CN102643110A - 一种多孔态复合珍珠岩保温材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于保温材料制备技术领域，涉及一种多孔态复合珍珠岩保温材料的制备方法，先用TDI和水的混合液分散多晶氧化铝纤维，并依次加入皂土、防裂纤维、聚丙烯酰胺和憎水剂制成胶体母液；将珍珠岩颗粒混入胶体母液中，充分搅拌均匀，形成粘性的复合珍珠岩浆体；将复合珍珠岩浆体装入专用模具中，占其空间体积65％-100％；将装有浆体的模具放入微波加热设备中经过加热，模具中粘性浆体状态物料随受热反应所产生的气体而不断膨胀并充满模具内腔，所有液体物质气化从模具的排气孔逸出或变为固体物质，最后干燥形成多孔状结构的复合珍珠岩保温材料型材；其工艺简单，科学性好，生产成本低，原材料易得，产品保温性能好，质量轻，便于推广应用。
Description
技术领域：
本发明属于保温材料制备技术领域，涉及一种建筑场合使用的新型复合结构的保温板状材料，特别是一种多孔态复合珍珠岩保温材料的制备方法。
背景技术：
自国家公安部2011年65号文件颁布实施以来，A级防火外墙保温被列入民用建筑外墙保温强制标准，因B级防火材料退出，而使市场对A级防火标准的外墙保温材料产生很大的需求；膨化珍珠岩颗粒是一种常见的不燃性保温材料，以其为主料的保温材料具有价廉、质轻、长期使用不变形、不收缩、寿命长、施工简便等特点而市场前景广阔，是达到A级防火标准的首选保温材料之一，但现有珍珠岩保温型材加工技术存在诸多不足，影响其进一步的开发和推广使用。
现有保温材料及其生产工艺一般为：胶体材料配制→添加珍珠岩颗粒混合搅拌→混合好的物料装入模具→外力压模成型→脱水烘干等工序，需要在物料湿态下，先借助外力压模成型，脱模后采用微波或热风等方式烘干脱水成固态成品，这种生产工艺湿态下的物料粘性不能太大，否则脱模困难；还有一种生产工艺是将较有粘性的珍珠岩浆体直接抹墙，自然晾干；或把粘性珍珠岩浆体包覆在其它材质的保温型材上成型。现有技术的缺点是首先是需先湿态压模成型，这多一道的加工工序，需要更多的生产设备，投入就要更多；湿态压模成型工艺导致成品是密实的结构，虽然密度高，成品的强度高，但作为保温材料更重要的隔热性能，相比较多孔态的结构无疑是降低了；现有技术生产的珍珠岩保温型材主要靠珍珠岩自身的微孔结构产生保温作用。这样达到同等保温效果就需较厚的尺寸，密实的结构和更厚的尺寸要求，无疑需要更多的原材料，再加上更多生产设备的投入，成本提高；而且这种技术还受模具形状和压模设备的局限，而只能生产诸如平板或块状等简单外形产品，存在对形状复杂的产品无法直接达到的问题；并且湿态下脱模后的物料容易被损坏，这些都降低了生产效率，并且加大了产品的局限性。另外现有的技术相对高的密度和差的保温效果，而带来在建筑设计中公摊面积、建筑载荷以及在施工便利性和安全等方面的诸多不足；再说现有技术将粘性珍珠岩浆体直接抹墙的办法，晾干前易受温度、降雨等天气因素影响工期和完工后的质量；因浆体携带大量水分，存在运输不方便并且成本高，冬季易冻等问题，而粘性浆体包覆其它材质的保温型材，要么是同厚度下保温效果降低，要么是成本太高，而缺乏竞争力，纯属画蛇添足。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计制备一种新型的建筑用保温材料的方法，特别是制备一种多孔态结构的复合珍珠岩保温材料的方法。
为了实现上述目的，本发明涉及的保温材料制备工艺流程包括胶体母液配制、添加珍珠岩颗粒混合搅拌、混合好的物料装入模具和微波脱水烘干成型四个工段，其保温材料的原料成分及重量配比为：
本发明涉及的珍珠岩颗粒的直径不大于6mm；多晶氧化铝纤维中的氧化铝含量的重量百分比为30％-90％；防裂纤维包括聚丙烯，其纤维长度为1-10cm；聚丙烯酰胺的分子量为300-1200万。
