CN101033642A - 轻质聚苯复合墙体板材 - Google Patents

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Abstract

轻质聚苯复合墙体板材，由水泥砂浆固化后形成的基本层和发泡聚合物保温层所组成。其中，形成基本层的水泥砂浆按重量百分比含有水泥20－50％、填充料0－35％、石英砂3－30％、氧化镁0－5％、聚苯乙烯发泡颗粒0.5－4％、减水剂0.1－1％、苯乙烯－丙烯酸酯共聚物乳液0.3－1.5％、玻璃纤维和/或聚合物纤维0－4％、以及水15－30％。其中的聚合物保温层是由发泡聚氨酯、挤塑板或发泡聚苯乙烯形成的。上述基本层的厚度为10－50毫米，上述保温层的厚度为10－50毫米。该板材具有较高的机械强度，抗拉强度至少为0.2MPa，压剪粘结强度至少为0.1MPa；隔音性和耐候性好，抗风负压能力强，可钉挂，抗冲击、防火、具备较好的承重能力，使用寿命长。

Description

轻质聚苯复合墙体板材
技术领域
本发明涉及建筑墙体板材，更具体地说，本发明尤其涉及轻质聚苯复合墙体板材。
背景技术
迄今为止，现有的建筑物没有普遍采用具有保温性能的墙体材料，在冬季的低温和夏季的高温气候条件下，为了创造适宜的环境，需要进行供暖和制冷，因此，必然需要消耗大量的煤炭、天然气和石油资源。能源的大量消耗，会对大气造成污染，而且还产生了大量的工业废弃物(如粉煤灰)，粉煤灰如果得不到有效的处理和利用，将会对环境特别是土地造成污染。此外，煤炭、天然气和石油都是不可再生的能源，极应珍惜。因此，在人们对环保，节能日益重视的当今社会，迫切需要对建筑物进行隔热保温。在建筑业，为了对建筑物进行隔热保温进行了种种尝试。
现有建筑围护结构的保温有三种形式，即外墙内保温、外墙外保温及夹芯保温。采用何种形式，学术界一直存在争论。最先采用的是建筑物外墙内保温技术，但是建筑物外墙内保温技术主要存在以下问题：
1、所有的内保温材料都要固定在主体建筑上，主体建筑的外墙结构由于暴露在大气中，直接受到外界温度变化的影响，与保温材料的紧固件形成了大量的热桥，严重削弱了保温系统的隔热效果；局部温差过大还导致产生结露现象。
2、外墙结构由于暴露大气中，受温度变化影响引起墙体变形所产生的压力，易于引起强度较低的内保温板空鼓开裂。
3、由于采用的内保温材料普遍不具有良好的可钉挂性，所以采用内保温技术会对室内装饰物品或家具等的悬挂产生很大的不利影响。
由于上述问题无法克服，外墙内保温技术的应用受到很大到限制，于是人们转向开发外墙外保温技术。现在普遍采用的外墙外保温技术是膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统，但通过实际应用证实，其主要缺点是
1、施工工艺复杂，施工过程受环境条件影响过大。
膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温工程往往需要7-8道工序才能完成，施工持续时间长；施工过程要求气温及基层表面温度均须达到2℃以上，且该温度须持续保持24小时以上，才能达到工程的预期质量。
2、耐候性差，抗风负压能力差。
膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统包括保温材料、粘结剂、固定件、加强材料、面层材料、水蒸汽隔离材料、密封膏等。各种材料都有自身独特的物理、化学性质，它们受环境条件改变而引起的变化各不相同，尤其是温度的影响更加明显。各种材料变化的不一致性，导致了整个系统的不稳定；高层建筑外保温系统对抗风负压的要求非常严格，而薄抹灰系统选用的材料尚不具备足够的强度和附着力。
3、强度不足，不抗冲击、承重力差、易损坏。
由于聚苯保温材料层外只附着了一层很薄的灰浆，这层灰浆本身的坚硬度不够，而聚苯保温材料的密度低、本身也没有较大的强度，无法对外层灰浆提供有效的支撑，所以薄抹灰外墙外保温系统特别容易破损，一旦出现局部损坏，很快就会形成恶性的连锁反应。破损后的薄抹灰外墙外保温系统，其保温材料失去基本的保护，会很快老化、腐蚀，不仅不能起到节能、保温的作用，空鼓、开裂的灰浆保护层和装饰物的脱落也是不可忽视的安全隐患。
4、膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统的使用寿命较短，一般只有3到5年，与主体建筑的使用寿命不相匹配，需要频繁的维护和更换，加之施工过程复杂，增加了后期维护的成本。
外墙外保温技术的使用在中国的应用时间虽然不长，但在实践中这些缺陷也充分显露，在在台风气候中浙江沿海一带，建筑外保温所出现的问题尤为严重。这些缺陷给建筑业带来了极大的安全隐患和经济浪费。最为重要的是，现有的外墙外保温技术所形成的墙体板材，其最高抗拉强度不足0.2MPa，最高压剪粘结强度不足0.1MPa。这是不能满足建筑业的要求的。
发明内容
针对上述已有技术存在的种种不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种新型的轻质聚苯复合墙体板材，该轻质聚苯复合板材主要由粉煤灰、轻质聚苯乙烯发泡颗粒等低密度材料与水泥、石英砂、氧化镁和有机试剂复合而成，主要应用于建筑板材领域。这种板材是预成型的，通过粘贴锚固或免拆模板混凝土现场浇筑技术进行安装，简化了施工工艺，提高施工速度，并且避免了环境条件对施工的限制；本发明的板材具有较高的机械强度，抗拉强度至少为0.2MPa，压剪粘结强度至少为0.1MPa；隔音性和耐候性好，抗风负压能力强，可钉挂，抗冲击、防火、具备较好的承重能力，使用寿命长。
本发明的轻质聚苯复合墙体板材，由水泥砂浆固化后形成的基本层和发泡聚合物保温层所组成；其中，形成基本层的水泥砂浆按重量百分比含有以下成分：
