CN101491919B - 一种保温隔热板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种保温隔热板的制备方法，采用高岭石、二甲基亚砜、丙烯酰胺为主要原料，首先在超声波作用下，制备出高岭石/二甲基亚砜复合物；再通过取代作用制备高岭石/丙烯酰胺复合物；最后，在引发剂作用下，丙烯酰胺发生聚合反应，制备出高岭石/聚丙烯酰胺复合物，将制备出的复合物压制成板状。该发明原料来源广泛，工艺简单，产品性能优异。制备出的保温隔热板强度较高，导热系数低，适用温度范围广，这种保温材料可以适用于墙体和屋顶保温。抗弯强度达到使用要求，大于60MPa，同时，该涂层原料来源广泛，价格低廉，保温性能良好，该保温板的导热系数小于0.068W/(m·k)，保温性能优于目前的保温板材。
Description
技术领域
本发明属于材料制备领域，具体涉及一种适用于墙体保温和屋顶保温的保温隔热板的制备方法。
背景技术
近年来，保温节能已经成为人们研究的热点问题。在墙体及屋顶上铺设一层保温材料可以减少室内热量散失，达到保温节能的目的。目前，国内外主要的保温材料主要有以下几种：膨胀珍珠岩制品、酚醛树脂泡沫、聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫及硅酸盐复合材料。膨胀珍珠岩及制品目前在我国建筑和工业保温材料中占有较大的比重，约为保温材料的44％；酚醛树脂泡沫更适合于某些特殊场合作隔热保温材料或其他功能性材料；聚苯乙烯泡沫塑料是由聚苯乙烯经发泡制成适合作为外墙绝热及饰面系统的首选绝热材料；硬质聚氨酯泡沫可以应用于建筑物的屋顶、墙体、地面，也可用于冰箱、冰柜的隔热保温，一般来说使用温度为-100℃-100℃。此外，膨胀蛭石、泡沫石棉、泡沫玻璃、膨胀石墨保温材料、铝酸盐纤维以及保温涂料等在我国也有少量生产和应用，但由于性能、价格、用途诸方面的竞争力稍差，在保温材料行业中只起着补充与辅助的作用。
高岭石是一种典型的1∶1型层状硅酸盐矿物，在纸张填料、陶瓷原料、橡胶填充剂、油漆和漆料的添加剂等方面有广泛的应用。由于高岭石特殊的结构，部分有机分子可以插入层间形成高岭石插层复合物。随着材料科学与纳米技术的发展，高岭石插层复合物的研究已经取得一定进展。目前，制备高岭石插层复合物的方法主要有超声法和微波法。Yoshiyuki Sugahara，ShigeoSatokawa，Kazuyuki Kuroda，Chuzo Kaoto.(Yoshiyuki Sugahara，ShigeoSatokawa，Kazuyuki Kuroda，Chuzo Kaoto.Preparation of akaolinite-polyacrylamide intercalation compound.Clays and Clay Minerals.1990，38(2)：137-143)等人以高岭石/甲基甲酰胺为前驱体，采用取代的方法制备了高岭石/丙烯酰胺复合物，在加热的作用下使丙烯酰胺聚合制备出高岭石/聚丙烯酰胺复合物，研究结果表明，插层后的高岭石抗水冲刷能力有所提高。XianRu Zhang，Zheng Xu(XianRu Zhang，Zheng Xu.The effect of microwave onpreparation of kaolinite/dimethylsulfoxide composite during intercalation process.Material Letters，2007，(61)：1478-1482)等利用微波法制备了高岭石/二甲基亚砜复合物，插层率达80％以上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原料来源广泛，制备工艺简单的保温隔热板的制备方法，按本发明的制备方法得到的保温材料其抗弯强度大于60MPa，保温性能良好，该保温板的导热系数小于0.068W/(m.k)，保温性能优于目前的保温板材。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)首先，将高岭石粉碎过200目筛，用0.3mol/L的NaCl溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤后再用0.15mol/L的NiCl2溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤，用去离子水洗涤备用；
