CN103553487A - 一种复合轻质保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻质保温材料及其制备方法，该保温材料是由以下按重量份数计的原料制成：硅酸盐水泥50-70份；碳酸钙30-50份；有机聚合物乳液3-10份；水40-60份；憎水剂1-4份；稳泡剂0.4-1.0份；减水剂0.2-0.8份；增强剂1-3份；发泡剂5-10份；该有机聚合物乳液为EVA聚合物乳液。本发明通过添加有机聚合物乳液，同时引入憎水剂、增强剂、减水剂、稳泡剂，通过控制温度、搅拌速度、搅拌时间等工艺条件，使所制备的复合轻质保温材料既具有优良的阻燃性能，又具有气孔尺寸均匀温度、强度高、吸水率低、产品稳定性好等优点。本发明制备的材料为一种完全可以循环使用的绿色环保材料，且制备方法操作简单，生产工艺低碳、节能、无污染，且容易大规模生产。

Description

一种复合轻质保温材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑用装饰材料，具体地，涉及一种用于外墙保温用的有机无机复合发泡水泥材料及其制备工艺。

背景技术

节能减排作为我国的基本国策，建筑节能外墙保温已列为强制性标准。目前应用在外墙保温方面的主要是聚苯板、挤塑板等有机保温板，虽然容重低于250Kg/cm³,导热系数在0.05w/(k.m)以下，但是近年来有机保温材料引发多次火灾，特别是央视新址大楼大火、上海静安寺教师公寓大火等高层建筑火灾损失惨重，外墙保温材料阻燃等级不达标是主要原因。公通字【2009】46号《民用建筑外墙保温系统及外墙装饰防火暂行规定》和公通字【2011】65号《关于进一步明确民用建筑外墙保温材料消防监督管理有关要求的通知》明确要求阻燃性能A级，特别是对高层建筑外墙保温禁止使用有机发泡材料。为此，无机保温材料的研发越来越受到人们的关注，其中发泡水泥保温材料以其轻质、不燃性、保温效果好等优点，成为传统外墙保温材料理想的替代品。专利CN201110050706.5提出来一种物理发泡为主，辅以过氧化氢化学发泡的方法，但操作困难，容易造成气泡损失，生产成本较高。专利CN102850081 A 介绍了一种含有工业固体废弃物的发泡水泥板，但其制备工艺复杂，发泡时间需10-12小时，还需在70-75℃的蒸养室中蒸养1-2小时，生产成本高，无法大规模生产。此外，市场现有的发泡水泥保温板还存在着一定的质量问题，如：抗压强度较低、防水效果较差，吸水率较高等。改进发泡水泥保温材料的制备方法，克服上述缺陷，对于推广发泡水泥的应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机无机复合轻质保温材料及其制备方法，该保温材料，通过将聚合物溶液引入发泡水泥体系，改进现有发泡水泥保温材料的物质组分及其制备工艺，以增加发泡水泥的抗压强度、提高稳泡和防水能力，降低吸水率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种复合轻质保温材料，该保温材料是由以下按重量份数计的原料制成：

硅酸盐水泥                50-70份；

碳酸钙                    30-50份；

有机聚合物乳液            3-10份；

水                        40-60份；

憎水剂                    1-4份；

稳泡剂                    0.4-1.0份；

减水剂                    0.2-0.8份；

增强剂                    1-3份；

发泡剂                    5-10份；

所述的有机聚合物乳液是指为EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物，ethylene-vinyl acetate copolymer）聚合物乳液。该有机聚合物乳液在本发明的保温材料中所起的作用是改善发泡水泥的强度，降低其吸水率。

上述的复合轻质保温材料，其中，所述的憎水剂为有机硅憎水剂。该憎水剂在本发明的保温材料中所起的作用是降低吸水率。

上述的复合轻质保温材料，其中，所述的稳泡剂是指羟丙基甲基纤维素。该稳泡剂在本发明的保温材料中所起的作用是稳定发泡剂产生的气泡，使其不破裂、不贯通，延长泡沫破灭半衰期，从而提高制品的物理性能（强度），减少塌模的概率。

上述的复合轻质保温材料，其中，所述的减水剂为萘系减水剂。该减水剂在本发明的保温材料中所起的作用是降低水泥水化时的用水量，增强水泥强度。

上述的复合轻质保温材料，其中，所述的增强剂为9mm聚丙烯纤维。该增强剂在本发明的保温材料中所起的作用是增加抗压强度。

上述的复合轻质保温材料，其中，所述的发泡剂为30%的过氧化氢水溶液。 

本发明还提供了一种根据上述的复合轻质保温材料的制备方法，该方法包含如下步骤：

步骤1，将硅酸盐水泥、碳酸钙、憎水剂、增强剂混合均匀形成干粉混合物；

步骤2，先将减水剂与水混合均匀，再与有机聚合物乳液一起加入到上述步骤1中的干粉混合物中，在30-60℃条件下搅拌3-5分钟，形成水泥浆料；

步骤3，将稳泡剂加入上述水泥浆料，在30-60℃条件下继续搅拌2-3分钟，加入发泡剂，搅拌30-50s，将产物快速浇注到模具中，常温发泡，硬化2天后脱模，即得产品。