水泥                20-50％，优选30-40％
填充料              0-35％， 优选10-25％
石英砂              3-30％， 优选8-20％
氧化镁              0-5％，  优选1-4％
聚苯乙烯发泡颗粒    0.5-4％，优选1-3％
减水剂              0.1-1％，优选0.2-0.8％
苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液    0.3-1.5％，优选0.5-1％
玻璃纤维和/或聚合物纤维      0-4％，    优选0.5-3％
水                           15-30％，  优选20-25％
上述共聚物乳液的含量以其固含量为38％的乳液计。
对上述砂浆所用的水泥没有特别的限制，只要适用于建筑领域即可。例如可以是各种普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。当水泥成分低于30％时将会影响到本发明板材的物理强度；当水泥成分大于50％时，必然影响到砂浆中其他成分的含量，不利于实现所述板材轻质、廉价的特点。
上述形成基本层的砂浆中的填充料，是非必要的成分，它的加入是为了降低产品的成本，但当填充料比例大于35％时，会降低板材强度。上述填充料选自粉煤灰和细石砂的至少一种，因粉煤灰是近年来火电厂的主要固体废弃物，如果不加以利用将会对环境造成严重的危害，选用粉煤灰不仅能够起到环保利废的效果，还能代替部分水泥降低板材的密度和成本，所以上述填充料优选粉煤灰。
上述砂浆中的石英砂没有特殊要求，其主要作用是在板材表面形成一层坚硬的保护层，其含量以3％至30％为宜，当含量低于3％时，不能达到需要的表面坚硬度；当含量高于30％时将会造成板材的密度过大，影响板材的加工和施工应用。
上述砂浆中的氧化镁是非必要成分，没有特殊要求，其主要作用是增强板材的耐火性能，当其含量大于5％时，会降低板材强度，并增加生产成本。
对上述聚苯乙烯发泡颗粒没有特别的限制，只要能够具备热绝缘性并且可用作保温建筑材料即可。可以是发泡聚苯乙烯发泡而成的聚苯乙烯泡沫颗粒，或者是由聚苯乙烯泡沫破碎而成的颗粒。对其粒径没有特别的限制，可以根据实际用途进行选择，一般其粒径为1-5毫米，当成型制品为大型构件时，所述聚合物发泡颗粒的直径可以为6-7毫米。上述聚苯乙烯发泡颗粒粒径一般在2到5毫米之间，粒径如小于2毫米，保温性能降低，粒径如大于5毫米，则对板材的机械强度有影响。聚苯乙烯发泡颗粒主要起填充板材体积降低密度和原料用量的作用，当其比例低于0.5％时，达不到这一目的，超过4％时，将可能影响板材的强度。。
对上述砂浆中所用的减水剂没有特殊要求，适用于水泥制品的公知的减水剂均可用于制备本发明的板材，其作用主要是提高浆料的坍落度，当其比例低于0.1时不能产生足够的效果，当其比例超过1％时，会不必要地增产品的成本。
上述砂浆中的玻璃纤维和/或聚合物纤维是增强材料，是非必要的成分，采用这种增强材料是为了使板材根据使用的需要具有更高的强度，但出于对产品成本的考虑，不应过多使用，一般不超过4％。
对上述砂浆中使用的水也没有特殊的要求，可以采用自来水或者中水。为了使砂浆达到宜于预成型加工的粘稠度，比例以15％到30％为宜。若水的用量太少，会影响不同组分之间的有效分散和结合；若水的用量过大，形成的浆料坍落度太大，会使浆料中的比重不同的组分离析，并可能降低板材的最终强度。
上述聚合物保温层是由发泡聚氨酯、发泡聚苯乙烯(EPS)或挤塑板(XPS)构成。优选由发泡聚氨酯形成上述保温层。
上述基本层的厚度为10-50毫米，上述保温层的厚度为10-50毫米。
上述基本层的厚度决定于建筑施工的设计需要，保温层的厚度则受到建筑物所处的地域和保温层所采用的材料的种类的影响，为达到相同的保温节能效果，保温层采用发泡聚氨酯所需要的厚度最小，采用发泡聚苯乙烯所需要的厚度最大，依据目前国家对建筑节能的要求，即使采用保温性能较差的发泡聚苯乙烯，50毫米的厚度也足以达到要求。
对上述苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液没有特殊的限制，可以是市售的用于建筑业的任何苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液粘合剂，例如青岛兴国涂料化工有限公司生产的BC-01苯丙乳液、上虞市新力化工工业有限公司生产的XL-100B苯丙乳液或广东盛方化工有限公司生产的盛方牌苯丙乳液；也可以是市售的用于建筑业的任何改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液粘合剂，例如借助于有机硅或者含氟单体进行改性的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液。另外，这种苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液还可以是自行制备的苯乙烯类单体与烯属不饱和单体的多元共聚物乳液。所述苯乙烯类单体选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氨基苯乙烯、3-叔丁基苯乙烯、2-氯代苯乙烯、3，4-二甲基-苯乙烯和4-乙氧基苯乙烯中的至少一种，在单体总量中的含量为5-8重量份；所述烯属不饱和单体选自(甲基)丙烯酸类、(甲基)丙烯酸酯类和丙烯腈类和丙烯酰胺类单体中的至少一种，在单体总量中的含量为72-115重量份
