CN101880139A - 一种低碳陶瓷墙体保温膏及其制备方法 - Google Patents

一种低碳陶瓷墙体保温膏及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低碳陶瓷墙体保温膏及其制备方法。该保温膏的组成及其重量百分比如下：无机粘结剂5％-30％，成膜剂3％-10％，珍珠岩10％-50％，空心微珠5％-20％，无机填料5％-10％，纤维1％-1.2％，助剂1％-1.2％，水10％-50％，以上各组分的重量百分比之和为100％。该保温膏低碳环保，低烟、无毒，符合绿色建筑节能标准；容重小、隔热保温性能优异，力学性能优异，与建筑墙体及其饰面具有良好的结合性，只需涂抹工艺即可与墙体达到牢固的结合效果，解决了常用有机保温材料外饰面易出现的面层砂浆开裂、脱落、空鼓的质量问题。同时该发明施工简单、便捷，弥补了泡沫保温材料施工繁琐、施工时间长的不足；抗裂性能、耐水、耐老化性能优异，解决了常用硅酸盐保温材料固化过程开裂、耐水性能低的问题。同时该材料砌筑构件不产生缝隙，进一步减少热损失率，成本低廉。该发明工艺简单，大大减少了人力、物力，同时选用来源丰富的珍珠岩、陶瓷微珠等无机材料，大幅度降低经济成本，在隔热保温材料行业占有较大的优势。

Description

一种低碳陶瓷墙体保温膏及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型低碳陶瓷墙体保温膏及其制备方法。
背景技术
进入新世纪以来，人类已经开始进入低碳经济时代，建筑节能必须由材料的“高投入、高消耗、高污染”向“低投入、低消耗、低污染”的低碳经济方向转型。目前，我国建筑节能仍存在重节能轻防火的误区，频繁的建筑火灾造成严重的后果。我国全面推行建筑节能、走出高碳经济的阴影，提早进入环保节能的轨道迫在眉睫。
传统的有机泡沫保温材料虽然保温效果较好，但是力学强度较低、耐老化性能差、易开裂、施工繁琐、易燃烧，且燃烧时产生大量的烟毒气体污染环境，限制其进一步的研究和应用。传统无机硅酸盐保温材料，一般采用水泥、石灰膏等作为胶凝材料，力学强度较高，但是保温效果差，且存在硬化时间较短、收缩性大等问题。
制备低碳环保的建筑节能材料，解决目前建筑节能材料普遍存在的力学强度与导热系数间的矛盾在新世纪有着不可估量的发展前景。
目前，通过优选高粘结性能的无机粘结剂与少量成膜剂复配，同时采用保温颗粒大小粒径复配技术来获得优异的低碳环保性能、隔热保温性能和力学强度的方法尚未见报道。
发明内容
本发明的目的之一在于克服传统的有机聚苯乙烯板和聚氨酯泡沫保温板所具有的易开裂、施工繁琐、易燃烧、污染环境等缺点以及传统添加水泥类无机保温材料保温效果差的不足，提供种低碳环保、阻燃、强度高、隔热保温性能好、抗裂、耐水、使用寿命长的墙体保温材料，以实现低碳绿色建筑节能，解决保温材料力学强度和保温性能之间的矛盾。
本发明的目的之二在于提供该低碳陶瓷墙体保温膏的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种低碳陶瓷墙体保温膏，其特征在于该保温膏的组成及其重量百分比如下：
无机粘结剂：       5％-30％
成膜剂：           3％-10％
珍珠岩：           10％-50％
空心微珠：         5％-20％
无机填料：         5％-10％
纤维：             1％-1.2％
助剂：         1％-1.2％
水：           10％-50％；
以上各组分的重量百分比之和为100％。
上述的无机粘结剂为膨润土、凹凸棒土、高粘土、高岭土、粉煤灰、海泡石、硅藻土中的至少一种％。
上述的成膜剂由硅丙乳液和高弹性乳液组成，硅丙乳液和高弹性乳液的干重比为3∶2-4∶1。其中高弹性乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、聚乙烯醇、纤维素醚、环氧树脂、弹性707乳液中的至少一种。
上述的用珍珠岩为闭孔珍珠岩，采用粒径为80um和200um两种珍珠岩进行复配而成，其中粒径为80um的珍珠岩用量为闭孔珍珠岩的60％-90％。
上述的空心微珠的内部填充惰性气体，由粒径为50um、80um和200um三种空心微珠组成，其中粒径为200um的空心微珠的含量不低于微珠总量的80％。
上述的无机填料为云母粉、0K粉、氢氧化铝、轻烧粉、钛白粉的混合物，其中云母粉的用量不超过无机填料用量的10％，且氢氧化铝与轻烧粉的重量比为1∶1-3∶1。
上述的纤维为丙烯酸纤维、玻璃纤维、硅酸铝纤维中的至少一种，由长短纤维复配而成。
上述的助剂为分散剂、增稠剂、防霉剂、流平剂、成膜助剂和减水剂的混合物。
上述的分散剂为十二烷基磺酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚两种，其中十二烷基磺酸钠的用量不超过分散剂总量的10％，分散剂总量为助剂用量的5％-20％。
一种制备上述的一种低碳陶瓷墙体保温膏的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
a.将成膜剂，助剂和水进行砂磨搅拌分散多用机中高速搅拌，搅拌机转速为600r/min-1500r/min，制成组份A；
b.将无机粘结剂、闭孔珍珠岩、空心微珠、无机填料、纤维预混合，制成组份B；
