点，主要是因为疏解过程中对纤维的切断造成了短纤维数量的增加，进而引起打浆度的变化。
　　通过湿法造纸工艺进行抄纸研究得出，疏解转数增加对隔热纸定量影响不大，厚度有所下降。透气度和抗张强度的测定主要针对定量较高的微纤维玻璃棉纸，疏解转数增加，手抄片透气度不断减小，抗张强度先增大后变小，7000r左右时最大。不同微纤维玻璃棉纸的抗张强度基本大小为:BM-6＞BM-5＞BM-3＞BM-4＞BM-1＞BM-2，低温处理后微纤维玻璃棉纸的抗张强度整体上有所下降。
　　利用IMDRY3001-Ⅶ型双平板导热系数测定仪对微纤维玻璃棉隔热纸进行导热系数的比较研究，分析得出导热系数会受到环境温度的影响。低温环境下，BM-3制备的微纤维玻璃棉纸导热系数最小，疏解转数增加，BM-1和BM-3两种隔热纸的导热系数先增大，在10000r以后趋于平稳，另外四种隔热纸的导热系数变化不大;不同温度下，温度升高，BM-1和BM-3隔热纸的导热系数增幅较小，其导热系数在0.029W·(m·K)-1～0.031W·(m·K)-1之间，另外四种隔热纸的导热系数变化显著，增幅近36％。因此，最佳的微纤维玻璃棉纸生产原料为BM-3纤维。
　　通过对不同多孔性填料的添加进行研究，分析结果得出，与sz-1相比，yzz-1的堆积密度和导热系数都小。填料的添加均能造成微纤维玻璃棉纸的导热系数下降，yzz-1效果更好，原因是填料的多孔性结构使得热量传递的路线变长，能够起到阻热的作用;随着不同填料添加比例的增加，不同隔热纸的导热系数呈现相同的变化规律，在添加比例为30％时，微纤维玻璃棉隔热纸的导热系数最小。

目录

摘要

1 绪论

1．1 LNG简介及LNG产业发展现状

1．2 LNG低温运输储罐

1．3 高真空多层绝热

1．4 玻璃纤维及微纤维玻璃棉研究现状

1．5 本课题研究的意义及主要研究内容

2 微纤维玻璃棉的纤维质量分析

2．1 实验原料及仪器

2．2 实验方法

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 微纤维玻璃棉纤维质量分析

2．3．2 微纤维玻璃棉纤维形态分析

2．3．3 微纤维玻璃棉各指标的区间分布

2．3．4 疏解转数对微纤维玻璃棉打浆度的影响

2．3．5 不同转数下微纤维玻璃棉微观状态的变化

2．4 小结

3 微纤维玻璃棉成纸性能研究

3．1 实验原料及仪器

3．2 实验方法

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 转数对低定量微纤维纸抄造性能的影响

3．3．2 转数对高定量微纤维玻璃棉纸抄造性能的影响

3．3．3 隔热纸抗张强度的研究

3．3．4 微纤维玻璃棉纸SEM观察

3．4 小结

4 微纤维玻璃棉纸隔热性能研究

4．1 实验原料及仪器

4．2 导热系数测定仪

4．3 实验方法

4．4 实验结果与讨论

4．4．1 低温环境下不同种类微纤维玻璃棉纸导热系数的研究

4．4．2 不同温度对微纤维玻璃棉导热系数的影响

4．5 小结

5 填料对微纤维玻璃棉纸隔热性能的影响

5．1 实验原料及仪器

5．2 实验方法

5．3 实验结果与讨论

5．3．1 不同填料基本性能参数研究

5．3．2 填料的添加对微纤维玻璃棉纸的影响

5．4 小结

6 结论

6．1 本论文的主要结论

6．2 本论文的创新之处

6．3 对未来工作的建议

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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