上述乳液中的(甲基)丙烯酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、和衣康酸中的至少一种，在单体总量中的含量为2.5-3.5重量份；(甲基)丙烯酸酯类单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸正辛酯和甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种，在单体总量中的含量为53-82重量份；丙烯腈类单体选自丙烯腈和甲基丙烯腈中的至少一种，在单体总量中的含量为16.5-26.5重量份；丙烯酰胺类单体选自丙稀酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和N-羟甲基甲基丙烯酰胺中的至少一种，在单体总量中的含量为0-3重量份。
上述苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液中聚合物的数均分子量一般为40000-70000。这种乳液可以是普通结构的多级聚合物乳液，也可以是封闭或半封闭的核壳结构的聚合物乳液，优选的这种乳液是半封闭的核壳结构的共聚物乳液，其中的核由(甲基)丙烯酸酯类单体、丙烯腈类单体和(甲基)丙烯酸类单体聚合而成，其中的壳由苯乙烯类单体聚合而成。
上述乳液可以通过本领域中公知的聚合方法得到，优选采用自由基聚合的方法得到。可以使用的水溶性自由基引发剂包括：过氧化氢、叔丁基过氧化物、叔丁基氢过氧化物、叔戊基氢过氧化物、过硫酸碱金属盐如过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸锂、过硫酸铵等。
在上述聚合方法中使用非离子和阴离子表面活性剂的至少一种。合适的非离子表面活性剂的例子包括：叔辛基苯氧基乙基多乙氧基乙醇、十二烷基氧基多乙氧基乙醇、壬基苯氧基乙基多乙氧基乙醇、聚乙二醇单油酸酯、乙氧基化蓖麻油、聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯、环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚物和聚乙二醇十二烷基硫醚等的至少一种。合适的阴离子表面活性剂的例子包括：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钾、二辛基磺基琥珀酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠、苯乙烯磺酸钠和十二烷基烯丙基磺基琥珀酸钠等的至少一种。
上述聚合方法可以使用至少一种中和剂。合适的中和剂包括：氨、氢氧化铵、低级脂肪族胺、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种。
由于所述聚合物中既有与聚苯乙烯类聚合物泡沫颗粒有亲和力的苯乙烯疏水部分，又存在与水泥等具有亲和力的亲水部分，因此能够有效改善上述基本层中各组分之间的相容性，由此增强最终成型板材的机械强度。
在一个实施方案中，在本发明的板材的基本层和发泡聚合物保温层两层相接触的任何一面上，具有朝向另一层开口的贯通整个板材的至少一道凹槽，该凹槽的截面形状呈部分下端截面的宽度大于开口端宽度的形状，该凹槽的截面形状优选为燕尾状，与具有这种凹槽的层相对的另一层上，在对应于凹槽的部位具有贯通整个板材的嵌入上述凹槽的凸起部分，该凸起部分的截面形状与上述凹槽的截面形状完全对应，在具有两道以上的凹槽时，凹槽与凹槽以及凸起部位与凸起部位之间呈相互平行或者交叉状分布；当聚合物保温层是由发泡聚氨酯所形成时，上述凹槽存在于基本层上，上述凸起部分存在于聚合物保温层上并且嵌入基本层的凹槽之中；当聚合物保温层是由挤塑板或发泡聚苯乙烯所形成时，上述凹槽存在于聚合物保温层上，上述凸起部分存在于基本层上并且嵌入聚合物保温层的凹槽之中。
在另一个实施方案中，在本发明的板材的基本层和发泡聚合物保温层两层相接触的任何一面上，具有朝向另一层开口的至少一个孔状凹陷，该孔状凹陷的截面形状呈部分下端截面的宽度大于开口端宽度的形状，优选这种孔状凹陷的截面形状呈水滴状，与具有这种孔状凹陷的层相对的另一层上，在对应于孔状凹陷的部位具有嵌入上述孔状凹陷的凸起部分，该凸起部分的截面形状与上述孔状凹陷的截面形状完全对应，在具有两个以上的孔状凹陷时，孔状凹陷与相对应的凸起部分呈规则或不规则分布；当聚合物保温层是由发泡聚氨酯所形成时，上述孔状凹陷存在于基本层上，上述凸起部分存在于聚合物保温层上并且嵌入基本层的孔状凹陷之中；当聚合物保温层是由挤塑板或发泡聚苯乙烯所形成时，上述孔状凹陷存在于聚合物保温层上，上述凸起部分存在于基本层上并且嵌入聚合物保温层的孔状凹陷之中。
在又一个实施方案中，在本发明的板材的基本层和发泡聚合物保温层两层相接触的任何一面上，具有朝向另一层开口的贯通整个板材的至少一道凹槽和至少一个孔状凹陷；该凹槽的截面形状呈部分下端截面的宽度大于开口端宽度的形状，与具有这种凹槽的层相对的另一层上，在对应于凹槽的部位具有贯通整个板材的嵌入上述凹槽的凸起部分，该凸起部分的截面形状与上述凹槽的截面形状完全对应，在具有两道以上的凹槽时，凹槽与凹槽以及凸起部位与凸起部位之间呈相互平行或者交叉状分布；当聚合物保温层是由发泡聚氨酯所形成时，上述凹槽存在于基本层上，上述凸起部分存在于聚合物保温层上并且嵌入基本层的凹槽之中；当聚合物保温层是由挤塑板或发泡聚苯乙烯所形成时，上述凹槽存在于聚合物保温层上，上述凸起部分存在于基本层上并且嵌入聚合物保温层的凹槽之中；该孔状凹陷的截面形状呈部分下端截面的宽度大于开口端宽度的形状，与具有这种孔状凹陷的层相对的另一层上，在对应于孔状凹陷的部位具有嵌入上述孔状凹陷的凸起部分，该凸起部分的截面形状与上述孔状凹陷的截面形状完全对应，在具有两个以上的孔状凹陷时，孔状凹陷与相对应的凸起部分呈规则或不规则分布，均匀分布于上述凹槽之间，当聚合物保温层是由发泡聚氨酯所形成时，上述孔状凹陷存在于基本层上，上述凸起部分存在于聚合物保温层上并且嵌入基本层的孔状凹陷之中；当聚合物保温层是由挤塑板或发泡聚苯乙烯所形成时，上述孔状凹陷存在于聚合物保温层上，上述凸起部分存在于基本层上并且嵌入聚合物保温层的孔状凹陷之中。
