一种超高厚氧化铝纤维毯的制备方法及针刺系统

本发明涉及一种超高厚氧化铝纤维毯的制备方法及针刺系统，属于耐火纤维材料。背景技术：1、耐火纤维材料具有众多特殊属性，耐高温、质量轻、隔热性能极佳、热容低、延伸性好、有较强的稳定性，能在中性、氧化气氛下长期使用。氧化铝纤维毯是由耐火材料氧化铝纤维制备而成，其广泛应用于化工产业、建筑行业、电子行业，航空航天业、军工业耐火隔热领域，常采用喷吹或挤出成型的生产工艺，经针刺、热定型、打卷等工序制成，需要确保产品纤维直径均匀、渣球含量低、厚度均匀。2、目前已有氧化铝纤维毯的制备方法，如专利cn111270411b通过将特定含水率的前驱体纤维在特定的温度和湿度下进行养护处理，在保证纤维内部含水率的情况下，保证了纤维具有更高的强度，减少了纤维与纤维间的阻力，从而可在不添加任何润滑脂的情况下，实现前驱体纤维坯针刺交织定型成毯，然而该方法存在纤维较粗，强力较低的问题。3、静电纺丝是均匀制备纳微米纤维最为有效的方式，但是纺丝产量低，不易于批量生产。传统生产工艺为保证纤维毯的一定均匀性和低损伤，只能生产6～30mm厚的氧化铝纤维毯，无法直接形成高厚组织；想要形成高厚组织的氧化铝纤维毯，需要操作人员使用组块加工设备对纤维毯进行重复堆砌、预压缩和折叠，以特定尺寸进行加工制作，保证折叠块间形成无缝隙的整体，才能最终得到需要的厚度，而这会对纤维造成了不可逆的损伤，效率降低且自动生产化减弱，不能满足日益增长的生产需求。4、由于现有氧化铝纤维毯的生产工艺存在连续化程度较低；制备氧化铝纤维毯存在成型过程中纤维损伤大，整体强度降低等问题，因此难以连续化生产超高厚的氧化铝纤维毯。技术实现思路1、为了解决以上存在的一种或多种问题，本发明提供一种超高厚氧化铝纤维毯的制备方法及针刺系统，结合静电溶吹纺丝和叠刺装置的设置，能够快速生产柔韧性、均匀性好的纤维网；一体化的连续设备形成超高厚氧化铝纤维毯，极大简化了超高厚氧化铝纤维毯的生产流程，提高了生产效率。2、本发明的第一个目的是提供一种超高厚氧化铝纤维毯针刺系统，包括静电溶吹装置、铺网装置、高温烧结装置、喷胶柔顺装置、热风烘干装置、交叉铺网装置、压缩预刺装置、叠刺装置和输网装置；各装置依次排布并通过输网装置连接；静电溶吹装置数量为两个，用于将铝溶胶纺丝液在铺网装置上形成纤维网，两个静电溶吹装置之间分别具有一定间距，并通过隔板分隔开来保证装置内不同的温湿度；铺网装置用于铺设纤维网，纤维网通过输网装置依次通过高温烧结装置、喷胶柔顺装置、热风烘干装置、交叉铺网装置、压缩预刺装置和叠刺装置；高温烧结装置用于纤维烧制成型，喷胶柔顺装置用于柔顺纤维，减少纤维在后续针刺中的变形；热风烘干装置用于干燥喷胶；交叉铺网装置用于将成型纤维网初步层叠以便于进行压缩预刺；压缩预刺装置用于初步针刺，提高纤维网的密度；叠刺装置用于将纤维网针刺形成超高厚氧化铝纤维毯。3、在一种实施方式中，所述静电溶吹装置数量为两个。4、在一种实施方式中，所述静电溶吹装置之间分别具有一定间距，并通过隔板分隔开来保证装置内不同的温湿度，控制湿度在10～20％rh。5、在一种实施方式中，所述输网装置包括输送网带和传动机构。6、在一种实施方式中，所述输网装置的输送速度为0.1m/s～0.3m/s。7、在一种实施方式中，所述输网装置的输送速度为0.2m/s。