CN101143776A - 纳米保温节能材料及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种复合纳米保温节能材料及其生产工艺，属于建筑保温材料领域。在二氧化硅溶胶中加入硅酸铝镁、粘结剂和填充剂，二氧化硅溶胶由二氧化硅硅源、水、溶剂经过催化剂反应得到。将二氧化硅溶胶、硅酸铝镁、粘结剂和填充剂按一定的比例混合，再加入适量发泡剂，充分搅拌均匀后注入模具中，用催化剂使其快速凝胶老化，并在常温下干燥养护24h后，即可形成保温隔热性能良好、机械强度高、结构完整无裂纹、富含密封亚微米和纳米气孔的复合纳米保温建材板，可有效提高保温效果，降低建筑载荷，降低工程成本，同时施工工艺简便快捷，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合纳米保温节能材料及其生产工艺。
背景技术
现有的墙体保温材料一般为炉渣、膨胀珍珠岩，施工时将这些松散材料掺入水泥、水拌合后在现场铺设，成为墙体保温层。随着对建筑物要求的提高和新工艺、新技术的不断出现，这种传统保温做法的弊端也不断显露出来：一是厚度大且保温效果差：二是密度大，加大了建筑的载荷；三是施工复杂，速度慢，现场的湿作业量大，质量不易保证，且工期长，工作效率低，已愈来愈成为影响建筑施工质量的制约因素。
为了解决这些问题，很多专利提出采用墙体外保温技术。中国专利CN-1177115C公开了一种聚氨酯外墙保温墙体，CN-1166843C公开了一种混凝土层和保温板复合保温墙体，CN-1170043C公开了一种聚苯或聚氨酯或聚乙烯发泡保温板，这些墙体外保温技术一般都需要一定的施工方法，这样增加了施工的成本和代价，同时也增加了节能的载荷，这种墙体外保温技术往往只适用于已经成型的建筑物。由于外墙体大量使用有机聚合物，增加了潜在的火灾隐患。
还有一些专利直接提出了利用保温隔热板取代传统墙体的方案。中国专利CN-1439615A公开了一种由水稻壳等压模而成的轻体保温建筑材料，CN-1456762A公开了由海泡石粉和珍珠岩等构成的复合墙体保温材料，CN-1144867A公开了一种由改性的菱镁类胶凝材料制成的复合保温材料，这些技术在导热系数、密度、抗压强度等某些单方面的性能指标突出，但是综合性能并不理想。
发明内容
本发明的目的在于研制一种新型节能保温材料及其生产工艺，该材料具有热导率低，机械强度高，密度低，隔音效果好，易于成型的特点，可有效提高保温效果，降低建筑载荷，降低工程成本，同时施工工艺简便快捷，提高生产效率。
本发明是以如下方式完成的：
由硅酸铝镁和二氧化硅纳米颗粒进行复合而成的本发明具有优良的保温隔热性能的纳米复合保温建材板，以正硅酸甲脂(TMOS)、正硅酸乙脂(TEOS)、水玻璃、硅溶胶等作为硅源，以甲醇、乙醇、丙酮、乙腈等作为溶剂，按硅源∶水∶溶剂＝1.0∶1.0-10.0∶1.0-10.0，摩尔比的比例混合均匀，然后，在溶胶一凝胶过程中掺入硅酸铝镁、凹凸棒土、膨胀珍珠岩和海泡石，按混合物∶硅酸铝镁∶凹凸棒土∶膨胀珍珠岩∶海泡石＝1.0∶3.0∶0.1-1.0∶0.1-1.0∶0.1-1.0的重量比例加在一起，加入粘结剂和发泡剂混合均匀，再加入盐酸、氨水、硫酸、氢氟酸等作为催化剂控制凝胶时间，使得混合溶液注入模具后快速形成凝胶，成型的凝胶经老化后以甲醇、乙醇、丙酮作为溶剂替换并进行常压干燥，在25-35℃的温度下经过24小时养护，即可获得具有多孔结构硅酸铝镁-二氧化硅气凝胶复合纳米保温隔热板。
本发明获得的复合保温隔热板，材料内部含有大量的纳米级孔洞，具有重量轻(≤300kg/m3)，机械强度高、易于成型、热导率低(常温≤0.038W/m.K)，阻燃性，疏水性，无污染等特点。在形成工艺中，由于采用溶胶一凝胶方法控制，原料混合均匀，用注模方法成型，因此施工工艺简单易于操作。
附图说明
图1为制备复合纳米保温材料的工艺流程图。
图2为制备复合纳米保温建材板的模具规格。
具体实施方式
结合附图对本发明的实施方式作进一步说明
实施例1