附图说明
以下参照附图对本发明的实施方案作出进一步的说明，有助于更为直观地理解本发明：
图1是聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)以燕尾槽的方式与基础层复合的示意图，其中1是指聚苯乙烯发泡颗粒；2是指基本层；3是指保温层；4是指基本层凸起部分；5是指保温层凹槽结合部分。
图2是聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)以燕尾槽方式与基础层复合剖面示意图，其中1是指基础层；2是指基础层的燕尾槽凸起部分；3是指聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)。
图3是聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)以孔状凹陷方式与基础层复合剖面示意图，其中1是指基础层；2是基础层水滴状孔状凹陷位置凸起部分；3是指聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)。
图4是聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)以水滴状孔状凹陷方式与基础层复合平面示意图，其中1是指聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)的水滴状孔状凹陷；2是指用水滴状孔状凹陷方式处理过的聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)。
图5是聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)以燕尾槽方式与基础层复合的平面示意图，其中1是指聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)的燕尾槽切口；2是指做好燕尾槽切口的聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)。
图6是聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)以燕尾槽和孔状凹陷相结合的方式与基础层复合的平面示意图，其中1是指聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)的燕尾槽切口；2是指聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)的水滴状孔状凹陷；3是指做好燕尾槽切口和水滴状孔状凹陷的聚苯乙烯发泡板或挤塑板(XPS)。
图7是基础层嵌入保温层结合方式示意图，其中1是指基础层；2是指基础层凸起部分；3是指保温层。
图8是保温层嵌入基础层结合方式示意图，其中1是指保温层；2是指保温层凸起部分；3是指基础层。
图9是以下苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液的制备例中乳液1的红外图谱。
图10是以下苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液的制备例中乳液1的核磁共振图谱(碳谱)。
图11是以下苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液的制备例中乳液1的核磁共振图谱(氢谱)。
具体实施方式
下面将参照实施例对本发明作出进一步说明。通过下面所提供的实施例，本领域技术人员能够更容易理解本发明。但是，这些实施例不应被理解为是对本发明的限制。
苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液的制备例
乳液1的制备
在室温条件下，向装有温度计、搅拌器和冷凝器的2升四口瓶中加入490ml去离子水，4.2g十二烷基硫酸钠，通过搅拌使十二烷基硫酸钠完全溶解，然后升温至86℃；保持温度在85-90℃，在搅拌的情况下，开始滴加预先混合均匀的290g丙烯酸丁酯和90g丙烯腈的混合物，5分钟后，开始滴加预先混合均匀并且调节pH值为6-7之间的40ml去离子水和12.6g丙烯酸和的混合物，同时滴加预先混合均匀的50ml去离子水和0.84g过硫酸钾的混合物，在60-75分钟时间内滴加完，保温和搅拌5分钟后，升温至90-94℃，然后在搅拌的状态下开始滴加27g苯乙烯和预先混合均匀的20ml去离子水和0.21g过硫酸钾的混合物，在15分钟内滴加完，然后保温15分钟，降温至87℃保温2小时，降温至45℃，用氨水调节pH值至6-7之间，获得白色乳液状的产品。测得乳液中的聚合物的数均分子量为55000，按照国家行业标准QB/T 2223-1996的测试方法，测得的树脂薄膜抗张强度为5.2Mpa，测得的树脂薄膜断裂伸长率为515％，这种乳液的红外图谱示于本说明书附图9中，这种乳液的核磁共振图谱(碳谱)示于本说明书附图10中，这种乳液的核磁共振图谱(氢谱)示于本说明书附图11中。
乳液2至乳液27的制备
