CN101468897B - 无机保温隔热材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及粒径为1-250μm的粉煤灰空心微珠在无机保温隔热材料中的应用，提供了一种无机保温隔热材料，其包括粒径为1-250μm的粉煤灰空心微珠和水泥。本发明提供了一种集保温、隔热、强度高、防火、防水、吸音、隔音、装饰，造价低，施工方便于一身的新型建筑无机保温隔热材料。本发明可广泛应用于各种建筑，尤其是村镇建设领域节能保温工程。

Description

无机保温隔热材料
技术领域
本发明涉及一种保温隔热建筑材料，其可广泛地用于工业与民用建筑内隔墙和外砌墙、平顶和斜坡层面及地面的保温隔热、防火、隔音等。
背景技术
目前，建筑内外墙保温材料大致有聚苯系列和轻质隔墙板(块)，其中聚苯系列中有聚苯颗粒(EPS材料)和聚苯板(EPS材料)以及挤塑板(XPS材料)。聚苯颗粒保温浆料存在的问题是节能系数低、施工难度大、粘结力差、抗裂性差。而EPS聚苯板和XPS挤塑板，对环境会造成不利的影响，同时消耗大量资源，而且聚苯板本身具有受力变形的特性，直接承受面砖饰面层(包括粘结砂浆)荷载，长期的变形会导致受力的失衡从而引发开裂甚至脱落，抗风压尤其是抗负风压的性能差，会出现在刮大风时聚苯板刮落事件，体系本身存在整体连通的空气层；当发生火灾时很快形成“引火通道”使火灾迅速蔓延，还存在强度低，外装修时局限性大等问题。轻质隔墙板砌块也具有干燥收缩和温度收缩大、吸水性强、导湿性差、与砂浆的粘结性差等缺点，在一定程度上阻碍了加气混凝土砌块在我国的推广应用。
因此，目前建筑保温工程中急需一种既有很好的保温性能，同时有足够的强度及防火性能优良的保温材料，以弥补聚苯系列保温材料的缺陷。
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物，是我国当前排量较大的工业废渣之一。
而粉煤灰空心微珠是从粉煤灰中精选出来的一种材料，是煤粉在1300℃的电厂锅炉内燃烧时，粘土质物质熔融成微液滴，在炉内湍流的热空气作用下高速自旋，形成浑圆硅铝球体。燃烧和裂解反应产生的氮气、氢气和二氧化碳等气体在熔融的高温铝球内迅速膨胀，在表面张力作用下，形成中空的玻璃泡，然后进入烟道迅速冷却，硬化后成为高真空的玻璃态空心微珠。这种空心微珠材料是一种球形、空心、内含氮气和二氧化碳负压气体的细小玻璃体，它的物理化学性能见表1和表2，具有粒径小、质轻、中空、隔热、绝缘、隔音、耐火、耐压、硬度高、无团聚及分散性好等特性。
表1空心微珠的物理性能
参数名称   粒度(μm)   球形率(％)   容重(g/cm3)   耐火度(℃)   介电常数(ε)   吸油率g油/100g
参数值   1-250   ＞95   0.45～2.2   1200～1750   2.3～2.4   16～18
参数名称   硬度(莫氏硬度)   烧蚀率(％)   导热系数W/(m·K)   抗压强度Kg/cm2   体积电阻(Ω·cm)   比表面积cm2/g
参数值   5～7   ＜1   0.07～0.12   1000～6000   1.5×10*10   1.9(3μm)
表2空心微珠的化学成分
化学成分 SiO2 Al2O3  Fe2O3   TiO2     MgO     CaO     K2O     loss
含量(％) ＞55 ＞31  ＜3   ＞1.1     ＞1     ＞2     ＞1     ＜1
目前，这种粒径的粉煤灰空心微珠只是作为填充料，用于塑料，橡胶等，因此，其利用率非常低。
发明内容
本发明正是利用了粉煤灰空心微珠的性能，将其用于保温材料中。本发明的目的是要提供一种新型无机保温隔热材料，它能克服现有保温材料在建筑墙体的保温系统和施工方法中的缺陷，降低制造和使用成本。
在一个方面，本发明提供了粒径为1-250μm粉煤灰空心微珠在保温隔热材料中的应用。
在另一方面，本发明提供了一种无机保温隔热材料，其含有粒径为1-250μm粉煤灰空心微珠。
在本发明的一个实施方式中，所使用的粉煤灰空心微珠的粒径为1-250μm。粉煤灰空心微珠因粒径不同，而其密度、导热系数、强度有所不同。本发明利用粉煤灰空心微珠不同粒径的特性，可生产多种类型的保温材料。例如：砂浆、浇注料(砂浆)、隔墙板、保温板、砌块等。
根据本发明的无机保温隔热材料，其包括粉煤灰空心微珠和胶凝材料。用于本发明的胶凝材料有水泥、石灰、石膏等。水泥可以是普通的硅酸盐水泥。可以将水泥、石灰、石膏等胶凝材料单独地与粉煤灰空心微珠混合而制成本发明的无机保温隔热材料，也可以使用水泥与石灰或者水泥与石膏的混合物与粉煤灰空心微珠混合而制成本发明的无机保温隔热材料。但从节省成本的角度出发，本发明优选使用普通的硅酸盐水泥。