c.在低速搅拌下将A、B两组份混合均匀，搅拌机转速为100-400r/min调整粘度制成保温膏。
本发明的低碳陶瓷墙体保温膏，由大量高粘结性无机粘结剂与少量优选成膜剂复配而成，优选空心陶瓷颗粒和其他绿色阻燃性填料，真正意义上实现低碳、绿色、环保。高粘结性无机粘结剂具有颗粒细、可塑性强、粘结性好、收缩适宜、耐火度高等特点，为材料提供较好的力学性能；成膜剂脱水固化的过程中在整个材料内部形成互穿网络结构，产生大量微小孔隙为材料提供优良的隔热保温性能；同时高弹性乳液为材料提供足够的韧性，解决材料脆性大、易开裂的问题。其中无机粘结剂为膨润土、凹凸棒土、高粘土、高岭土、粉煤灰、海泡石、硅藻土中的至少一种，为粘结剂的主体部分，总用量为5％-30％。成膜剂由有机硅乳液和高弹性乳液组成，其中高弹性乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、聚乙烯醇、纤维素醚、环氧树脂、弹性707乳液中的至少一种，成膜剂为结合剂的辅助部分，总用量为3％-10％。
陶瓷保温骨料优选隔热保温效果优异的珍珠岩和微珠。所选用的珍珠岩为闭孔珍珠岩，粒径为80um和200um两种，其中粒径为80um的闭孔珍珠岩占总用量的60％-90％。闭孔珍珠岩总用量为10％-50％。所述的微珠为空心陶瓷微珠，内部填充惰性气体，粒径为50um、80um和200um三种，其中粒径为200um的空心陶瓷微珠占微珠总量不低于80％。空心陶瓷微珠总用量为10％-50％。大粒径的保温颗粒容重小，养护干燥后更容易在材料内部生成微小孔隙从而有效降低材料导热系数。但是大粒径的保温颗粒容易导致材料力学强度降低，并且和易性差，影响保温膏的施工性能。本发明在大粒径陶瓷保温颗粒中加入曲率半径小、比表面积较大的微小粒子，在结合剂用量相同的情况下，有效的粒径复配可以提高颗粒之间的吸附能力，同时由于其良好的润滑效应能够进一步改善材料的施工性能。
所述的无机填料为云母粉、OK粉、氢氧化铝、轻烧粉、钛白粉，其中云母粉的用量不超过无机填料的10％，氢氧化铝与轻烧粉比例为1∶1-3∶1，无机填料总用量为5％-10％。氢氧化铝和轻烧粉为常用的无机阻燃剂，因其无毒、抑烟的环保特性而得到广泛应用，随着建筑行业对环保、阻燃性能要求的提高，绿色无机阻燃剂将得到更为广泛的应用。本发明将氢氧化铝和轻烧粉复合使用，其比例为1∶1-3∶1时阻燃效果最佳。
所述的纤维为丙烯酸纤维、玻璃纤维、硅酸铝纤维中的一种或几种，由长短纤维复配而成。纤维对裂缝的产生和发展具有一定的约束作用，在保温膏基体中加入长短不同的纤维犹如在基体中掺入巨大数量的微细筋，使保温膏的应力分散均匀，从而起到抗裂和提高力学强度的效果。
所述的助剂为分散剂、增稠剂、防霉剂、流平剂、成膜助剂、减水剂。
所述的分散剂为十二烷基磺酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚两种，其中十二烷基磺酸钠的用量不超过分散剂总量的10％，分散剂总量为助剂用量的5％-20％。
该发明在选材方面，优选高粘结性无机粘结剂，配合少量成膜剂，在高强度、低导热的基础上实现低碳绿色建筑节能；优选导热系数比较低的闭孔珍珠岩和填充惰性气体的空心陶瓷微珠，赋予材料优异的保温、耐燃和耐老化性能，同时采用大小粒径复配技术进一步提高材料的力学性能；优选长度不同的纤维提高材料的抗裂和力学性能；确定不同种无机阻燃剂配比达到最佳阻燃效果。
该发明与现有隔热保温材料相比具有如下优点：
1.低碳环保，低烟、无毒，符合绿色建筑节能标准。经检测，阻燃性能A级，克服了常用有机泡沫保温材料易燃烧、污染环境的不足。
2.隔热保温性能优异。经检测，该发明导热系数低于0.055w/m·k，最低可降至0.045w/m·k，远远低于各种常用建筑材料。
3.容重小，干密度低于270kg/m3，大大降低建筑物载荷。
4.力学性能优异，经检测，制备出的材料抗压强度大于400kpa，抗拉强度大于150kPa，符合建筑材料性能要求。
5.与建筑墙体及其饰面具有良好的结合性，只需涂抹工艺即可与墙体达到牢固的结合效果，解决了常用有机保温材料外饰面易出现的面层砂浆开裂、脱落、空鼓的质量问题；同时该发明施工简单、便捷，弥补了泡沫保温材料施工繁琐、施工时间长的不足。
6.抗裂性能、耐水、耐老化性能优异，解决了常用硅酸盐保温材料固化过程开裂、耐水性能低的问题。同时该材料砌筑构件不产生缝隙，进一步减少热损失率
7.成本低廉。该发明工艺简单，大大减少了人力物力，同时选用来源丰富的珍珠岩、陶瓷微珠等无机材料，大幅度降低经济成本，加之其各方面性能优异，在隔热保温材料行业占有较大的优势。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述，并不限制本发明。
具体实施方式一(以重量记)
高粘土                 20份
硅丙乳液               10份
弹性丙烯酸乳液         5份
珍珠岩(200um)          50份
珍珠岩(80um)           10份
空心微珠(50um)         20份
空心微珠(200um)        10份
云母粉                 2份
轻烧粉                 2份
氢氧化铝               2份
纤维                   1份
助剂                   1份