2)将上述高岭石加入到质量分数为75％的二甲基亚砜水溶液中混合均匀，配制成高岭石质量分数为5％-15％的浆料，再将高岭石浆料放入超声波发生器中，在超声功率为300W，温度为80℃的条件下对高岭石插层反应2小时，再进行抽滤，制备出高岭石和二甲基亚砜复合物；
3)将高岭石和二甲基亚砜复合物浸泡于2mol/L的丙烯酰胺溶液中，配制成高岭石的质量分数为5％-10％的浆料，搅拌24h，通过交换作用使得丙烯酰胺进入高岭石层间，抽滤，制备出高岭石和丙烯酰胺复合物；
4)将所制备的高岭石和丙烯酰胺复合物加入到2mol/L的丙烯酰胺水溶液中，配制成高岭石质量分数为35％-45％的浆料，将过硫酸铵和亚硫酸铵按1∶1的质量比混合制成引发剂，向丙烯酰胺浆料中加入丙烯酰胺总质量0.04-0.09％的引发剂搅拌均匀，在烘箱中加热至30-60℃并保温2-8h，使丙烯酰胺发生聚合反应，反应结束后将所制备的粘稠状浆料倒入模具中压制成型，成型压力为35MPa，然后于20-60℃干燥2-8小时后即得高岭石和丙烯酰胺保温板。
本发明采用原位插层聚合的方法制备高岭石/聚丙烯酰胺保温板。原料来源广泛，工艺简单，产品性能优异。该材料具有强度较高，导热系数低，适用温度范围广，环保等优点，这种保温材料可以适用于墙体和屋顶保温，抗弯强度达到使用要求，大于60MPa，同时，该涂层原料来源广泛，价格低廉，保温性能良好，该保温板的导热系数小于0.068W/(m·k)，保温性能优于目前的保温板材。
具体实施方式
实施例1：首先，将高岭石粉碎过200目筛，用0.3mol/L的NaCl溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤后再用0.15mol/L的NiCl2溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤，用去离子水洗涤备用；将上述高岭石加入到质量分数为75％的二甲基亚砜水溶液中混合均匀，配制成高岭石质量分数为5％的浆料，再将高岭石浆料放入超声波发生器中，在超声功率为300W，温度为80℃的条件下对高岭石插层反应2小时，再进行抽滤，制备出高岭石/二甲基亚砜复合物；将高岭石/二甲基亚砜复合物浸泡于2mol/L的丙烯酰胺溶液中，配制成高岭石的质量分数为5％的浆料，搅拌24h，通过交换作用使得丙烯酰胺进入高岭石层间，抽滤，制备出高岭石/丙烯酰胺复合物；将所制备的高岭石/丙烯酰胺复合物加入到2mol/L的丙烯酰胺水溶液中，配制成高岭石质量分数为35％的浆料，将过硫酸铵和亚硫酸铵按1∶1的质量比混合制成引发剂，向丙烯酰胺浆料中加入丙烯酰胺总质量0.04％的引发剂搅拌均匀，在烘箱中加热至30℃并保温2h，使丙烯酰胺发生聚合反应，反应结束后将所制备的粘稠状浆料倒入模具中压制成型，成型压力为35MPa，然后于20℃干燥2小时后即得高岭石/丙烯酰胺保温板。
实施例2：首先，将高岭石粉碎过200目筛，用0.3mol/L的NaCl溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤后再用0.15mol/L的NiCl2溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤，用去离子水洗涤备用；将上述高岭石加入到质量分数为75％的二甲基亚砜水溶液中混合均匀，配制成高岭石质量分数为8％的浆料，再将高岭石浆料放入超声波发生器中，在超声功率为300W，温度为80℃的条件下对高岭石插层反应2小时，再进行抽滤，制备出高岭石/二甲基亚砜复合物；将高岭石/二甲基亚砜复合物浸泡于2mol/L的丙烯酰胺溶液中，配制成高岭石的质量分数为8％的浆料，搅拌24h，通过交换作用使得丙烯酰胺进入高岭石层间，抽滤，制备出高岭石/丙烯酰胺复合物；将所制备的高岭石/丙烯酰胺复合物加入到2mol/L的丙烯酰胺水溶液中，配制成高岭石质量分数为40％的浆料，将过硫酸铵和亚硫酸铵按1∶1的质量比混合制成引发剂，向丙烯酰胺浆料中加入丙烯酰胺总质量0.06％的引发剂搅拌均匀，在烘箱中加热至40℃并保温3h，使丙烯酰胺发生聚合反应，反应结束后将所制备的粘稠状浆料倒入模具中压制成型，成型压力为35MPa，然后于50℃干燥5小时后即得高岭石/丙烯酰胺保温板。