本发明通过水泥的胶结解决了无机材料的粘结问题；在水泥水化硬化过程中整个物料变为胶质浆体，干燥后形成一种高强硬度、永不还原的隔热保温材料。
根据本发明的无机保温隔热材料，以所述无机保温隔热材料的总重量计，其包括以下的组分：
粒径为1-250μm的粉煤灰空心微珠    50-80％
胶凝材料                          19.5-47％
添加剂                            0.5-3％
其中所使用的添加剂包括防水剂、粘结剂以及引气剂或引气剂减水剂。在本发明中，可以使用的防水剂包括市售的憎水型防水外加剂等；可以使用的粘结剂有甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素(HPMC)等；可以使用的引气剂或引气减水剂包括月桂磺酸钠、松香酸钠和松香热聚物等。
根据本发明的无机保温隔热材料，参照JG 158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》标准，其具有如下的性能：①密度为400-1000kg/m3；②导热系数0.07～0.3W/m.K；③抗压强度5.0～20MPa
根据本发明的无机保温隔热材料，其可以生产出不同类型的保温材料。例如，砂浆、浇注料(砂浆)、隔墙板、保温板、砌块。这些材料都可以通过本领域公知的生产工艺流程生产，如采用密封仓、气力搅拌、气力输送、模具成形、蒸气养护等工艺及设备。例如，生产保温砂浆时，可以将一定量的粉煤灰空心微珠与水泥在高效混料机中混合，直到混合均匀。而生产型材时，可以先将一定量的粉煤灰空心微珠与水泥在高效混料机中混合一定的时间，再将其加入搅拌机中加水搅拌足够长的时间，然后成型，干燥，由此，得到本发明的无机保温隔热材料。
根据本发明的无机保温隔热材料，其不会对周围环境造成任何危害和污染。不但给建筑保温提供了新技术、新产品，而且给粉煤灰综合利用提供了新的途径。
根据本发明的无机保温隔热材料，由于使用大量的粉煤灰空心微珠及所形成的保温材料内的大量微孔，因而有良好的保温隔热性能。根据不同需求，利用粉煤灰空心微珠不同粒径，可生产多种类型的保温材料。而该无机保温隔热材料的整体一致性，不会形成无空腔体系，并有效地阻断冷热桥的产生，真正达到墙体保温节能效果。
根据本发明的无机保温隔热材料，属亲水泥基材料，与同质材料及面层抗裂砂浆易牢固结合，确保了保温墙面的稳定性。由于该无机保温隔热材料以其独到的特性，从而使它具有防水性、耐久性、耐候性、耐冲击和耐酸碱、耐腐蚀等特性。不结露、不开裂、不松动、不变形、不脱落，从而大大地延长建筑物的使用寿命，而保温材料的使用年限也可以与建筑物同寿命。
根据本发明的无机保温隔热材料，主要原料为无机材料，经过了上千度高温煅烧，因此，其具有良好的防火性能，特别适合于各类隔热保温的工程。
根据本发明的无机保温隔热材料，其具有较高的强度，作为保温材料，其性能优于其他任何一种保温材料。满足单一墙体节能保温要求。具有较强基体表面硬度和密实性，对砖、石、混凝土、木材、钢板、有机材料等都有较强的附着力。
实施例
下面对本发明作进一步说明，应当注意以下具体实施方式仅是对本发明示范性的说明，但本发明的范围并不受以下具体实施方式的限制。
实施例1：
基于混合物的总重量计，将粒径为100-250μm的粉煤灰空心微珠、水泥、月桂磺酸钠(型号：LP-W1)及FS-SW-V憎水型防水外加剂按照以下的重量百分比配制，
水泥                              47％；
粉煤灰空心微珠(粒度100-250μm)    50％；
LP-W1月桂磺酸钠、                 0.5％
FS-SW-V憎水型防水外加剂           2.5％。
将配制的混合物加入混料机中充分混合，然后再加入搅拌机中搅拌，成型并干燥，制成型材。参照JG 158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》标准，测得所得材料的性能为：
①密度为700kg/m3；②导热系数0.2W/m.K；③抗压强度25MPa
实施例2：
基于混合物的总重量计，将粒径为100-250μm的粉煤灰空心微珠、水泥、羟丙基甲基纤维素及松香酸钠按照以下的重量百分比配制，
水泥                              38％；
粉煤灰空心微珠(粒度100-250μm)    60％；
羟丙基甲基纤维素、                1％
松香酸钠                          1％
