CN103058595B - 一种制备建筑保温板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备建筑保温板的方法。本发明利用粉煤灰、细砂、硅酸钠溶液等为原料，以双氧水为发泡剂,在常温常压下发泡制成轻质保温材料,其制品内部泡孔为闭孔结构,可调节泡孔孔径,泡孔均匀分布,属非燃烧体,不存在防火问题。另外，本发明利用工业废弃物为材料，添加矿粉办法调节发泡保温板生产过程的脱模时间，成本低，与传统轻质无机保温板相比，在抗热、抗压方面等性能方面具有突出优点，克服了现有的轻质建筑材料或者发泡混凝土本身存在生产过程能耗高、大量二氧化碳排放及这些制品存在也存在抗热、抗腐蚀性能差等问题。

Description

一种制备建筑保温板的方法
【技术领域】
本发明涉及一种制备保温板的方法，尤其是一种制备建筑保温板的方法。
【背景技术】
公知的轻质建筑材料或者发泡混凝土都是以硅酸盐水泥为原料，通过加轻集料或通过加发泡剂物理发泡或化学发泡剂发泡得到。但由于硅酸盐水泥本身存在生产过程能耗高、大量二氧化碳排放及这些制品存在也存在抗热、抗腐蚀性能差等问题，限制其进一步推广应用。
【发明内容】
为了克服现有的轻质建筑材料或者发泡混凝土本身存在生产过程能耗高、大量二氧化碳排放及这些制品也存在抗热、抗腐蚀性能差等问题，本发明利用粉煤灰、细砂、硅酸钠溶液等为原料，以双氧水为发泡剂,在常温常压下发泡制成轻质保温材料。其制品内部泡孔为闭孔结构,可调节泡孔孔径,泡孔均匀分布,属非燃烧体,不存在防火问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
1.不同模数硅酸钠溶液的配制
本发明以不同模数硅酸钠水溶液为激发剂，所用的不同模数硅酸钠溶液配比如表1，是通过加入分析纯固体NaOH来调整水玻璃模数,通过加水来调整其固体含量为32.5%。将氢氧化钠与水玻璃以不同用量比，溶于水中,搅拌均匀，冷却至室温，配制成1.1~1.4模数的液体激发剂溶液待用，激发剂应在使用前配好。
表1不同模数硅酸钠溶液的配制
激发剂模数 水玻璃（g） NaOH(g) H2O(g) Wt％
1.1 500 104.67 183 32.5
1.2 500 91.54 159 32.5
1.3 500 80.43 138 32.5
1.4 500 70.91 120 32.5
2.保温板的制备
粉煤灰地聚物发泡保温板的制备工艺如图1所示。粉煤灰发泡地聚物浆液由两部分组成：固态粉料和液体溶液。固体部分主要是粉煤灰、细沙及矿粉。另一部分是碱液，双氧水和外加水进行混合。控制水胶比为0.4~0.55。除了外加水量可以改变外，在浆液里的其他成分量一般都不要改变，但可以以需要而适当改变双氧水的用量。实验步骤是将固态粉料加入水泥净浆搅拌锅中,其中，细沙与粉煤灰比为2：8~5：5，矿粉与粉煤灰比为1:9~4:6。加入水玻璃激发剂溶液和外加水，最后加入3.5%~7.5%（质量百分数）双氧水,搅拌混合均匀,控制液态和固态物质的水胶比为0.4~0.55。将均匀的净浆体倒入15×15×15cm标准规格的模具中进行发泡膨胀。大约30分钟发泡停止，样品在常温下固化4～8个小时即可脱模,为了避免发泡地聚物表面开裂，应该常温下固化脱模后在保温板表面覆盖一层塑料薄膜。然后在空气中自然养护4~7天,得到该轻质保温储能材料。将样品切割成规则形状，用万能实验机（WE-10B，中国长春实验仪器厂）测试抗压强度；用千分尺测量样品的体积，用电子天平称量样品质量，求出表观密度。
