CN103232209B

CN103232209B - 无机纤维硬质泡塑绝热材料及其制备方法

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Publication number: CN103232209B
Application number: CN201310148543.3A
Authority: CN
Inventors: 董源
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: CN103232209A

Abstract

本发明涉及无机非金属绝热材料，是一种无机纤维硬质泡塑绝热材料及其制备方法，该无机纤维硬质泡塑绝热材料按下述制备方法得到：第一步，按重量份数计分别称取100份至300份泡塑稳定剂胶液、2份至5份泡沫剂、50份至100份低碱度硫铝酸盐水泥和300份至450份天然矿物纤维浆液；第二步，往泡塑稳定剂胶液中加入泡沫剂。本发明生产工艺简单，无燃煤燃气等能源消耗，不含任何有机树脂粘结剂，从而有效避免甲醛等毒性污染，并且本发明产品容重小、导热率低、耐水性高，因此具有良好的绝热性和防水性，同时本发明产品具有“硬而不脆、轻而不碎”的特性，同现有的生产工艺技术相比，本发明生产工艺成本低，经济效益更好。

Description

无机纤维硬质泡塑绝热材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及无机非金属绝热材料，是一种无机纤维硬质泡塑绝热材料及其制备方法。

背景技术

目前，已知的无机非金属绝热材料品种繁多，在各节能领域中有着广泛的应用。其技术构成包括： 1. 经高温熔制人造纤维矿物棉与有机树脂粘结剂混合粘结固化成型的绝热材料，如岩棉、玻璃棉、硅酸铝棉等，此类绝热材料普遍存在的问题是：成纤工艺能 ( 燃煤，燃气，电 ) 耗高、制品强度低、有机树脂粘结剂含甲醛，苯酚等有害污染施工刺痒等缺陷； 2. 常温下天然矿物棉分散在水中，并与少量化学松解剂混合打泡成浆液，再浇注入模，经沥水，干燥固化成型的绝热材料，如：泡沫石棉等，此类产品存在含有石棉污染，制品属非硬质材料不具抗压性能等问题及缺陷； 3. 常温下分散在水中的无机胶凝材料与少量化学外加剂混合发泡成浆料，再浇注入模，经干燥固化成型的绝热材料，如发泡水泥制品、泡沫混凝土等，此类产品存在的主要问题和缺陷是：发泡不稳定、泡孔大、容重大、绝热性能差 ( 导热系数较大 ) 、制品质脆易碎、施工不方便等。

发明内容

本发明提供了一种无机纤维硬质泡塑绝热材料及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，能有效解决现有无机非金属绝热材料生产过程能耗高、产品存在毒性污染、容重大、绝热性能不理想、防水性差以及质脆易碎的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种无机纤维硬质泡塑绝热材料，按下述方法得到：第一步，按重量份数计分别称取 100 份至 300 份泡塑稳定剂胶液、 2 份至 5 份泡沫剂、 50 份至 100 份低碱度硫铝酸盐水泥和 300 份至 450 份天然矿物纤维浆液；第二步，往泡塑稳定剂胶液中加入泡沫剂，混合均匀后加入低碱度硫铝酸盐水泥，然后打泡，打泡至发泡体积倍数为 2 倍至 3 倍；第三步，向其中加入天然矿物纤维浆液，混合均匀后得到泡塑纤维浆体；第四步，将泡塑纤维浆体进行注模，在常温常压下凝结，养护固化 8 小时至 72 小时得到初模体，然后将初模体干燥至水分重量含量为 2% 至 5% 后脱模成型即得到无机纤维硬质泡塑绝热材料。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种无机纤维硬质泡塑绝热材料的制备方法，按下述步骤得到：第一步，按重量份数计分别称取 100 份至 300 份泡塑稳定剂胶液、 2 份至 5 份泡沫剂、 50 份至 100 份低碱度硫铝酸盐水泥和 300 份至 450 份天然矿物纤维浆液；第二步，往泡塑稳定剂胶液中加入泡沫剂，混合均匀后加入低碱度硫铝酸盐水泥，然后打泡，打泡至发泡体积倍数为 2 倍至 3 倍；第三步，向其中加入天然矿物纤维浆液，混合均匀后得到泡塑纤维浆体；第四步，将泡塑纤维浆体进行注模，在常温常压下凝结，养护固化 8 小时至 72 小时得到初模体，然后将初模体干燥至水分重量含量为 2% 至 5% 后脱模成型即得到无机纤维硬质泡塑绝热材料。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或 / 和改进：