实施例3：首先，将高岭石粉碎过200目筛，用0.3mol/L的NaCl溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤后再用0.15mol/L的NiCl2溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤，用去离子水洗涤备用；将上述高岭石加入到质量分数为75％的二甲基亚砜水溶液中混合均匀，配制成高岭石质量分数为15％的浆料，再将高岭石浆料放入超声波发生器中，在超声功率为300W，温度为80℃的条件下对高岭石插层反应2小时，再进行抽滤，制备出高岭石/二甲基亚砜复合物；将高岭石/二甲基亚砜复合物浸泡于2mol/L的丙烯酰胺溶液中，配制成高岭石的质量分数为10％的浆料，搅拌24h，通过交换作用使得丙烯酰胺进入高岭石层间，抽滤，制备出高岭石/丙烯酰胺复合物；将所制备的高岭石/丙烯酰胺复合物加入到2mol/L的丙烯酰胺水溶液中，配制成高岭石质量分数为45％的浆料，将过硫酸铵和亚硫酸铵按1∶1的质量比混合制成引发剂，向丙烯酰胺浆料中加入丙烯酰胺总质量0.09％的引发剂搅拌均匀，在烘箱中加热至60℃并保温8h，使丙烯酰胺发生聚合反应，反应结束后将所制备的粘稠状浆料倒入模具中压制成型，成型压力为35MPa，然后于60℃干燥8小时后即得高岭石/丙烯酰胺保温板。
实施例4：首先，将高岭石粉碎过200目筛，用0.3mol/L的NaCl溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤后再用0.15mol/L的NiCl2溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤，用去离子水洗涤备用；将上述高岭石加入到质量分数为75％的二甲基亚砜水溶液中混合均匀，配制成高岭石质量分数为10％的浆料，再将高岭石浆料放入超声波发生器中，在超声功率为300W，温度为80℃的条件下对高岭石插层反应2小时，再进行抽滤，制备出高岭石/二甲基亚砜复合物；将高岭石/二甲基亚砜复合物浸泡于2mol/L的丙烯酰胺溶液中，配制成高岭石的质量分数为6％的浆料，搅拌24h，通过交换作用使得丙烯酰胺进入高岭石层间，抽滤，制备出高岭石/丙烯酰胺复合物；将所制备的高岭石/丙烯酰胺复合物加入到2mol/L的丙烯酰胺水溶液中，配制成高岭石质量分数为38％的浆料，将过硫酸铵和亚硫酸铵按1∶1的质量比混合制成引发剂，向丙烯酰胺浆料中加入丙烯酰胺总质量0.07％的引发剂搅拌均匀，在烘箱中加热至50℃并保温4h，使丙烯酰胺发生聚合反应，反应结束后将所制备的粘稠状浆料倒入模具中压制成型，成型压力为35MPa，然后于30℃干燥6小时后即得高岭石/丙烯酰胺保温板。
实施例5：首先，将高岭石粉碎过200目筛，用0.3mol/L的NaCl溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤后再用0.15mol/L的NiCl2溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤，用去离子水洗涤备用；将上述高岭石加入到质量分数为75％的二甲基亚砜水溶液中混合均匀，配制成高岭石质量分数为12％的浆料，再将高岭石浆料放入超声波发生器中，在超声功率为300W，温度为80℃的条件下对高岭石插层反应2小时，再进行抽滤，制备出高岭石/二甲基亚砜复合物；将高岭石/二甲基亚砜复合物浸泡于2mol/L的丙烯酰胺溶液中，配制成高岭石的质量分数为9％的浆料，搅拌24h，通过交换作用使得丙烯酰胺进入高岭石层间，抽滤，制备出高岭石/丙烯酰胺复合物；将所制备的高岭石/丙烯酰胺复合物加入到2mol/L的丙烯酰胺水溶液中，配制成高岭石质量分数为43％的浆料，将过硫酸铵和亚硫酸铵按1∶1的质量比混合制成引发剂，向丙烯酰胺浆料中加入丙烯酰胺总质量0.05％的引发剂搅拌均匀，在烘箱中加热至45℃并保温5h，使丙烯酰胺发生聚合反应，反应结束后将所制备的粘稠状浆料倒入模具中压制成型，成型压力为35MPa，然后于40℃干燥4小时后即得高岭石/丙烯酰胺保温板。
Claims (6)
1.一种保温隔热板的制备方法，其特征在于：