除了加入的各种成分不同之外，采用制备乳液1的相同的方法来制备乳液2至乳液27，为了节省篇幅和减少不必要的赘述，用以下表格来说明乳液2至乳液27中加入的各种成分、数量、产品的视觉外观、相应的数均分子量、树脂薄膜抗张强度和树脂薄膜断裂伸长率：
                                        乳液2-14
序号 聚合物单体/份量 乳液2 乳液3   乳液4 乳液5   乳液6 乳液7   乳液8   乳液9   乳液10   乳液11   乳液12   乳液13   乳液14
01 3，4二甲基-苯乙烯 8 7   6.5 6   5.5
02 3-叔丁基苯乙烯、 8   7.5   7   6.5   6   5.5
03 α-甲基苯乙烯   8   7.5
04 氨基苯乙烯
05 苯乙烯
06 丙烯酸 2.5 2.8   2.8 3   3 3.2   3.2   3.5
07 甲基丙烯酸   2.5   2.8   2.8   3   3
08 衣康酸
09 丙烯酸甲酯 20 20   19 19   18 18   17   17
10 丙烯酸乙酯   20   20   19   19   18
11 丙烯酸丙酯
12 丙烯酸丁酯   40   41   42   43   44
13 丙烯酸戊酯
14 丙烯酸己酯
15 甲基丙烯酸乙酯
16 甲基丙烯酸丁酯 40 41   42 43   44 45   46   47
17 甲基丙烯酸己酯
18 丙烯腈 16.5 17   17.5 18   18.5 19   10.5   20   20.5   21   21.5
19 甲基丙烯腈   18.5   19
20 丙烯酰胺 3 2.5   2 1.5   1 1   0.5
21 N-羟甲基丙烯酰胺   3   2.5   2   1.5   1
22 N-羟甲基甲基丙烯酰胺
23 过硫酸钾 0.05 0.06   0.07   0.08   0.09
24 过硫酸铵 0.05   0.06   0.07   0.08
25 叔丁基氢过氧化物   0.05 0.06   0.07   0.09
26 聚乙二醇单油酸酯 0.5 0.4   0.3 0.2   0.1
27 十二烷基氧基多乙氧基乙醇 0.5   0.4   0.3   0.2   0.1
                                        乳液2-14
序号 聚合物单体/份量   乳液2   乳液3   乳液4   乳液5   乳液6   乳液7   乳液8   乳液9   乳液10   乳液11   乳液12   乳液13   乳液14
28 十二烷基苯磺酸钠   0.1   0.2   0.1   0.5   0.4   0.3
29 十二烷基二苯醚二磺酸钠
30 苯乙烯磺酸钠
31 氢氧化铵   适量   适量   适量   适量   适量   适量
32 氢氧化钠   适量   适量   适量   适量   适量   适量   适量
33 视觉外观   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色
34 数均分子量   55000   60000   50000   45000   65000   50000   40000   70000   50000   45000   55000   70000   45000
35 树脂薄膜抗张强度，Mpa   3.5   4.1   4.2   3.1   2.6   2.8   3.8   5.2   4 4   4.0   5.0   5.2   3.7
36 树脂薄膜断裂伸长率，％   450   520   550   440   310   330   380   400   390   360   395   435   410
                                        乳液15-27
序号 聚合物单体/份量   乳液15   乳液16   乳液17   乳液18   乳液19   乳液20   乳液21   乳液22   乳液23   乳液24   乳液25   乳液26     乳液27
01 3，4二甲基-苯乙烯
02 3-叔丁基苯乙烯、
03 α-甲基苯乙烯   7   6.5   6   5.5
04 氨基苯乙烯   8   7.5   7   6.5   6   5.5
05 苯乙烯   6.5   6     5
06 丙烯酸   1   1.5     2
07 甲基丙烯酸   3   3.2   1   1.5   2
08 衣康酸   2.5   2.8   3   3.2   3.5   1   1   1   1   1     1
09 丙烯酸甲酯   20   20   19   19   18   18   17   17
10 丙烯酸乙酯
11 丙烯酸丙酯   3   6   9   12   15   30   31   32   33     34
12 丙烯酸丁酯
13 丙烯酸戊酯
14 丙烯酸己酯
15 甲基丙烯酸乙酯   30   30   29   29     28
16 甲基丙烯酸丁酯
17 甲基丙烯酸己酯   40   41   42   43   44   45   46   47
18 丙烯腈   16.5   17   17.5   18   18.5   19   10.5   20   20.5   21   21.5
19 甲基丙烯腈   18.5     19
20 丙烯酰胺
21 N-羟甲基丙烯酰胺   0.5   0.5