上述泡塑稳定剂胶液为按重量份数计可将分子量为 300 至 2200 、水解度为 2% 至 35% 的聚丙烯酰胺 10 份至 15 份分散至 950 份至 1000 份的水中后得到的透明粘稠状胶液；或 / 和，低碱度硫铝酸盐水泥为 42.5 号低碱度硫铝酸盐水泥或 52.5 号低碱度硫铝酸盐水泥；或 / 和，泡沫剂为烯烃磺酸钠；或 / 和，天然矿物纤维浆液为按重量份数计将 80 份至 100 份纤维水镁石、 850 份至 900 份水和 3 份至 5 份磺化琥珀酸二辛酯钠盐混合在一起浸泡 8 小时至 27 小时进行纤维松解后混合均匀分散得到的浆体；其中：聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺或 / 和非离子型聚丙烯酰胺。

上述第二步中低碱度硫铝酸盐水泥的加入方式可为散料加入方式；或 / 和，第三步中天然矿物纤维浆液的加入方式为流料加入方式。

上述在第二步中在搅拌速率可为 60r/min 至 100r/min 的条件下加入低碱度硫铝酸盐水泥；或 / 和，第二步中在搅拌速率为 500r/min 至 800r/min 的条件下进行打泡；或 / 和，第三步中在搅拌速率为 500r/min 至 800r/min 的条件下加入天然矿物纤维浆液。

上述在初模体干燥之前，可先将初模体表面喷施一层有机硅憎水剂，然后再将喷施了有机硅憎水剂后的初模体进行干燥；或 / 和，初模体的干燥方式为微波干燥。

本发明生产工艺简单，无燃煤燃气等能源消耗，不含任何有机树脂粘结剂，从而有效避免甲醛等毒性污染，并且本发明产品容重小、导热率低、耐水性高，因此具有良好的绝热性和防水性，同时本发明产品具有“硬而不脆、轻而不碎”的特性，同现有的生产工艺技术相比，本发明生产工艺成本低，经济效益更好。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例 1 ，该无机纤维硬质泡塑绝热材料按下述制备方法得到：第一步，按重量份数计分别称取 100 份至 300 份泡塑稳定剂胶液、 2 份至 5 份泡沫剂、 50 份至 100 份低碱度硫铝酸盐水泥和 300 份至 450 份天然矿物纤维浆液；第二步，往泡塑稳定剂胶液中加入泡沫剂，混合均匀后加入低碱度硫铝酸盐水泥，然后打泡，打泡至发泡体积倍数为 2 倍至 3 倍；第三步，向其中加入天然矿物纤维浆液，混合均匀后得到泡塑纤维浆体；第四步，将泡塑纤维浆体进行注模，在常温常压下凝结养护固化 8 小时至 72 小时得到初模体，然后将初模体干燥至水分重量含量为 2% 至 5% 后脱模成型即得到无机纤维硬质泡塑绝热材料。采用天然矿物纤维浆液，通过多功能表面活性组剂 ( 泡沫剂和泡塑稳定剂胶液 ) ，与低碱硫铝酸盐水泥复混，该体系可形成一种稠厚塑性，泡沫细腻，轻质稳定并具有一定流动度的泡塑纤维浆体，制成的泡塑纤维浆体注入特定模体中，在常温常压下凝结固化后，再经过干燥成型。此工艺具有节能无污染排放，快捷高效的特点；采用本发明工艺技术使其形成了一种特殊材料结构。即：各向分散的天然无机矿物 ( 纤维水镁石，石棉 ) 纤维连续络加成均匀致密的微孔泡体骨架，在悬浮胶体中被均匀混涂上低碱硫铝酸盐水泥最终凝固成型。这种材料结构赋予其无机非金属纤维复合胶凝泡塑绝热材料所特有的：“硬而不脆，轻而不碎，闭泡结构”的特性，更具极佳的绝热，防火，防腐，耐老化和力学性能。