水            100份
制备方法：按配方比例称取各配料。将成膜剂、分散剂、成膜助剂、增稠剂、防霉剂、流平剂、减水剂和自来水混合均匀后在800r/min转速下高速搅拌30min，得A组分。将无机粘结剂、闭孔珍珠岩、空心微珠、无机填料、纤维混合均匀后得B组分。在200r/min转速下边搅拌边将B组分加入到A组分中，混合均匀后调整粘度，制成保温膏，浇筑成型，自然条件下养护7天，完全干燥后进行性能测试。
本实施例保温膏，阻燃性能：A级，导热系数：0.050w/m·k，抗压强度410kPa，抗拉强度175kPa。
具体实施方式二
凹凸棒土               25份
硅丙乳液               5份
707乳液                5份
闭孔珍珠岩(200um)      50份
闭孔珍珠岩(80um)       10份
空心微珠(50um)         20份
空心微珠(200um)        10份
云母粉                 2份
轻烧粉                 5份
氢氧化铝               2份
纤维                   1份
助剂                   1份
水                     100份
制备方法同具体实施方式一。
本实施例保温膏，阻燃性能：A级，导热系数：0.048w/m·k，抗压强度400kPa，抗拉强度165kPa。
具体实施方式三
凹凸棒土               20份
粉煤灰                 10份
硅丙乳液               5份
707乳液                5份
闭孔珍珠岩(200um)           50份
闭孔珍珠岩(80um)            10份
空心微珠(50um)              20份
空心微珠(200um)             10份
云母粉                      2份
轻烧粉                      5份
氢氧化铝                    2份
纤维                        1份
助剂                        1份
水                          100份
制备方法同具体实施方式一。
本实施例保温膏，阻燃性能：A级，导热系数：0.052w/m·k，抗压强度430kPa，抗拉强度155kPa。
具体实施方式四
凹凸棒土                    10份
粉煤灰                      10份
高粘土                      10份
硅丙乳液                    5份
707乳液                     5份
闭孔珍珠岩(200um)           50份
闭孔珍珠岩(80um)            10份
空心微珠(50um)              20份
空心微珠(200um)             10份
云母粉                      2份
轻烧粉                      5份
氢氧化铝                    2份
纤维                        1份
助剂                        1份
水                          100份
制备方法同具体实施方式一。
本实施例保温膏，阻燃性能：A级，导热系数：0.051w/m·k，抗压强度450kPa，抗拉强度160kPa。
具体实施方式五
凹凸棒土              23份
硅丙乳液              4份
纯丙乳液              4份
707乳液               4份
闭孔珍珠岩(200um)     50份
闭孔珍珠岩(80um)      10份
空心微珠(50um)        20份
空心微珠(200um)       10份
云母粉                2份
轻烧粉                5份
氢氧化铝              2份
纤维                  1份
助剂                  1份
水                    100份
制备方法同具体实施方式1。
本实施例保温膏，阻燃性能：A级，导热系数：0.047w/m·k，抗压强度395kPa，抗拉强度177kPa。
具体实施方式六
凹凸棒土              20份
硅丙乳液              3份
纯丙乳液              3份
苯丙乳液              3份
707乳液               3份
闭孔珍珠岩(200um)     50份
闭孔珍珠岩(80um)      10份
空心微珠(50um)        20份
空心微珠(200um)       10份
云母粉                2份
轻烧粉                5份
氢氧化铝              2份
纤维                  1份
助剂                  1份
水                    100份