另外，本发明的发泡保温板制备过程中所用的可以用偏高岭土、火山灰等铝硅酸盐原料代替；所用的激发剂硅酸钠，可以用硅酸钾、氢氧化钾代替；所用细砂，可以用石英砂、河砂或其他机制砂岩代替，细度100～300目；本发明的发泡保温板不仅可以应用在建筑外墙保温、而且可以应用在耐火材料、管道等高温保温领域中。
3.矿渣对脱模时间的影响
在固定硅酸钠溶液模数为1.1，水胶比为0.4，细砂与粉煤灰比为2:8条件下，表2给出了矿粉对地质聚合物凝结时间的影响。从表2可以看出,与空白样相比,加入矿粉后脱模时间明显缩短,抗压强度也明显提高。相对于空白样,加入40%矿渣使样品28d强度提高了约1.8MPa。向地质聚合物体系中加入矿渣时,通常会产生水合硅酸钙(CSH)胶凝相,它会使地质聚合物的强度提高。
表2.矿渣对脱模时间的影响
注：a，为28d强度。
4.影响粉煤灰发泡保温板结构及性能的因素
影响粉煤灰地聚物发泡保温板的因素比较多，也比较复杂。在原材料确定的情况下，影响因素:有发泡剂的用量、水胶比、激发剂模数、细砂用量等。
根据GB/T10801.2-2002中规定，利用双平板导热系数测定仪的对粉煤灰发泡保温板导热系数测量。
4.1.双氧水的量的影响
在固定激发剂模数为1.1，水胶比为0.4，矿粉占10%，细砂与粉煤灰比为2:8条件下，粉煤灰地聚物发泡板性能如表3所示。
表3.不同双氧水用量条件下粉煤灰地聚物发泡板性能
注：a.双氧水用量为细砂、粉煤灰及硅酸钠总固体含量的质量百分比。
从表3可以看出，当双氧水用量从3.5%增大到7.5%，粉煤灰地聚物发泡板气泡大小从1.0~1.5mm增加到3.0~3.5mm，密度从400Kg/m3减小到180Kg/m3，相应的抗压强度从2.2MPa降到0.4MPa，导热系数从0.078W.m-1.K-1降到0.048MPa。从热力学角度看，发泡剂产生许多气泡使体系表面积增大，而导致体系自由能增加，体系趋于不稳定，所以双氧水的用量增加，小气泡的生成量变多，小气泡会合并成大气泡以减少表面能，导致保温板中气泡体积变大，发泡板密度、抗压强度和导热系数减小。
4.2水胶比
在固定激发剂模数为1.1，双氧水用量为总固体质量5.5%，矿粉占10%，细砂与粉煤灰比为2:8，不同水胶比条件下，粉煤灰地聚物发泡板性能如表3所示。
从表4可以看出，当水胶比从0.4增大到0.55，粉煤灰低聚物发泡板气泡大小从1.0~1.2mm增加到1.5~1.8mm，密度从280Kg/m3减小到240Kg/m3，相应的抗压强度从2.6MPa降到1.8MPa，导热系数从0.060W.m-1.K-1降到0.048MPa。水胶比变大，地聚物浆液变稀，流动性变大，粘性变小，从而导致界面张力变小，容易形成大泡，发泡板密度、抗压强度和导热系数减小。
表4.不同水胶比条件下粉煤灰地聚物发泡板性能
4.3激发剂模数
在水胶比为0.4，双氧水用量为总固体质量5.5%，矿粉占10%，细砂与粉煤灰比为2:8，不同激发剂模数条件下，粉煤灰地聚物发泡板性能如表4所示。
从表5可以看出，当激发剂模数从1.1增大到1.4，粉煤灰地聚物发泡板气泡孔径略有增大，密度、导热系数略有减小，而抗压强度从2.6MPa降到1.8MPa。激发剂模数增加，地聚物浆液变稀，流动性变大，粘性变小，从而导致界面张力变小，容易形成大泡，发泡板密度、抗压强度和导热系数减小。
表5.激发剂模数不同条件下粉煤灰地聚物发泡板性能
4.4细砂用量