实施例 2 ，该无机纤维硬质泡塑绝热材料按下述制备方法得到：第一步，按重量份数计分别称取 100 份或 300 份泡塑稳定剂胶液、 2 份或 5 份泡沫剂、 50 份或 100 份低碱度硫铝酸盐水泥和 300 份或 450 份天然矿物纤维浆液；第二步，往泡塑稳定剂胶液中加入泡沫剂，混合均匀后加入低碱度硫铝酸盐水泥，然后打泡，打泡至发泡体积倍数为 2 倍或 3 倍；第三步，向其中加入天然矿物纤维浆液，混合均匀后得到泡塑纤维浆体；第四步，将泡塑纤维浆体进行注模，在常温常压下凝结养护固化 8 小时或 72 小时得到初模体，然后将初模体干燥至水分重量含量为 2% 或 5% 后脱模成型即得到无机纤维硬质泡塑绝热材料。

实施例 3 ，作为上述实施例的优选，泡塑稳定剂胶液为按重量份数计将分子量为 300 至 2200 、水解度为 2% 至 35% 的聚丙烯酰胺 10 份至 15 份分散至 950 份至 1000 份的水中后得到的透明粘稠状胶液；或 / 和，低碱度硫铝酸盐水泥为 42.5 号低碱度硫铝酸盐水泥或 52.5 号低碱度硫铝酸盐水泥；或 / 和，泡沫剂为烯烃磺酸钠；或 / 和，天然矿物纤维浆液为按重量份数计将 80 份至 100 份纤维水镁石、 850 份至 900 份水和 3 份至 5 份磺化琥珀酸二辛酯钠盐混合在一起浸泡 8 小时至 27 小时进行纤维松解后混合均匀分散得到的浆体；其中：聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺或 / 和非离子型聚丙烯酰胺。磺化琥珀酸二辛酯钠盐属阴离子型表面活性剂，外观呈淡黄色或乳白色粘稠液态，对水分散性矿物纤维有进一步超细化分散成浆作用；烯烃磺酸钠具有优良的起泡性能。溶解性、配伍性好，泡沫细腻丰富，生物降解性好，且毒性低、对皮肤刺激小；选用天然矿物纤维水镁石完全替代或部分取代石棉作为纤维质原料，可彻底杜绝或大大降低石棉危害，并且可大大降低生产过程中的能 ( 燃气燃煤电 ) 耗及有害气体的排放；不含任何有机树脂粘结剂，如：酚醛脲醛等，从而有效避免甲醛，苯酚等毒性污染；低碱硫铝酸盐水泥为水硬性低碱度胶凝材料，该水硬性低碱度胶凝材料也可用气硬性低碱度胶凝材料 ( 建筑石膏，硅溶胶等 ) 代替。

实施例 4 ，作为上述实施例的优选，第二步中低碱度硫铝酸盐水泥的加入方式为散料加入方式；或 / 和，第三步中天然矿物纤维浆液的加入方式为流料加入方式。

实施例 5 ，与上述实施例的不同之处在于，在第二步中在搅拌速率为 60r/min 至 100r/min 的条件下加入低碱度硫铝酸盐水泥；或 / 和，第二步中在搅拌速率为 500r/min 至 800r/min 的条件下进行打泡；或 / 和，第三步中在搅拌速率为 500r/min 至 800r/min 的条件下加入天然矿物纤维浆液。

实施例 6 ，与上述实施例的不同之处在于，在初模体干燥之前，先将初模体表面喷施一层有机硅憎水剂，然后再将喷施了有机硅憎水剂后的初模体进行干燥；或 / 和，初模体的干燥方式为微波干燥。德国瓦克公司生产的 SILRES®BS 建筑有机硅产品系列用于本发明中具有卓越的憎水效果；优异的渗透深度，具有较强的耐候性和呼吸透气性。

对根据本发明上述实施例所获得的无机纤维硬质泡塑绝热材料与现有技术所获得的无机非金属绝热材料进行对比：

一、节能

本发明技术：原材料采用天然矿物纤维，并且无燃煤燃气消耗，常温常压凝固，并采用微波干燥成型；现有技术：原材料采用高温熔制人造矿物纤维或胶结料，在制备工艺上采用高温高压固化，成型时采用传统能源 ( 燃煤燃气 ) 干燥，工艺过程能耗高。

