CN102050591A - 一种建筑材料的引发剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种建筑材料的引发剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种建筑材料的引发剂及其制备方法与应用。该引发剂，包括如下组分：硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液。该引发剂还包括粉煤灰。本发明提供的引发剂，能够有效降低建筑轻质材料料浆体系的表面张力，增强料浆的保气能力，有助于料浆在发泡过程中处于气、液、固相状态时所形成的泡孔稳定，分布均匀，且呈现闭孔结构；此外，还可通过控制引发剂的加入量调节泡孔的孔径大小。利用本发明提供的引发剂，能够制备得到各种不同材料、不同容重、不同抗压强度、不同导热系数、不同用途的建筑轻质材料，从而能够显著提高建筑轻质材料各项性能，满足现代居室对建筑材料保温性能、隔音性能和节能等方面的要求。

Description

一种建筑材料的引发剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种引发剂，特别是涉及一种建筑材料的引发剂及其制备方法与应用。
背景技术
采用砖、石或水泥制品为材料建筑的建筑物，其保温、隔热、隔音性能较差，且要求建筑物的基础投资较大。目前，在现代建筑中，特别是高层框架式建筑中己逐渐使用轻质发泡建材来代替传统的建筑材料，如中国专利88105139.X、92102197.6、92106052.1所公开的轻质发泡建筑材料是以氯化镁、氧化镁为粘接剂的泡沫制品，这些以氯化镁、氧化镁为胶结料，以粉煤灰为辅助胶结料，将发泡制得的新型建筑材料，具有体积轻、保温、隔热、隔音等性能，但仍存在诸多不足之处。例如，以氯氧镁为主要胶结料的制品，对金属普遍存在较强的腐蚀作用，其原因是由于氯氧镁制品在水或潮湿的环境下会有浓度较大的氯离子析出，故其耐水性差，异变形。实验表明，氯离子的浓度在10％左右，比海水中的氯离子含量还要高，所以，大大限制了上述新型建筑材料的应用。
而在轻质发泡建筑材料领域，无机发泡方法是一个非常重要的发泡方法，也是影响轻质发泡建材性能的重要因素之一。因而，开发一种新型有效的无机发泡方法，成为研制轻质发泡建材新产品的重要手段。其中，以粉煤灰加入各种无机胶凝材料为基料，浇注发泡制成体质轻多功能化建筑材料的研究与应用最受关注，这一方面是由于粉煤灰是热电厂排放的最大的工业废料之一，另一方面是由于人们对建筑保温节能和墙体改革的需求不断提高。目前，无机材料发泡方法已被国内外建材领域普遍采用的方法主要有：加气法(如加气混凝土)、充气法(如充气石膏、发泡菱苦土)、泡沫剂法(如泡沫混凝土)、高温烧成法(如泡沫玻璃)等。上述发泡方法最主要的缺点是发泡制品内部形成的泡孔孔径难以控制，泡孔大小不均，大部分泡孔为开孔，并且，有些发泡制品需要高压蒸养，有些必须高温烧成，生产设备复杂。这主要是由于上述方法所采用的引发剂，不能有效降低粉煤灰料浆体系的表面张力，从而导致粉煤灰料浆发泡能力不足，所形成的泡孔不稳定，气泡过早破碎，不能起到调节泡孔孔径的作用，如授权公告号为CN 1051952C的中国专利中，所采用的引发剂为FN减水剂和硅油；授权公告号为CN 1107042C的中国专利中，所采用的引发剂为二甲基硅油；授权公告号为CN 1138727C的中国专利中，所采用的引发剂为硬脂酸钙、FD-1防锈剂和混合磷酸盐。因而，亟待研制一种新型的用于建筑轻质材料的引发剂，以促进建筑轻质材料的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种建筑材料的引发剂及其制备方法与应用。
本发明提供的引发剂，包括如下组分：硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液。
上述引发剂可只由上述两组分组成。该引发剂中，六偏磷酸钠水溶液的质量百分浓度为10-20％，优选15％；所述硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液的质量份数比为5-50∶50-500，具体可为5-15∶150-450、15-45∶150-450、25-35∶200-300、35-45∶300-450或5-45∶150-450，优选10∶100。