本发明涉及的TDI是聚氨酯树脂的生产原料，与水反应能够生成二氧化碳，是聚氨酯泡沫塑料制造过程的关键反应之一；常温下聚合物反应速度很慢，加热至45℃以上或有催化剂时能生成二聚物，这是物料在模具中受热膨胀的重要一环；TDI与水的混合液使多晶氧化铝纤维产生水溶性，分散在TDI与水的混合液中，再依次加入皂土、防裂纤维、聚丙烯酰胺、憎水剂制成胶体母液；将珍珠岩颗粒加入胶体母液中充分搅拌均匀，成粘性浆体后，装入专用模具中，使得用以上配方制成的粘性浆体在受热产生膨胀时，不受阻碍地充满整个模具，保证内部结构的完整性，并最终形成多孔态的珍珠岩型材，干燥成型后的成品脱模顺利；将装有适量粘性珍珠岩浆体的模具放入微波加热烘干设备中，在50--160℃温度条件下，经过20-180分钟，模具中粘性的浆体状态物料开始随受热反应所产生的气体，而不断膨胀，并充满整个模具内腔，随着物料中所有液体物质气化从模具的排气孔逸出，或变为固体物质，最后干燥形成固态的含丰富多孔状结构的复合珍珠岩型材；这种成型工艺不仅珍珠岩自身所具备的多孔结构产生很好的保温作用，而且整个成品本身明显有别于现有技术下产品的多孔态结构，进一步增强了整个型材的保温性能，并且带来降低成本、提高效率、容易加工复杂形状、更方便扩大应用领域等一系列益处。
本发明涉及的保温材料以TDI、多晶氧化铝纤维、皂土、防裂纤维、聚丙烯酰胺、珍珠岩颗粒等一系列具有质轻、保温、理化性能稳定的材料组成的多孔态复合珍珠岩保温型材。
本发明涉及的多孔态复合珍珠岩保温型材的制作方法包括以下步骤：
(1)、先用TDI和水的混合液分散多晶氧化铝纤维，并依次加入皂土、防裂纤维、聚丙烯酰胺和憎水剂制成胶体母液；
(2)、将珍珠岩颗粒混入胶体母液中，充分搅拌均匀，形成粘性的复合珍珠岩浆体；
(3)、将复合珍珠岩浆体装入专用模具中，占其空间体积65％-100％；
(4)、将装有粘性珍珠岩浆体的模具放入微波加热烘干设备中，在50--160℃温度条件下，经过20-180分钟加热，模具中粘性的浆体状态物料开始是随受热反应所产生的气体而不断膨胀，并充满整个模具内腔，随着物料中所有液体物质气化从模具的排气孔逸出，或变为固体物质，最后干燥形成固态的含丰富多孔状结构的复合珍珠岩保温材料型材。
本发明与现有技术相比具有下列优点：一是制成的多孔态珍珠岩保温型材，比现有的珍珠岩保温型材的密实形态，整体外观明显呈现丰富的多孔状结构，有利于提高型材的隔热保温效果；二是成型过程中，利用物料自身膨胀形成的多孔结构，相比密实的形态，降低了成品密度，在同体积情况下节省原材料用量；三是因保温效果更好，达到同等保温效果时仅需较薄尺寸就可以；四是成品的低密度和更好的保温效果，在建筑设计中公摊面积降低和建筑载荷降低；五是在施工阶段更便利，并且在高层建筑中使用时安全性更好，不需要现有技术生产中的外力压模成型工序，减少了生产设备的投入；六是在固态成品后脱模，提高了生产效率，成型是靠物料本身内力，在模具中自然成型，解决了现有技术在压模阶段，受模具形状和压模设备的局限，直接脱模出任意外形的成品，扩展出更广阔的应用领域，提高效率，降低加工成本；其总体加工工艺简单，科学性好，生产成本低，原材料易得，产品保温性能好，质量轻，便于推广应用。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明作进一步说明，以下均为重量百分比。
本实施例涉及的保温材料制备工艺流程包括胶体母液配制、添加珍珠岩颗粒混合搅拌、混合好的物料装入模具和微波脱水烘干成型四个工段，其保温材料的原料成分及重量配比为：
本发明涉及的珍珠岩颗粒的直径不大于6mm；多晶氧化铝纤维中的氧化铝含量的重量百分比为30％-90％；防裂纤维包括聚丙烯，其纤维长度为1-10cm；聚丙烯酰胺的分子量为300-1200万。
实施例1：使用密度为60kg/m3的珍珠岩颗粒为原料制备保温材料。