                                        乳液15-27
序号 聚合物单体份量   乳液15   乳液16   乳液17   乳液18   乳液19   乳液20   乳液21   乳液22   乳液23   乳液24   乳25   乳液26   乳液27
22 N-羟甲基甲基丙烯酰胺   3   3   2.5   2.5   2   2   1.5   1   0.5
23 过硫酸钾   0.05   0.06   0.07   0.08   0.09
24 过硫酸铵   0.05   0.06   0.07   0.08
25 叔丁基氢过氧化物   0.05   0.06   0.07   0.09
26 聚乙二醇单油酸酯   0.1
27 十二烷基氧基多乙氧基乙醇   0.3
28 十二烷基苯磺酸钠   0.3   0.5
29 十二烷基二苯醚二磺酸钠   0.5   0.4   0.3   0.2   0.1   0.5   0.5
30 苯乙烯磺酸钠   0.5   0.4   0.3   0.2   0.1
31 氢氧化铵 适量 适量 适量 适量 适量 适量
32 氢氧化钠   适量   适量   适量   适量   适量   适量   适量
33 视觉外观   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色   乳白色
34 数均分子量   41000   58000   40000   60000   56000   68000   40000   49000   67000   65000   56000   70000   40000
35 树脂薄膜抗张强度，Mpa   2.1   4.1   3.2   5.1   4.6   6   3.8   3.2   6.4   5.2   4.1   5.2   3.7
36 树脂薄膜断裂伸长率，％   310   420   350   440   340   530   330   340   390   470   390   535   440
本发明轻质聚苯复合墙体板材的实施例
本发明轻质聚苯复合墙板的制备方法包括以下步骤：
A.将水泥、填充料、聚苯乙烯发泡颗粒、石英砂和氧化镁充分混合，并加入到搅拌桶内；
B.向搅拌桶内均匀的混合物中添加水、聚合物乳液、玻璃纤维和/或聚合物纤维，开始搅拌；
C.待搅拌均匀以后，向浆料中添加减水剂；
D.将经过充分搅拌混合均匀的浆料浇筑到铺有玻璃纤维和/或聚合物纤维网的模具内，形成基础层；
将由挤塑板(XPS)或发泡聚苯乙烯(EPS)预制成的具有凹槽的发泡聚合物保温层按附图所示方式在基本层尚未定型时复合到基本层上。用发泡聚氨酯形成的发泡聚合物保温层是在基本层成型后直接喷在基本层上完成发泡和复合。
采用如上所述的相同方法，制备实施例1-27的本发明板材，各实施例中各种原料成分的用量和制成的板材的抗拉强度和压剪粘结强度数据，记载在以下的表格中，通过表格中记载的抗拉强度和压剪粘结强度数据可以看出，本发明的板材具有优良的机械强度。
实施例1
水泥                39.74％    10.54kg
粉煤灰              20.07％    5.32kg
石英砂              6.04％     1.6kg
氧化镁              2.68％     0.71kg
聚苯乙烯发泡颗粒    1.13％     0.3kg
减水剂              0.23％     0.06kg
乳液1               0.57％     0.15kg
玻璃纤维            1.25％     0.33kg
水                  28.29％    7.5kg
实施例2
水泥                49.04％    13kg
粉煤灰              0％        0kg
石英砂              17.31％    4.59kg
氧化镁              2.68％     0.71kg
聚苯乙烯发泡颗粒    1.13％     0.3kg
减水剂              0.23％     0.06kg
乳液2               0.57％     0.15kg
聚丙烯纤维          0.75％     0.2kg
水                  28.29％    7.5kg
实施例3
水泥                49.04％    13kg
粉煤灰              10.77％    2.86kg
石英砂              6.04％     1.6kg
氧化镁              2.68％     0.71kg
聚苯乙烯发泡颗粒    1.13％     0.3kg
减水剂              0.23％     0.06kg
乳液3               0.57％     0.15kg
玻璃纤维            1.25％     0.33kg
水                  28.29％    7.5kg
实施例4
水泥                31.72％    8.41kg
粉煤灰              31.27％    8.29kg
石英砂              6.04％     1.6kg
氧化镁              0％        0kg
聚苯乙烯发泡颗粒    1.13％     0.3kg
减水剂              0.23％     0.06kg