该引发剂还包括粉煤灰。该引发剂中，所述粉煤灰与硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液的质量份数比为10-100∶5-50∶50-500，该比值中，粉煤灰的质量份数具体可为10-95、20-85、20-80、20-65或65-95，优选粉煤灰与硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液的质量份数比为20∶10∶100。
本发明提供的制备上述引发剂的方法，包括如下步骤：将所述硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液混匀，得到本发明提供的引发剂。
该方法中，在将所述硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液混匀之前，还加入粉煤灰；所述粉煤灰与硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液的质量份数比为10-100∶5-50∶50-500，优选20∶10∶100。
本发明提供的建筑轻质材料，包括无机胶凝材料、发气剂、前述本发明提供的引发剂、填充料和水；其中，所述无机胶凝材料为水泥、菱苦土和石膏中的至少一种；所述发气剂为过氧化氢水溶液或氟利昂；所述填充料为粉煤灰、碳酸钙和石粉中的至少一种；
所述无机胶凝材料、发气剂、所述引发剂、填充料和水的质量份数比为100∶0.3-6∶1-30∶0-50∶20-60，具体可为100∶3-5∶5-25∶10-30∶20-60或100∶3-5∶10-25∶25-50，优选100∶3∶18∶20∶50；所述过氧化氢水溶液的质量百分比浓度为15％-35％，具体可为15-27.5％或15-30％，优选27.5％。
上述建筑轻质材料可只由所述无机胶凝材料、所述发气剂和前述本发明提供的引发剂组成；或者，只由所述无机胶凝材料、所述发气剂、所述引发剂、所述填充料和水组成。所述填充料可根据需要添加或不添加。
本发明提供的制备上述建筑轻质材料的方法，包括如下步骤：将所述无机胶凝材料、发气剂、所述引发剂、填充料和水混匀后进行发泡成型，得到本发明提供的建筑轻质材料。
该方法中，所述发泡成型方法为常规方法，发泡的温度为常温，如10-35℃之间均可，发泡的压力为常压。具体可按照下述步骤进行：先将所述无机胶凝材料、所述引发剂、填充料和水混匀，再加入发气剂，于搅拌条件下进行发泡成型。
在上述建筑轻质材料中，粉煤灰是利用热电厂排放的干灰。上述无机胶凝材料如水泥、菱苦土和石膏等，是该建筑轻质材料强度的主要来源。发气剂的作用是在碱性物质(如粉煤灰)存在的条件下，利用过氧化氢水溶液或氟利昂与碱性物质发生化学反应分解放出的氧气，使粉煤灰料浆产生大量气泡。引发剂的作用是降低粉煤灰料浆体系的表面张力，使粉煤灰料浆具有最佳的发泡能力，所形成的泡孔稳定，避免气泡过早破碎，同时起到调节泡孔孔径的作用。粉煤灰的作用是在料浆中产生气泡后，阻止气体从料浆中逃逸，从而使料浆内部能够形成大量稳定的泡孔，并在硬化时能够被固结于浆体中，从而能够有效增强料浆的保气能力。
本发明提供的引发剂，能够有效降低建筑轻质材料料浆体系的表面张力，增强料浆的保气能力，有助于料浆在发泡过程中处于气、液、固相状态时所形成的泡孔稳定，分布均匀，且呈现闭孔结构；此外，还可通过控制引发剂的加入量调节泡孔的孔径大小。引发剂中六偏磷酸钠的加入，能够起到增加料浆粘度和引气的作用，使料浆在搅拌过程中形成一些微小的泡沫，有助于料浆内部固体原料均匀分散和悬浮于液体物料中，从而创造更好的成泡环境。利用本发明提供的引发剂，能够制备得到各种不同材料、不同容重、不同抗压强度、不同导热系数、不同用途的建筑轻质材料，从而能够显著提高建筑轻质材料各项性能，满足现代居室对建筑材料保温性能、隔音性能和节能等方面的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1、制备引发剂
将10份硬脂酸钙、100份六偏磷酸钠的水溶液和20份粉煤灰混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为15％。
实施例2、制备引发剂
将5份硬脂酸钙、50份六偏磷酸钠的水溶液和10份粉煤灰混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为10％。