(1)、将重量比为9％的TDI加入适量水中构成混合液，将3.6％的多晶氧化铝纤维放入TDI和水的混合液中，搅拌并拍打至多晶氧化铝纤维完全分散开；
(2)、将重量比为45.6％的皂土和0.5％的防裂纤维加入第(1)步制成的混合液中，并加入适量水继续搅拌，至皂土充分与液体混合，形成粘性浆体；
(3)、将重量比为2.3％的聚丙烯酰胺加适量水调成液状，加入第(2)步制备的粘性浆体中，再加入9％的憎水剂，搅拌均匀，制成胶体母液；
(4)、将重量比为30％的珍珠岩颗粒混入胶体母液，加水调至粘稠，搅拌均匀，制成粘性的复合珍珠岩浆料；
(5)、将第(4)步制成的复合珍珠岩浆料倒入专用模具中，使其占模具体积的65％；
(6)、将装好浆料的模具放入微波加热烘干设备中，在120℃温度下，加热80分钟，待物料成型干燥后脱模，得到密度为135kg/m3左右的保温材料型材。
实施例2：使用密度为60kg/m3的珍珠岩颗粒为原料制备保温材料。
(1)、将重量比为9％的TDI加入适量水中，将3.6％的多晶氧化铝纤维放入TDI和水的混合液中，搅拌并拍打至多晶氧化铝纤维完全分散开；
(2)、将重量比为45.6％的皂土和0.5％的防裂纤维加入第(1)步制成的混合液中，并加入适量水继续搅拌，至皂土充分与液体混合，形成粘性浆体；
(3)、将重量比为2.3％的聚丙烯酰胺加适量水调成液状，加入第(2)步的浆体中，再加入9％的憎水剂，搅拌均匀，制成胶体母液；
(4)、将重量比为30％的珍珠岩颗粒混入胶体母液，加适量水至合适粘稠度，搅拌均匀，制成粘性的复合珍珠岩浆料；
(5)、将第(4)步制成的复合珍珠岩浆料倒入专用模具中，占模具体积的100％；
(6)、将装好浆料的模具放入微波加热烘干设备中，在120℃温度下，经过80分钟加热，待物料成型干燥后脱模，得到密度为185kg/m3左右的保温材料型材。
实施例3：使用密度为125kg/m3的珍珠岩颗粒制备保温材料
(1)、将重量比为7％的TDI加入适量水中，将2.9％的多晶氧化铝纤维放入TDI和水的混合液中，搅拌并拍打至多晶氧化铝纤维完全分散开；
(2)、将重量比为35.9％的皂土和0.4％的防裂纤维加入第(1)步制成的混合液中，并加入适量水继续搅拌，至皂土充分与液体混合，形成粘性浆体；
(3)、将重量比为1.8％的聚丙烯酰胺加适量水调成液状，加入第(2)步的浆体中，再加入7％的憎水剂，搅拌均匀，制成胶体母液；
(4)、将重量比为45％的珍珠岩颗粒混入胶体母液，加适量水至合适粘稠度，搅拌均匀，制成粘性的复合珍珠岩浆料；
(5)、将第(4)步制成的复合珍珠岩浆料倒入专用模具中，占模具体积的80％；
(6)、将装好浆料的模具放入微波加热烘干设备中，在120℃温度下，经过80分钟，待物料成型干燥后脱模，得到密度为240kg/m3左右的保温材料型材，经检测导热系数为0.055。
Claims (1)
1.一种多孔态复合珍珠岩保温材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)、先用TDI和水的混合液分散多晶氧化铝纤维，并依次加入皂土、防裂纤维、聚丙烯酰胺和憎水剂制成胶体母液；
(2)、将珍珠岩颗粒混入胶体母液中，充分搅拌均匀，形成粘性的复合珍珠岩浆体；
(3)、将复合珍珠岩浆体装入专用模具中，占其空间体积65％-100％；
(4)、将装有粘性珍珠岩浆体的模具放入微波加热烘干设备中，在50--160℃温度条件下，经过20-180分钟加热，模具中粘性浆体状态物料随受热反应所产生的气体而不断膨胀，并充满整个模具内腔，随着物料中所有液体物质气化从模具的排气孔逸出，或变为固体物质，最后干燥形成固态的含丰富多孔状结构的复合珍珠岩保温材料型材。
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