制备方法同具体实施方式一。
本实施例保温膏，阻燃性能：A级，导热系数：0.046w/m·k，抗压强度400kPa，抗拉强度180kPa。
具体实施方式七
高粘土               20份
硅丙乳液             10份
弹性丙烯酸乳液       5份
珍珠岩(200um)        50份
珍珠岩(80um)         10份
空心微珠(50um)       20份
空心微珠(200um)      10份
云母粉               2份
轻烧粉               2份
氢氧化锅             2份
PP纤维               0.5份
硅酸铝纤维           0.5份
助剂                 1份
水                   100份
制备方法同具体实施方式一。
本实施例保温膏，阻燃性能：A级，导热系数：0.048w/m·k，抗压强度418kPa，抗拉强度183kPa。
具体实施方式八(以重量记)
高粘土              20份
硅丙乳液               10份
弹性丙烯酸乳液         5份
珍珠岩(200um)          50份
珍珠岩(80um)           10份
空心微珠(50um)         20份
空心微珠(200um)        10份
云母粉                 2份
轻烧粉                 2份
氧氧化铝               2份
PP纤维                 0.3份
硅酸铝纤维             0.3份
玻璃纤维               0.3份
助剂                   1份
水                     100份
制备方法同具体实施方式一。
本实施例保温膏，阻燃性能：A级，导热系数：0.048w/m·k，抗压强度420kPa，抗拉强度185kPa。

Claims (10)

1.一种低碳陶瓷墙体保温膏，其特征在于该保温膏的组成及其重量百分比如下：
无机粘结剂：         5％——30％
成膜剂：             3％——10％
珍珠岩：             10％——50％
空心微珠：           5％——20％
无机填料：           5％—10％
纤维：               1％——1.2％
助剂：               1％——1.2％
水：                 10％——50％；
以上各组分的重量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的低碳陶瓷墙体保温膏，其特征在于所述的无机粘结剂为膨润土、凹凸棒土、高粘土、高岭土、粉煤灰、海泡石、硅藻土中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的低碳陶瓷墙体保温膏，其特征在于所述的成膜剂由硅丙乳液和高弹性乳液组成，硅丙乳液与高弹性乳液的干重比为3∶2-4∶1。其中高弹性乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、聚乙烯醇、纤维素醚、环氧树脂、弹性707乳液中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的低碳陶瓷墙体保温膏，其特征在于所书的用珍珠岩为闭孔珍珠岩，采用粒径为80um和200um两种珍珠岩进行复配而成，其中粒径为80um的珍珠岩用量为闭孔珍珠岩的60％-90％。
5.根据权利要求4所述的低碳陶瓷墙体保温膏，其特征在于所述的空心微珠的内部填充惰性气体，由粒径为50um、80um和200um三种空心微珠组成，其中粒径为200um的空心微珠的含量不低于微珠总量的80％。
6.根据权利要求1所述的低碳陶瓷墙体保温膏，其特征在于所述的无机填料为云母粉、OK粉、氢氧化铝、轻烧粉、钛白粉的混合物，其中云母粉的用量不超过无机填料用量的10％，且氢氧化铝与轻烧粉的重量比为1∶1-3∶1。
7.根据权利要求1所述的低碳陶瓷墙体保温膏，其特征在于所述的纤维为丙烯酸纤维、玻璃纤维、硅酸铝纤维中的至少一种，由长短纤维复配而成。
8.根据权利要求1所述的低碳陶瓷墙体保温膏，其特征在于所述的助剂为分散剂、增稠剂、防霉剂、流平剂、成膜助剂和减水剂的混合物。
9.根据权利要求8所述的低碳陶瓷墙体保温膏，其特征在于所述的分散剂为十二烷基磺酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚两种，其中十二烷基磺酸钠的用量不超过分散剂总量的10％，分散剂总量为助剂用量的5％-20％。
10.根据权利要求1所述的低碳陶瓷墙体保温膏，其特征在于该保温膏制备方法的具体步骤为：
a.将成膜剂、助剂和水在砂磨搅拌分散多用机中高速搅拌，搅拌机转速为600r/min-1500r/min，制成组份A；
b.将无机粘结剂、闭孔珍珠岩、空心微珠、无机填料、纤维预混合，制成组份B；
c.将A、B两组份在低速搅拌下混合均匀，搅拌机转速为100-400r/min，调整粘度制成保温膏。
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