实施例3、制备引发剂
将50份硬脂酸钙、500份六偏磷酸钠的水溶液和100份粉煤灰混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为20％。
实施例4、制备引发剂
将25份硬脂酸钙、200份六偏磷酸钠的水溶液和80份粉煤灰混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为16％。
实施例5、制备引发剂
将35份硬脂酸钙、300份六偏磷酸钠的水溶液和85份粉煤灰混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为14％。
实施例6、制备引发剂
将15份硬脂酸钙、150份六偏磷酸钠的水溶液和65份粉煤灰混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为17％。
实施例7、制备引发剂
将45份硬脂酸钙、450份六偏磷酸钠的水溶液和95份粉煤灰混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为20％。
实施例8、制备引发剂
将15份硬脂酸钙和50份六偏磷酸钠的水溶液混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为12％。
实施例9、制备引发剂
将5份硬脂酸钙和50份六偏磷酸钠的水溶液混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为10％。
实施例10、制备引发剂
将50份硬脂酸钙和500份六偏磷酸钠的水溶液混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为20％。
实施例11、制备引发剂
将25份硬脂酸钙和200份六偏磷酸钠的水溶液混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为16％。
实施例12、制备引发剂
将35份硬脂酸钙和300份六偏磷酸钠的水溶液混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为14％。
实施例13、制备引发剂
将15份硬脂酸钙和150份六偏磷酸钠的水溶液混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为17％。
实施例14、制备引发剂
将45份硬脂酸钙和450份六偏磷酸钠的水溶液混合，搅拌均匀，得到本发明提供的用于制备建筑轻质材料的引发剂。其中，所用六偏磷酸钠的水溶液的质量百分比浓度为20％。
实施例15、制备建筑轻质材料
将100份水泥、30份粉煤灰、15份实施例1制备得到的引发剂、50份水和3份过氧化氢水溶液混合，搅拌均匀后，注入模具，按照常规方法进行发泡成型，得到本发明提供的建筑轻质材料。
其中，发泡成型步骤具体可按照下述步骤进行：先将100份水泥、30份粉煤灰、15份实施例1制备得到的引发剂和50份水于常温常压条件下搅拌，搅拌罐的转速为200转/分，混合均匀，再加入3份过氧化氢水溶液，搅拌均匀后，注入模具，得到发泡成型后的建筑轻质材料。所用水泥为标号为42.5的硫铝酸盐水泥，所用粉煤灰为热电厂排放的粒度为80目的干灰；所用过氧化氢水溶液的质量百分比浓度为15％。
按照上述方法制备所得建筑轻质材料的容重为265kg/m3，导热系数为0.068W/(M.K)，隔声量为35分贝。
实施例16、制备建筑轻质材料
将100份菱苦土、40份碳酸钙、25份实施例2制备得到的引发剂和5份过氧化氢水溶液混合，搅拌均匀后，注入模具，按照常规方法进行发泡成型，得到本发明提供的建筑轻质材料。
其中，发泡成型步骤具体可按照下述步骤进行：先将100份菱苦土、40份碳酸钙和25份实施例2制备得到的引发剂和50份水于常温常压条件下搅拌，搅拌罐的转速为300转/分，混合均匀，再加入5份过氧化氢水溶液，搅拌均匀后，注入模具，得到发泡成型后的建筑轻质材料；所用菱苦土为常规方法所用菱苦土，所用碳酸钙的粒度为80目；所用过氧化氢水溶液的质量百分比浓度为27.5％。
按照上述方法制备所得建筑轻质材料的容重为450kg/m3。
实施例17、制备建筑轻质材料
将100份水泥、25份粉煤灰、15份实施例9制备得到的引发剂、60份水和3份过氧化氢水溶液混合，搅拌均匀后，注入模具，按照常规方法进行发泡成型，得到本发明提供的建筑轻质材料。