乳液4               0.57％     0.15kg
聚丙烯纤维          0.75％     0.2kg
水                  28.29％    7.5kg
实施例5
水泥                38.84％    10.30kg
粉煤灰              20.27％    5.37kg
石英砂              6.04％     1.6kg
氧化镁              2.68％     0.71kg
聚苯乙烯发泡颗粒    2.13％     0.56kg
减水剂              0.33％     0.08kg
乳液5               0.67％     0.18kg
玻璃纤维            0.75％     0.2kg
水                  28.29％    7.5kg
更多实施例如下表：
Figure A20071008708400161
  聚丙烯纤维 0.5％ 0.3％ 0.2％ 1.2％ 1％ 1.5％ 1.5％ 1.2％
  水   24％   24％   25％   25％   25％   25％   25％   26％   26％   25％   23％
Figure A20071008708400171
各主要实施例对应主要性能指标如下表(单位：MPa)：
Figure A20071008708400172
Figure A20071008708400173
Figure A20071008708400174
*检测方法：上述表格中抗拉强度和压剪粘结强度两项指标是参照JG 158-2004进行检验。
项目    产品或技术   参照标准   生产或研发单位 抗拉强度(Mpa) 压剪粘结强度(Mpa)
对比例1    胶粉聚苯颗粒外保温系统 (JG 158-2004)   南昌鑫泰节能建材有限公司 0.15 0.08
对比例2    膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统 (JG149-2003) 龙口市强盛建材厂 0.15 0.09
对比例3    DRY-801胶粉聚苯颗粒保温浆料 (JG 158-2004)   北京丹润雅科技发展有限公司 0.1 0.05
通过以上对比例1至3所测得的数据与本发明的实施例1至27所测的数据的对比显示，本发明的相关性能明显优于现有墙体保温技术的对比例1-3，通过这种对比，本发明的板材所表现出来的突出的实质性特点和显著的进步是不言而喻的。
此外，随同本申请文件一并递交的附件1-7，是国家相应主管部门出具的相关检测报告，其中详细地说明了相关的测试方法、获得的测试数据和最终的结论，这些附件记载的内容说明，本发明的板材除了上述优异的机械强度性能之外，还具备优良的隔音性和耐候性，抗风负压能力强，可钉挂，抗冲击、承重能力强，不易损坏，使用寿命较长。

Claims (15)

1.轻质聚苯复合墙体板材，由水泥砂浆固化后形成的基本层和发泡聚合物保温层所组成；其中，形成基本层的水泥砂浆按重量百分比含有以下成分：
水泥                               20-50％
填充料                             0-35％
石英砂                             3-30％
氧化镁                             0-5％
聚苯乙烯发泡颗粒                   0.5-4％
减水剂                             0.1-1％
苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液          0.3-1.5％
玻璃纤维和/或聚合物纤维            0-4％
水                                 15-30％
上述共聚物乳液的含量以其固含量为38％的乳液计；
上述填充料选自粉煤灰和细石砂的至少一种；
其中的聚合物保温层是由发泡聚氨酯、挤塑板或发泡聚苯乙烯形成的；
上述基本层的厚度为10-50毫米，上述保温层的厚度为10-50毫米；
上述基本层的抗拉强度至少为0.2MPa，压剪粘结强度至少为0.1Mpa。
2.权利要求1的板材，其中形成基本层的水泥沙浆按重量百分比含有以下成分：
水泥                               30-40％
填充料                             10-25％
石英砂                             8-20％
氧化镁                             1-4％
聚苯乙烯发泡颗粒                   1-3％
减水剂                             0.2-0.8％
苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液          0.5-1％
玻璃纤维和/或聚合物纤维            0.5-3％
水                                 20-25％
3.权利要求1或2的板材，其中的填充料为粉煤灰。
4.上述权利要求之一的板材，其中的聚合物保温层是由发泡聚氨酯形成的。
5.上述权利要求之一的板材，其中的聚合物乳液是苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液。