1)首先，将高岭石粉碎过200目筛，用0.3mol/L的NaCl溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤后再用0.15mol/L的NiCl2溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤，用去离子水洗涤备用；
2)将上述高岭石加入到质量分数为75％的二甲基亚砜水溶液中混合均匀，配制成高岭石质量分数为5％-15％的浆料，再将高岭石浆料放入超声波发生器中，在超声功率为300W，温度为80℃的条件下对高岭石插层反应2小时，再进行抽滤，制备出高岭石和二甲基亚砜复合物；
3)将高岭石和二甲基亚砜复合物浸泡于2mol/L的丙烯酰胺溶液中，配制成高岭石的质量分数为5％-10％的浆料，搅拌24h，通过交换作用使得丙烯酰胺进入高岭石层间，抽滤，制备出高岭石和丙烯酰胺复合物；
4)将所制备的高岭石和丙烯酰胺复合物加入到2mol/L的丙烯酰胺水溶液中，配制成高岭石质量分数为35％-45％的浆料，将过硫酸铵和亚硫酸铵按1∶1的质量比混合制成引发剂，向丙烯酰胺浆料中加入丙烯酰胺总质量0.04-0.09％的引发剂搅拌均匀，在烘箱中加热至30-60℃并保温2-8h，使丙烯酰胺发生聚合反应，反应结束后将所制备的粘稠状浆料倒入模具中压制成型，成型压力为35MPa，然后于20-60℃干燥2-8小时后即得高岭石和丙烯酰胺保温板。
2.根据权利要求1所述的保温隔热板的制备方法，其特征在于：首先，将高岭石粉碎过200目筛，用0.3mol/L的NaCl溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤后再用0.15m0l/L的NiCl2溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤，用去离子水洗涤备用；将上述高岭石加入到质量分数为75％的二甲基亚砜水溶液中混合均匀，配制成高岭石质量分数为5％的浆料，再将高岭石浆料放入超声波发生器中，在超声功率为300W，温度为80℃的条件下对高岭石插层反应2小时，再进行抽滤，制备出高岭石和二甲基亚砜复合物；将高岭石和二甲基亚砜复合物浸泡于2mol/L的丙烯酰胺溶液中，配制成高岭石的质量分数为5％的浆料，搅拌24h，通过交换作用使得丙烯酰胺进入高岭石层间，抽滤，制备出高岭石和丙烯酰胺复合物；将所制备的高岭石和丙烯酰胺复合物加入到2mol/L的丙烯酰胺水溶液中，配制成高岭石质量分数为35％的浆料，将过硫酸铵和亚硫酸铵按1∶1的质量比混合制成引发剂，向丙烯酰胺浆料中加入丙烯酰胺总质量0.04％的引发剂搅拌均匀，在烘箱中加热至30℃并保温2h，使丙烯酰胺发生聚合反应，反应结束后将所制备的粘稠状浆料倒入模具中压制成型，成型压力为35MPa，然后于20℃干燥2小时后即得高岭石和丙烯酰胺保温板。
3.根据权利要求1所述的保温隔热板的制备方法，其特征在于：首先，将高岭石粉碎过200目筛，用0.3mol/L的NaCl溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤后再用0.15mol/L的NiCl2溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤，用去离子水洗涤备用；将上述高岭石加入到质量分数为75％的二甲基亚砜水溶液中混合均匀，配制成高岭石质量分数为8％的浆料，再将高岭石浆料放入超声波发生器中，在超声功率为300W，温度为80℃的条件下对高岭石插层反应2小时，再进行抽滤，制备出高岭石和二甲基亚砜复合物；将高岭石和二甲基亚砜复合物浸泡于2mol/L的丙烯酰胺溶液中，配制成高岭石的质量分数为8％的浆料，搅拌24h，通过交换作用使得丙烯酰胺进入高岭石层间，抽滤，制备出高岭石和丙烯酰胺复合物；将所制备的高岭石和丙烯酰胺复合物加入到2mol/L的丙烯酰胺水溶液中，配制成高岭石质量分数为40％的浆料，将过硫酸铵和亚硫酸铵按1∶1的质量比混合制成引发剂，向丙烯酰胺浆料中加入丙烯酰胺总质量0.06％的引发剂搅拌均匀，在烘箱中加热至40℃并保温3h，使丙烯酰胺发生聚合反应，反应结束后将所制备的粘稠状浆料倒入模具中压制成型，成型压力为35MPa，然后于50℃干燥5小时后即得高岭石和丙烯酰胺保温板。