对比可以发现，本发明工艺更加简单，采用新型微波干燥工艺节能环保。

二、环保

本发明技术：原材料采用天然矿物纤维水镁石，无毒无害，生产过程无工业排废；现有技术：原材料多采用含石棉或甲醛，苯酚等有毒有害物质，生产过程有污染和工业排废。

对比可以发现，本发明技术原材料无毒无害，生产过程无污染和工业排废，工艺更加环保。

三、性能（密度、导热率、防火性、耐水性和使用温度均按《复合硅酸盐绝热制品》 (JC/T990-2006) 标准测试。）

本发明产品：密度为 60kg/m³ 至 120 kg/m³ ，导热率≤ 0.045 W/(m · K) ，防火性为 A 级不燃，耐水性为 98% ，使用温度为 -50 ℃至 600 ℃，材质特点为天然矿物纤维胶凝泡塑材料，具有“硬而不脆，轻而不碎，闭泡结构”等特性，更具有极佳的绝热、防火，防腐、耐老化和力学性能，可广泛适用于工业管道、设备装置绝热工程，特别适宜建筑外墙、屋面等防火保温工程；根据目前的情况粗略估计本发明产品的生产成本大约为 300 元 / 立方米至 350 元 / 立方米，目前市场价格大约为 750 元 / 立方米至 850 元 / 立方米，差价毛利大约为 450 元 / 立方米至 500 元 / 立方米。现有产品：密度为 150kg/m³ 至 300 kg/m³ ，导热率≤ 0.08 W/(m · K) ，防火性为 A 级不燃，耐水性较差，使用温度为 -50 ℃至 600 ℃，材质特点为无机非金属纤维泡沫材料或无机非金属纤维有机树脂粘结材料或单一无机胶凝发泡材料。其中，软质材料适用于工业设备等绝热工程，但在用于建筑墙体保温时，存在软质材料不抗压，硬质材料又质脆易碎，且容重较大，导热系数高等问题及缺陷，限制了应用；根据目前的情况粗略估计现有产品的生产成本大约为 500 元 / 立方米至 550 元 / 立方米，目前市场价格大约为 550 元 / 立方米至 600 元 / 立方米，差价毛利大约为 50 元 / 立方米至 100 元 / 立方米。

对比可以发现，本发明产品导热率低、容重小、耐水性好，同时本发明产品具有“硬而不脆、轻而不碎”的特性。此外同现有的生产工艺技术相比，本发明生产工艺成本低，经济效益更好，因此兼具优异的绝热等综合性能。

Claims

1.一种无机纤维硬质泡塑绝热材料，其特征在于按下述方法得到：第一步，按重量份数计分别称取100份至300份泡塑稳定剂胶液、2份至5份泡沫剂、50份至100份低碱度硫铝酸盐水泥和300份至450份天然矿物纤维浆液；第二步，往泡塑稳定剂胶液中加入泡沫剂，混合均匀后加入低碱度硫铝酸盐水泥，然后打泡，打泡至发泡体积倍数为2倍至3倍；第三步，向其中加入天然矿物纤维浆液，混合均匀后得到泡塑纤维浆体；第四步，将泡塑纤维浆体进行注模，在常温常压下凝结养护固化8小时至72小时得到初模体，然后将初模体干燥至水分重量含量为2%至5%后脱模成型即得到无机纤维硬质泡塑绝热材料；其中：泡塑稳定剂胶液为按重量份数计将分子量为300至2200、水解度为2%至35%的聚丙烯酰胺10份至15份分散至950份至1000份的水中后得到的透明粘稠状胶液；泡沫剂为烯烃磺酸钠；天然矿物纤维浆液为按重量份数计将80份至100份纤维水镁石、850份至900份水和3份至5份磺化琥珀酸二辛酯钠盐混合在一起浸泡8小时至27小时进行纤维松解后混合均匀分散得到的浆体；低碱度硫铝酸盐水泥为42.5号低碱度硫铝酸盐水泥或52.5号低碱度硫铝酸盐水泥。

2.根据权利要求1所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料，其特征在于聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺或/和非离子型聚丙烯酰胺。

3.根据权利要求1或2所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料，其特征在于第二步中低碱度硫铝酸盐水泥的加入方式为散料加入方式；或/和，第三步中天然矿物纤维浆液的加入方式为流料加入方式。

4.根据权利要求1或2所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料，其特征在于在第二步中在搅拌速率为60r/min至100r/min的条件下加入低碱度硫铝酸盐水泥；或/和，第二步中在搅拌速率为500r/min至800r/min的条件下进行打泡；或/和，第三步中在搅拌速率为500r/min至800r/min的条件下加入天然矿物纤维浆液。