将配制的混合物加入混料机中充分混合，制成型材或砂浆。参照JG 158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》标准，测得所得材料的性能为：
①密度为500kg/m3；②导热系数0.1W/m.K；③抗压强度20MPa
实施例3：
基于混合物的总重量计，将粒径为100-250μm的粉煤灰空心微珠、水泥、甲基纤维素及松香酸钠按照以下的重量百分比配制，
水泥                              20％；
粉煤灰空心微珠(粒度100-250μm)    77％；
甲基纤维素                        1.5％。
松香酸钠                          1.5％。
将配制的混合物加入混料机中充分混合，制成型材或砂浆。参照JG 158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》标准，测得所得材料的性能为：
①密度为400kg/m3；②导热系数0.07W/m.K；③抗压强度5.0MPa
实施例4：
基于混合物的总重量计，将粒径为1-100μm的粉煤灰空心微珠、水泥、LP-W1月桂磺酸钠及FS-SW-V憎水型防水外加剂按照重量百分比配制，
水泥                            37％；
粉煤灰空心微珠(粒度1-100μm)    60％；
LP-W1月桂磺酸钠、               0.5％
FS-SW-V憎水型防水外加剂         2.5％。
将配制的混合物加入混料机中充分混合，然后再加入搅拌机中搅拌，成型并干燥，制成型材。参照JG 158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》标准，测得所得材料的性能为：
①密度为1000kg/m3；②导热系数0.26W/m.K；③抗压强度30MPa
实施例5：
基于混合物的总重量计，将粒径为1-100μm的粉煤灰空心微珠、水泥、石灰及添加剂按照以下的重量百分比配制，
水泥                            39％；
石灰                            8％
粉煤灰空心微珠(粒度1-100μm)    50％；
甲基纤维素                      1.5％
松香酸钠                        1.5％
将配制的混合物加入混料机中充分混合，然后再加入搅拌机中搅拌，成型并干燥，制成型材。参照JG 158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》标准，测得所得材料的性能为：
①密度为1000kg/m3；②导热系数0.15W/m.K；③抗压强度15MPa

Claims (10)

1.一种无机保温隔热型材，其含有粒径为100-250μm的粉煤灰空心微珠。
2.根据权利要求1所述的无机保温隔热型材，其特征在于，所述保温隔热型材包括粉煤灰空心微珠和胶凝材料。
3.根据权利要求2所述的无机保温隔热型材，其特征在于，以所述无机保温隔热型材的总重量计，所述保温隔热型材包括以下的组分：
粉煤灰空心微珠    50-80％
胶凝材料          19.5-47％
添加剂            0.5-3％
4.根据权利要求2或3所述的无机保温隔热型材，其特征在于，所述胶凝材料是水泥、石灰、石膏或它们的混合物。
5.根据权利要求2或3所述的无机保温隔热型材，其特征在于，所述胶凝材料是水泥。
6.根据权利要求3的无机保温隔热型材，其特征在于，所述添加剂是防水剂、粘结剂、引气剂或引气减水剂或它们的混合物。
7.根据权利要求6的无机保温隔热型材，其特征在于，所述防水剂是憎水型防水外加剂；所述粘结剂是甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素；所述引气剂或引气减水剂是月桂磺酸钠、松香酸钠和松香热聚物。
8.根据权利要求1所述的无机保温隔热型材，其特征在于，所述无机保温隔热型材具有如下的性能：
①密度为400-1000kg/m3；
②导热系数0.07～0.3W/m.K；
③抗压强度5.0～20MPa。
9.粒径为100-250μm的粉煤灰空心微珠在无机保温隔热型材中的 应用。
10.根据权利要求9所述的粒径为100-250μm的粉煤灰空心微珠在无机保温隔热型材中的应用，其特征在于，所述无机保温隔热型材具有如下的性能：
①密度为400-1000kg/m3；
②导热系数0.07～0.3W/m.K；
③抗压强度5.0～20MPa。 
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