在水胶比为0.4，双氧水用量为总固体质量5.5%，激发剂模数1.1,矿粉占10%，不同细砂与粉煤灰比条件下，粉煤灰地聚物发泡板性能如表5所示。
从表6可以看出，当细砂与粉煤灰比从2:8增大到5:5，粉煤灰低聚物发泡板气泡孔径略有减小，密度、导热系数及抗压强度增大。细砂与粉煤灰比增加，地聚物浆液变稠，流动性变小，粘性变大，从而导致界面张力变大，容易形成小泡，发泡板密度、抗压强度和导热系数增大。
表6.细砂与粉煤灰比不同条件下粉煤灰地聚物发泡板性能
本发明的有益效果是，利用工业废弃物为材料，添加矿粉办法调节发泡保温板生产过程的脱模时间，成本低，与传统轻质无机保温板相比，在抗热、抗压方面等性能方面具有突出优点。
【附图说明】
图1是粉煤灰发泡保温板制备工艺图
【具体实施方式】
通过加入分析纯固体NaOH来调整水玻璃模数,通过加水来调整其固体含量为32.5%。将氢氧化钠与水玻璃以不同用量比，溶于水中,搅拌均匀，冷却至室温，配制成不同模数的液体激发剂溶液待用，激发剂应在使用前配好。
激发剂模数 水玻璃（g） NaOH(g) H2O(g) Wt％4 -->
1.1 500 104.67 183 32.5
1.2 500 91.54 159 32.5
1.3 500 80.43 138 32.5
1.4 500 70.91 120 32.5
将固态粉料细沙与粉煤灰及矿粉加入水泥净浆搅拌锅中，加入激发剂和外加水，最后加入3.5%~7.5%（质量百分数）双氧水,搅拌混合均匀,控制液态和固态物质的水胶比0.4~0.55。将均匀的净浆体倒入模具中进行发泡膨胀30分钟，
在常温下固化4～8个小时脱模；空气中自然干燥4~24小时。
在固定激发剂模数为1.1，水胶比为0.4，矿粉占10%，细砂与粉煤灰比为2:8条件下，粉煤灰地聚物发泡板性能如下表所示：
注：a.双氧水用量为细砂、粉煤灰及硅酸钠总固体含量的质量百分比。
在激发剂模数为1.1，双氧水用量为总固体质量5.5%，矿粉占10%，细砂与粉煤灰比为2:8，不同水胶比条件下，粉煤灰地聚物发泡板性能如下表所示：
在水胶比为0.4，双氧水用量为总固体质量5.5%，矿粉占10%，细砂与粉煤灰比为2:8，不同激发剂模数条件下，粉煤灰地聚物发泡板性能如下表所示：
在水胶比为0.4，双氧水用量为总固体质量5.5%，激发剂模数1.1,矿粉占10%，不同细砂与粉煤灰比条件下，粉煤灰地聚物发泡板性能如下表所示：
在固定激发剂模数为1.1，水胶比为0.4，细砂与粉煤灰比为2:8条件下，矿粉用量对地质聚合物固化脱模如下表所示：
注：a，为28d强度。

Claims (1)

1.一种制备保温板的方法，其制备步骤如下：
1）配制分析纯固体NaOH含量32.5%，模数1.1~1.4的硅酸钠溶液为激发剂；
2）将固态粉料石英砂与偏高岭土或火山灰及矿粉加入水泥净浆搅拌锅中,其中，石英砂与偏高岭土或火山灰比为2：8~5：5，矿粉与偏高岭土或火山灰比为1:9~4:6；
3）加入激发剂和外加水，最后加入3.5%~7.5%（质量百分数）双氧水,搅拌混合均匀,控制液态和固态物质的水胶比0.4；
4）将均匀的净浆体倒入模具中进行发泡膨胀30分钟；
5）在常温下固化4～8个小时脱模，在保温板表面覆盖塑料薄膜；
6）空气中自然养护4~7天；
所述步骤2）中的石英砂的细度100～300目；所述保温板是一种用于建筑外墙、耐火材料或管道高温保温领域中的保温板。
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