4.根据权利要求1所述的保温隔热板的制备方法，其特征在于：首先，将高岭石粉碎过200目筛，用0.3mol/L的NaCl溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤后再用0.15mol/L的NiCl2溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤，用去离子水洗涤备用；将上述高岭石加入到质量分数为75％的二甲基亚砜水溶液中混合均匀，配制成高岭石质量分数为15％的浆料，再将高岭石浆料放入超声波发生器中，在超声功率为300W，温度为80℃的条件下对高岭石插层反应2小时，再进行抽滤，制备出高岭石和二甲基亚砜复合物；将高岭石和二甲基亚砜复合物浸泡于2mol/L的丙烯酰胺溶液中，配制成高岭石的质量分数为10％的浆料，搅拌24h，通过交换作用使得丙烯酰胺进入高岭石层间，抽滤，制备出高岭石和丙烯酰胺复合物；将所制备的高岭石和丙烯酰胺复合物加入到2mol/L的丙烯酰胺水溶液中，配制成高岭石质量分数为45％的浆料，将过硫酸铵和亚硫酸铵按1∶1的质量比混合制成引发剂，向丙烯酰胺浆料中加入丙烯酰胺总质量0.09％的引发剂搅拌均匀，在烘箱中加热至60℃并保温8h，使丙烯酰胺发生聚合反应，反应结束后将所制备的粘稠状浆料倒入模具中压制成型，成型压力为35MPa，然后于60℃干燥8小时后即得高岭石和丙烯酰胺保温板。
5.根据权利要求1所述的保温隔热板的制备方法，其特征在于：首先，将高岭石粉碎过200目筛，用0.3mol/L的NaCl溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤后再用0.15mol/L的NiCl2溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤，用去离子水洗涤备用；将上述高岭石加入到质量分数为75％的二甲基亚砜水溶液中混合均匀，配制成高岭石质量分数为10％的浆料，再将高岭石浆料放入超声波发生器中，在超声功率为300W，温度为80℃的条件下对高岭石插层反应2小时，再进行抽滤，制备出高岭石和二甲基亚砜复合物；将高岭石和二甲基亚砜复合物浸泡于2mol/L的丙烯酰胺溶液中，配制成高岭石的质量分数为6％的浆料，搅拌24h，通过交换作用使得丙烯酰胺进入高岭石层间，抽滤，制备出高岭石和丙烯酰胺复合物；将所制备的高岭石和丙烯酰胺复合物加入到2mol/L的丙烯酰胺水溶液中，配制成高岭石质量分数为38％的浆料，将过硫酸铵和亚硫酸铵按1∶1的质量比混合制成引发剂，向丙烯酰胺浆料中加入丙烯酰胺总质量0.07％的引发剂搅拌均匀，在烘箱中加热至50℃并保温4h，使丙烯酰胺发生聚合反应，反应结束后将所制备的粘稠状浆料倒入模具中压制成型，成型压力为35MPa，然后于30℃干燥6小时后即得高岭石和丙烯酰胺保温板。
6.根据权利要求1所述的保温隔热板的制备方法，其特征在于：首先，将高岭石粉碎过200目筛，用0.3mol/L的NaCl溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤后再用0.15mol/L的NiCl2溶液在80℃下浸泡12-36h，过滤，用去离子水洗涤备用；将上述高岭石加入到质量分数为75％的二甲基亚砜水溶液中混合均匀，配制成高岭石质量分数为12％的浆料，再将高岭石浆料放入超声波发生器中，在超声功率为300W，温度为80℃的条件下对高岭石插层反应2小时，再进行抽滤，制备出高岭石和二甲基亚砜复合物；将高岭石和二甲基亚砜复合物浸泡于2mol/L的丙烯酰胺溶液中，配制成高岭石的质量分数为9％的浆料，搅拌24h，通过交换作用使得丙烯酰胺进入高岭石层间，抽滤，制备出高岭石和丙烯酰胺复合物；将所制备的高岭石和丙烯酰胺复合物加入到2mol/L的丙烯酰胺水溶液中，配制成高岭石质量分数为43％的浆料，将过硫酸铵和亚硫酸铵按1∶1的质量比混合制成引发剂，向丙烯酰胺浆料中加入丙烯酰胺总质量0.05％的引发剂搅拌均匀，在烘箱中加热至45℃并保温5h，使丙烯酰胺发生聚合反应，反应结束后将所制备的粘稠状浆料倒入模具中压制成型，成型压力为35MPa，然后于40℃干燥4小时后即得高岭石和丙烯酰胺保温板。
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Also Published As
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