5.根据权利要求3所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料，其特征在于在第二步中在搅拌速率为60r/min至100r/min的条件下加入低碱度硫铝酸盐水泥；或/和，第二步中在搅拌速率为500r/min至800r/min的条件下进行打泡；或/和，第三步中在搅拌速率为500r/min至800r/min的条件下加入天然矿物纤维浆液。

6.根据权利要求1或2或5所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料，其特征在于在初模体干燥之前，先将初模体表面喷施一层有机硅憎水剂，然后再将喷施了有机硅憎水剂后的初模体进行干燥；或/和，初模体的干燥方式为微波干燥。

7.根据权利要求3所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料，其特征在于在初模体干燥之前，先将初模体表面喷施一层有机硅憎水剂，然后再将喷施了有机硅憎水剂后的初模体进行干燥；或/和，初模体的干燥方式为微波干燥。

8.根据权利要求4所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料，其特征在于在初模体干燥之前，先将初模体表面喷施一层有机硅憎水剂，然后再将喷施了有机硅憎水剂后的初模体进行干燥；或/和，初模体的干燥方式为微波干燥。

9.一种无机纤维硬质泡塑绝热材料的制备方法，其特征在于按下述步骤进行：第一步，按重量份数计分别称取100份至300份泡塑稳定剂胶液、2份至5份泡沫剂、50份至100份低碱度硫铝酸盐水泥和300份至450份天然矿物纤维浆液；第二步，往泡塑稳定剂胶液中加入泡沫剂，混合均匀后加入低碱度硫铝酸盐水泥，然后打泡，打泡至发泡体积倍数为2倍至3倍；第三步，向其中加入天然矿物纤维浆液，混合均匀后得到泡塑纤维浆体；第四步，将泡塑纤维浆体进行注模，在常温常压下凝结养护固化8小时至72小时得到初模体，然后将初模体干燥至水分重量含量为2%至5%后脱模成型即得到无机纤维硬质泡塑绝热材料；其中：泡塑稳定剂胶液为按重量份数计将分子量为300至2200、水解度为2%至35%的聚丙烯酰胺10份至15份分散至950份至1000份的水中后得到的透明粘稠状胶液；泡沫剂为烯烃磺酸钠；天然矿物纤维浆液为按重量份数计将80份至100份纤维水镁石、850份至900份水和3份至5份磺化琥珀酸二辛酯钠盐混合在一起浸泡8小时至27小时进行纤维松解后混合均匀分散得到的浆体；低碱度硫铝酸盐水泥为42.5号低碱度硫铝酸盐水泥或52.5号低碱度硫铝酸盐水泥。

10.根据权利要求9所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料的制备方法，其特征在于聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺或/和非离子型聚丙烯酰胺。

11.根据权利要求9或10所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料的制备方法，其特征在于第二步中低碱度硫铝酸盐水泥的加入方式为散料加入方式；或/和，第三步中天然矿物纤维浆液的加入方式为流料加入方式。

12.根据权利要求9或10所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料的制备方法，其特征在于在第二步中在搅拌速率为60r/min至100r/min的条件下加入低碱度硫铝酸盐水泥；或/和，第二步中在搅拌速率为500r/min至800r/min的条件下进行打泡；或/和，第三步中在搅拌速率为500r/min至800r/min的条件下加入天然矿物纤维浆液。

13.根据权利要求11所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料的制备方法，其特征在于在第二步中在搅拌速率为60r/min至100r/min的条件下加入低碱度硫铝酸盐水泥；或/和，第二步中在搅拌速率为500r/min至800r/min的条件下进行打泡；或/和，第三步中在搅拌速率为500r/min至800r/min的条件下加入天然矿物纤维浆液。

14.根据权利要求9或10或13所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料的制备方法，其特征在于在初模体干燥之前，先将初模体表面喷施一层有机硅憎水剂，然后再将喷施了有机硅憎水剂后的初模体进行干燥；或/和，初模体的干燥方式为微波干燥。

15.根据权利要求11所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料的制备方法，其特征在于在初模体干燥之前，先将初模体表面喷施一层有机硅憎水剂，然后再将喷施了有机硅憎水剂后的初模体进行干燥；或/和，初模体的干燥方式为微波干燥。

16.根据权利要求12所述的无机纤维硬质泡塑绝热材料的制备方法，其特征在于在初模体干燥之前，先将初模体表面喷施一层有机硅憎水剂，然后再将喷施了有机硅憎水剂后的初模体进行干燥；或/和，初模体的干燥方式为微波干燥。