8、在一种实施方式中，所述静电溶吹装置包括电压场发生装置和喷丝板；其中，喷丝板包括进料口，进气口，喷丝口和喷气口组成；进料口与喷丝口连通，喷气口于进气口连通，喷气口环绕在喷丝口外部；电压场发生装置用于产生电场力，电场力的方向与液体表面张力的作用方向相反。9、在一种实施方式中，所述静电溶吹装置的纺丝过程为：在喷丝口和输网装置上方施加一定的电压场，纺丝溶液从喷丝口流出，位于喷丝口上方的吹风口喷吹出气流，纺丝溶液在电压场和气流的协同作用下形成纤维，沉积在输网装置上形成纤维网。10、在一种实施方式中，所述静电溶吹装置的电压为85kv。11、在一种实施方式中，所述静电溶吹装置的风速为0.05～1m·pa。12、在一种实施方式中，所述静电溶吹装置的风速为0.05m·pa。13、在一种实施方式中，所述静电溶吹装置喷出纤维的直径为5～7μm，纤维网渣球率≤0.5％14、在一种实施方式中，所述铺网装置的运动速度为0.2m/s～0.4m/s。15、在一种实施方式中，所述铺网装置的运动速度为0.2m/s。16、在一种实施方式中，所述高温烧结装置的烧结温度为1000～1200℃。17、在一种实施方式中，所述喷胶柔顺装置采用短纤浸润剂，所述喷胶装置与所述输送装置的出口高度间距为0.3m。18、在一种实施方式中，所述喷胶柔顺装置的流速为1l/min～1.5l/min。19、在一种实施方式中，所述喷胶柔顺装置的流速为1l/min。20、在一种实施方式中，所述热风烘干装置的烘干温度为110℃～120℃。21、在一种实施方式中，所述热风烘干装置的烘干温度为110℃。22、在一种实施方式中，所述交叉铺网装置的数量为1～2个。23、在一种实施方式中，所述交叉铺网装置的数量为1个。24、在一种实施方式中，所述交叉铺网装置的移动铺网速度为0.3～0.5m/s。25、在一种实施方式中，所述交叉铺网装置的移动铺网速度为0.3m/s。26、在一种实施方式中，所述压缩预刺装置的针刺方式为垂直针刺。27、在一种实施方式中，所述压缩预刺装置的针刺密度为20针/cm2～40针/cm2。28、在一种实施方式中，所述压缩预刺装置的针刺密度为30针/cm2。29、在一种实施方式中，所述压缩预刺装置的针刺频率为15次/min～25次/min。30、在一种实施方式中，所述压缩预刺装置的针刺频率为25次/min。31、在一种实施方式中，所述压缩预刺装置产出的网胎厚度为3～4mm。32、在一种实施方式中，所述叠刺装置包括放卷机构、输网机构和针刺机构，所述放卷机构位于针刺机构两侧，输网机构在放卷机构和针刺机构下方，所述放卷机构与输网机构的第一高度间距为1～2m。33、在一种实施方式中，所述的针刺机构包括连接柱，针刺板，输网板和输网装置传动轴，针刺板由连接柱控制上下移动，连接柱和输网装置传动轴由控制电机直接控制。34、在一种实施方式中，所述叠刺装置的针刺方式为垂直针刺。35、在一种实施方式中，所述叠刺装置的针刺密度为20针/cm2～40针/cm2。36、在一种实施方式中，所述叠刺装置的针刺密度为25针/cm2。37、在一种实施方式中，所述叠刺装置的针刺频率为30次/min～50次/min。38、在一种实施方式中，所述叠刺装置的针刺频率为40次/min。39、在一种实施方式中，所述叠刺装置的步进量为5～20mm。