其中，发泡成型步骤具体可按照下述步骤进行：先将100份水泥、25份粉煤灰、15份实施例9制备得到的引发剂和50份水于常温常压条件下搅拌，搅拌罐的转速为300转/分，混合均匀，再加入3份过氧化氢水溶液，搅拌均匀后，注入模具，得到发泡成型后的建筑轻质材料；所用水泥为标号为32.5的硅酸盐水泥，所用粉煤灰为热电厂排放的粒度为80目的干灰；所用过氧化氢水溶液的质量百分比浓度为27.5％；发泡温度为常温，发泡压力为常压。
按照上述方法制备所得建筑轻质材料的容重为350kg/m3，导热系数为0.075W/(M.K)，隔声量为35分贝。
实施例18、制备建筑轻质材料
将100份石膏、30份粉煤灰、20份实施例8制备得到的引发剂、20份水和4份过氧化氢水溶液混合，搅拌均匀后，注入模具，按照常规方法进行发泡成型，得到本发明提供的建筑轻质材料。
其中，发泡成型步骤具体可按照下述步骤进行：先将100份水泥、30份粉煤灰、20份实施例8制备得到的引发剂和20份水于常温常压条件下搅拌，搅拌罐的转速为300转/分，混合均匀，再加入4份过氧化氢水溶液，搅拌均匀后，注入模具，得到发泡成型后的建筑轻质材料；所用水泥为标号为32.5的硅酸盐水泥，所用粉煤灰为热电厂排放的粒度为80目的干灰；所用过氧化氢水溶液的质量百分比浓度为35％；发泡温度为常温，发泡压力为常压。
按照上述方法制备所得建筑轻质材料的容重为500kg/m3，导热系数为0.12W/(M.K)。

Claims (10)

1.一种引发剂，包括如下组分：硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液。
2.根据权利要求1所述的引发剂，其特征在于：所述引发剂是由硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液组成。
3.根据权利要求1或2所述的引发剂，其特征在于：所述引发剂中，六偏磷酸钠水溶液的质量百分浓度为10-20％，优选15％；所述硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液的质量份数比为5-50∶50-500，优选10∶100。
4.根据权利要求1-3任一所述的引发剂，其特征在于：所述引发剂的组分还包括粉煤灰；所述粉煤灰、硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液的质量份数比为10-100∶5-50∶50-500，优选20∶10∶100。
5.一种制备权利要求1-4任一所述引发剂的方法，包括如下步骤：将所述硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液混匀，得到所述引发剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在将所述硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液混匀之前，还加入粉煤灰。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述粉煤灰与硬脂酸钙和六偏磷酸钠的水溶液的质量份数比为10-100∶5-50∶50-500，优选20∶10∶100。
8.一种建筑轻质材料，包括无机胶凝材料、发气剂、权利要求1-4任一所述引发剂、填充料和水；其中，所述无机胶凝材料为水泥、菱苦土和石膏中的至少一种；所述发气剂为过氧化氢水溶液或氟利昂；所述填充料选自粉煤灰、碳酸钙和石粉中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的材料，其特征在于：所述无机胶凝材料、发气剂、权利要求1-4任一所述引发剂、填充料和水的质量份数比为100∶0.3-6∶1-30∶0-50∶20-60，优选100∶3∶18∶20∶50；所述过氧化氢水溶液的质量百分比浓度为15％-35％，优选27.5％。
10.一种制备权利要求8或9所述建筑轻质材料的方法，包括如下步骤：将所述无机胶凝材料、所述发气剂、权利要求1-4任一所述引发剂、所述填充料和水混匀后进行发泡成型，得到所述建筑轻质材料。
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