6.权利要求5的板材，其中的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液是苯乙烯类单体与烯属不饱和单体的多元共聚物乳液；所述苯乙烯类单体选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氨基苯乙烯、3-叔丁基苯乙烯、2-氯代苯乙烯、3，4-二甲基-苯乙烯和4-乙氧基苯乙烯中的至少一种，在单体总量中的含量为5-8重量份；所述烯属不饱和单体选自(甲基)丙烯酸类、(甲基)丙烯酸酯类、丙烯腈类和丙烯酰胺类单体中的至少一种，在单体总量中的含量为72-115重量份。
7.权利要求6的板材，其中的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液中聚合物的数均分子量为40000-70000。
8.权利要求7的板材，其中所述的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液中的(甲基)丙烯酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、和衣康酸中的至少一种，在单体总量中的含量为2.5-3.5重量份；(甲基)丙烯酸酯类单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸正辛酯和甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种，在单体总量中的含量为53-82重量份；丙烯腈类单体选自丙烯腈和甲基丙烯腈中的至少一种，在单体总量中的含量为16.5-26.5重量份；丙烯酰胺类单体选自丙稀酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和N-羟甲基甲基丙烯酰胺中的至少一种，在单体总量中的含量为0-3重量份。
9.权利要求8的板材，其中的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液是半封闭的核壳结构的共聚物乳液，其中的核由(甲基)丙烯酸酯类单体、丙烯腈类单体和丙烯酸类单体聚合而成，其中的壳由苯乙烯类单体聚合而成。
10.上述权利要求之一的板材，其中在基本层和发泡聚合物保温层两层相接触的任何一面上，具有朝向另一层开口的贯通整个板材的至少一道凹槽，该凹槽的截面形状呈部分下端截面的宽度大于开口端宽度的形状，与具有这种凹槽的层相对的另一层上，在对应于凹槽的部位具有贯通整个板材的嵌入上述凹槽的凸起部分，该凸起部分的截面形状与上述凹槽的截面形状完全对应，在具有两道以上的凹槽时，凹槽与凹槽以及凸起部位与凸起部位之间呈相互平行或者交叉状分布；当聚合物保温层是由发泡聚氨酯所形成时，上述凹槽存在于基本层上，上述凸起部分存在于聚合物保温层上并且嵌入基本层的凹槽之中；当聚合物保温层是由挤塑板或发泡聚苯乙烯所形成时，上述凹槽存在于聚合物保温层上，上述凸起部分存在于基本层上并且嵌入聚合物保温层的凹槽之中。
11.权利要求10的板材，其中凹槽的截面形状呈燕尾状。
12.权利要求1-9之一的板材，其中在基本层和发泡聚合物保温层两层相接触的任何一面上，具有朝向另一层开口的至少一个孔状凹陷，该孔状凹陷的截面形状呈部分下端截面的宽度大于开口端宽度的形状，在与具有这种孔状凹陷的层相对的另一层上，在对应于孔状凹陷的部位具有嵌入上述孔状凹陷的凸起部分，该凸起部分的截面形状与上述孔状凹陷的截面形状完全对应，在具有两个以上的孔状凹陷时，孔状凹陷与相对应的凸起部分呈规则或不规则分布；当聚合物保温层是由发泡聚氨酯所形成时，上述孔状凹陷存在于基本层上，上述凸起部分存在于聚合物保温层上并且嵌入基本层的孔状凹陷之中；当聚合物保温层是由挤塑板或发泡聚苯乙烯所形成时，上述孔状凹陷存在于聚合物保温层上，上述凸起部分存在于基本层上并且嵌入聚合物保温层的孔状凹陷之中。
13.权利要求12的板材，其中孔状凹陷的截面形状呈水滴状。
14.权利要求1-9之一的板材，其中在基本层和发泡聚合物保温层两层相接触的任何一面上，具有朝向另一层开口的贯通整个板材的至少一道凹槽和至少一个孔状凹陷；该凹槽的截面形状呈部分下端截面的宽度大于开口端宽度的形状，与具有这种凹槽的层相对的另一层上，在对应于凹槽的部位具有贯通整个板材的嵌入上述凹槽的凸起部分，该凸起部分的截面形状与上述凹槽的截面形状完全对应，在具有两道以上的凹槽时，凹槽与凹槽以及凸起部位与凸起部位之间呈相互平行或者交叉状分布；当聚合物保温层是由发泡聚氨酯所形成时，上述凹槽存在于基本层上，上述凸起部分存在于聚合物保温层上并且嵌入基本层的凹槽之中；当聚合物保温层是由挤塑板或发泡聚苯乙烯所形成时，上述凹槽存在于聚合物保温层上，上述凸起部分存在于基本层上并且嵌入聚合物保温层的凹槽之中；该孔状凹陷的截面形状呈部分下端截面的宽度大于开口端宽度的形状，与具有这种孔状凹陷的层相对的另一层上，在对应于孔状凹陷的部位具有嵌入上述孔状凹陷的凸起部分，该凸起部分的截面形状与上述孔状凹陷的截面形状完全对应，在具有两个以上的孔状凹陷时，孔状凹陷与相对应的凸起部分呈规则或不规则分布，均匀分布于上述凹槽之间，当聚合物保温层是由发泡聚氨酯所形成时，上述孔状凹陷存在于基本层上，上述凸起部分存在于聚合物保温层上并且嵌入基本层的孔状凹陷之中；当聚合物保温层是由挤塑板或发泡聚苯乙烯所形成时，上述孔状凹陷存在于聚合物保温层上，上述凸起部分存在于基本层上并且嵌入聚合物保温层的孔状凹陷之中。
15.权利要求14的板材，其中的凹槽的截面形状呈燕尾状，其中的孔状凹陷的截面形状呈水滴状。
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