图1显示的复合纳米保温材料制备的工艺流程中，首先按正硅酸乙脂(TEOS)∶水∶乙醇＝1.0∶2.0-10.0∶2.0-10.0的摩尔比例均匀混合，待反应生成二氧化硅溶胶后，在上述混合物中按溶胶∶硅酸铝镁∶凹凸棒土∶膨胀珍珠岩∶海泡石＝1.0∶3.0∶0.1-1.0∶0.1-1.0∶0.1-1.0的重量比加在一起，加入粘结剂和发泡剂混合均匀，快速搅拌，使其均匀分散后用氢氟酸(HF)作为催化剂调节凝胶时间，最后将所得的混合物注入图2所示的模具中，使其快速结成凝胶并老化，在25-35℃的条件下经过24小时养护，即可获得本发明的保温隔热性能良好、机械强度高、结构完整无裂纹、富含密封亚微米和纳米气孔的复合纳米保温建材板。
实施例2
首先按正硅酸甲脂(TMOS)∶水∶乙醇＝1.0∶2.0-10.0∶2.0-10.0的摩尔比例均匀混合，待反应生成二氧化硅溶胶后，在上述混合物中按溶胶∶硅酸铝镁∶凹凸棒土∶膨胀珍珠岩∶海泡石＝1.0∶3.0∶0.1-1.0∶0.1-1.0∶0.1-1.0的重量比加在一起，加入粘结剂和发泡剂混合均匀，快速搅拌，使其均匀分散后用氢氧化钠(NaOH)作为催化剂调节凝胶时间，最后将所得的混合物注入图2所示的模具中，使其快速结成凝胶并老化，在25-35℃的条件下经过24小时养护，即可获得本发明的保温隔热性能良好、机械强度高、结构完整无裂纹、富含密封亚微米和纳米气孔的复合纳米保温建材板。
实施例3
首先按水玻璃∶水∶乙醇＝1.0∶2.0-10.0∶2.0-10.0的摩尔比例均匀混合，待反应生成二氧化硅溶胶后，在上述混合物中按溶胶∶硅酸铝镁∶凹凸棒土∶膨胀珍珠岩∶海泡石＝1.0∶3.0∶0.1-1.0∶0.1-1.0∶0.1-1.0的重量比加在一起，加入粘结剂和发泡剂混合均匀，快速搅拌，使其均匀分散后用盐酸(HCl)作为催化剂调节凝胶时间，最后将所得的混合物注入图2所示的模具中，使其快速结成凝胶并老化，在25—35℃的条件下经过24小时养护，即可获得本发明的保温隔热性能良好、机械强度高、结构完整无裂纹、富含密封亚微米和纳米气孔的复合纳米保温建材板。
实施例4
首先按硅溶胶∶水∶乙醇＝1.0∶2.0-10.0∶2.0-10.0的摩尔比例均匀混合，待反应生成二氧化硅溶胶后，在上述混合物中按溶胶∶硅酸铝镁∶凹凸棒土∶膨胀珍珠岩：海泡石＝1.0∶3.0∶0.1-1.0∶0.1-1.0∶0.1-1.0的重量比加在一起，加入粘结剂和发泡剂混合均匀，快速搅拌，使其均匀分散后用硫酸(H2SO4)作为催化剂调节凝胶时间，最后将所得的混合物注入图2所示的模具中，使其快速结成凝胶并老化，在25-35℃的条件下经过24小时养护，即可获得本发明的保温隔热性能良好、机械强度高、结构完整无裂纹、富含密封亚微米和纳米气孔的复合纳米保温建材板。
Claims (11)
1.一种纳米保温节能材料，其特征是：由二氧化硅、硅酸铝镁、填充剂组成。
2.根据权利要求1所述的纳米保温节能材料，其特征是：所述的二氧化硅为经过溶胶-凝胶反应得到的纳米二氧化硅气凝胶。
3.根据权利要求1所述的纳米保温节能材料，其特征是：所述的粘结剂为苯丙乳液、纯丙乳液、氟碳乳液。
4.根据权利要求1所述的纳米保温节能材料，其特征是：所述的填充剂为膨胀珍珠岩、凹凸棒土、海泡石。
5.根据权利要求1所述的纳米保温节能材料，其特征是：经过特定的制泡工艺获得。
6.一种纳米保温节能材料的生产工艺，其特征是：先按二氧化硅硅源∶水∶溶剂＝1.0∶1.0-6.0∶1.0-6.0的摩尔比混合均匀，然后将上述溶胶∶硅酸铝镁∶凹凸棒土∶膨胀珍珠岩∶海泡石＝1.0∶3.0∶0.1-1.0∶0.1-1.0∶0.1-1.0的重量比加在一起，加入粘结剂和发泡剂，快速搅拌，使其均匀分散后用催化剂调节凝胶时间，最后将所得混合物注入模具、结成凝胶、并使其老化以后进行常压干燥处理，即可获得纳米复合轻质高强度的保温节能材料。
7.根据权利5所述的纳米保温节能材料的生产工艺，其特征是：所述的二氧化硅硅源是正硅酸乙脂(TEOS)、正硅酸甲脂(TMOS)、水玻璃、硅溶胶。
8.根据权利要求5所述的纳米保温节能材料的生产工艺，其特征是：所述的溶剂是乙醇和水。
9.根据权利要求5所述的纳米保温节能材料的生产工艺，其特征是：所述的粘结剂为苯丙乳液、纯丙乳液、氟碳乳液。
10.根据权利要求5所述的纳米保温节能材料的生产工艺，其特征是：所述的发泡剂为双氧水。
11.根据权利要求5所述的纳米保温节能材料的生产工艺，其特征是：所述的催化剂是盐酸、氢氧化钠、氢氟酸、硫酸。
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