40、在一种实施方式中，所述叠刺装置的步进量为10mm。41、在一种实施方式中，所述叠刺装置开始针刺的初始纤维网层数为2～3层。42、在一种实施方式中，所述叠刺装置开始针刺的初始纤维网层数为2层。43、在一种实施方式中，所述叠刺装置中运输长度为3～5米。44、在一种实施方式中，所述叠刺装置中运输长度为4米。45、在一种实施方式中，所述叠刺装置的初始针刺升度为6mm。46、在一种实施方式中，所述叠刺装置中纤维网达到运输长度，通过输网机构进行回退，回退至机前通过放卷装置叠放一层纤维网。47、在一种实施方式中，所述叠刺装置中纤维网叠放完成后通过输网机构进行前进再次通过针刺机构。48、在一种实施方式中，所述叠刺装置的总针刺纤维网层数为30～40层。49、在一种实施方式中，所述叠刺装置的总针刺纤维网层数为35层。50、在一种实施方式中，所述叠刺装置的升度在每叠放3～5层纤维网后进行调整。51、在一种实施方式中，所述叠刺装置的升度在每叠放3层纤维网进行调整。52、在一种实施方式中，所述叠刺装置的升度每次调整为上升2～4mm。53、在一种实施方式中，所述叠刺装置的升度每次调整为上升3mm。54、在一种实施方式中，所述叠刺装置生产超高厚氧化铝纤维毯的厚度为60～200mm。55、本发明的第一个目的是提供一种制备超高厚氧化铝纤维毯的方法，采用上述的超高厚氧化铝纤维毯针刺系统，所述方法包括如下步骤：56、采用静电溶吹使铝溶胶纺丝液形成纤维网，通过输网装置将纤维网依次进行高温烧结，喷胶柔顺，干燥，交叉铺网，压缩预刺，最后进行叠刺形成超高厚氧化铝纤维毯。57、在一种实施方式中，所述铝溶胶纺丝液，由铝溶胶(24wt％，溶剂为h2o)、聚乙烯醇(pva)、烧结助剂和水按质量比130～150:5～15:1:45～55配制而成的。58、在一种实施方式中，所述铝溶胶纺丝液的配制方法将铝溶胶、聚乙烯醇(pva)、烧结助剂和水依次放入反应釜在50～70℃抽真空搅拌36～60h。59、在一种实施方式中，烧结助剂为氯化铁、硫酸铁中的一种或两种。60、在一种实施方式中，铝溶胶纺丝液的粘度为1000-20000mpa·s，通过改变纺丝液中蒸馏水、pva的加入量来调节。61、本发明的有益效果：62、(1)本发明的静电溶吹装置的喷丝板喷气口环绕在喷丝口外部，在喷丝口喷出纤维时，同时受电场力和喷气的拉伸，使得喷丝口喷出纤维的受压均匀、成型度高，能够快速地生产出强力高、柔软性好的氧化铝纤维，实现生产线中陶瓷纤维的稳定产出，批量生产直径在3～5μm的均匀纤维。63、(2)本发明通过输网装置和多个装置依次连接的设置方式，使铝溶胶纺丝液在经过纺丝、烧结、喷胶、干燥、预刺后，可以直接行进至叠刺装置；叠刺装置中可以不断叠加，根据所需厚度来控制纤维网堆叠的层数和针刺机构的参数，本发明提供的超高厚氧化铝纤维毯针刺系统能够实现自动一体形成连续的超高厚氧化铝纤维毯，极大简化了超高厚氧化铝纤维毯的生产流程，提高了生产效率，能够满足超高厚氧化铝纤维毯的生产需求。64、(3)本发明通过对叠刺工艺针刺升度、步进量和叠放层数进行特定的设置，能使多层叠加的氧化铝纤维网棉胎得到良好的针刺，增强纤维间的抱合力，提高纤维网层间的均匀性，在生产过程中不易上下分离，确保可以生产出高质量的超高厚氧化铝纤维毯，以满足生产需求。