上述的有机无机复合轻质保温材料的制备方法，其中，所述的步骤3中，加入发泡剂后的搅拌速度为1000-1500r/min，该搅拌速度对发泡剂在水泥中的分散性影响较大，从而影响发泡效果，是该步骤的关键因素。

本发明将有机聚合物乳液引入发泡水泥体系，并将憎水剂、增强剂等引入发泡水泥，制备有机无机复合轻质保温材料。利用聚合物溶液增强发泡水泥的抗压强度，提高泡孔稳定性，降低吸水率。通过引入聚丙烯纤维，进一步增加抗压强度，通过引入有机硅憎水剂，进一步降低吸水率。通过多重综合作用，制备出抗压强度高、泡孔稳定、吸水率低的复合发泡水泥。

本发明提供的有机无机复合轻质保温材料，是一种防火、节能一体化的新型保温材料，它具有以下积极效果：

1）防火性能优：本保温材料燃烧性能为A1级，其制成品防火等级为1级；

2）力学性能强:本保温材料引入了增强剂和有机聚合物乳液，制备不仅轻质，其抗压强度可达0.8MPa。

3）吸水性能弱：本保温材料中的聚合物乳液、憎水剂等都极大的降低了发泡水泥的吸水率，其吸水率最低能降至6.5%。

4）本发明生产工艺操作简单，质量稳定，易于工业化生产。

传统发泡水泥材料及其制品由于强度低、吸水率高、稳定性差等多方面的局限，在实际应用中，由于上述这些缺陷的制约，因此，在建材领域一直得不到广泛应用。本发明制备的复合发泡水泥材料将聚合物引入发泡水泥体系，改善了发泡水泥的强度，降低了其吸水率，完全克服了传统发泡水泥的缺点和弱势，是真正意义上具有节能、环保、材料可循环利用的材料，并为其在建材领域的普遍应用奠定了基础，这对中国的低碳节能和绿色环保事业无疑具有重大的现实意义和深远的历史意义。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步地说明。

实施例1

步骤1，将0.2份的萘系减水剂加入45份40℃水中，搅拌均匀；

步骤2，将70份硅酸盐水泥、30份碳酸钙、2份有机硅憎水剂、3份聚丙烯纤维增强剂加入搅拌罐中搅拌均匀；

步骤3，将上述含有萘系减水剂的水和5份EVA乳液依次加入上述搅拌罐中，在40℃搅拌4分钟形成水泥浆料；

步骤4，将0.6份稳泡剂羟丙基甲基纤维素加入上述水泥浆料，继续搅拌3分钟，然后加入5份30%过氧化氢发泡剂，以1000-1500r/min的搅拌速度搅拌30s，将产物快速浇注到模具中，常温发泡，硬化2天后脱模，即得产品。

该方法所得的产品经测试性能如下: 7d抗压强度0.8MPa,密度280Kg/cm³，吸水率8%。

实施例2

步骤1，将0.5份的萘系减水剂加入40份40℃水中，搅拌均匀；

步骤2，将65份硅酸盐水泥、40份碳酸钙、1份有机硅憎水剂、2份聚丙烯纤维增强剂加入搅拌罐中搅拌均匀；

步骤3，将含有上述萘系减水剂的水和3份EVA聚合物乳液依次加入上述搅拌罐中，在40℃搅拌5分钟形成水泥浆料；

步骤4，将0.4份稳泡剂羟丙基甲基纤维素加入上述水泥浆料，继续搅拌3分钟，然后加入8.5份发泡剂，以1000-1500r/min的搅拌速度搅拌35s，将产物快速浇注到模具中，常温发泡，硬化2天后脱模，即得产品。

该方法所得的产品经测试性能如下: 7d抗压强度0.6MPa,密度220Kg/cm³，吸水率7.0%。

实施例3

步骤1，将0.8份的萘系减水剂加入55份40℃水中，搅拌均匀；

步骤2，将50份硅酸盐水泥、40份碳酸钙、4份有机硅憎水剂、1份增强剂聚丙烯纤维加入搅拌罐中搅拌均匀；

步骤3，将含有上述萘系减水剂的水和10份EVA乳液依次加入上述搅拌罐中，在40℃搅拌3分钟形成水泥浆料；

步骤4，将1.0份羟丙基甲基纤维素稳泡剂加入上述水泥浆料，继续搅拌2分钟，然后加入10份发泡剂，以1000-1500r/min的搅拌速度搅拌40s，将产物快速浇注到模具中，常温发泡，硬化2天后脱模，即得产品。

该方法所得的产品经测试性能如下: 7d抗压强度0.5MPa,密度190Kg/cm³，吸水率6.5%。

经上述实施例可看出，通过添加有机聚合物乳液，同时引入憎水剂、增强剂、减水剂、稳泡剂，并控制温度、搅拌速度、搅拌时间等工艺条件，能使所制备的复合轻质保温材料，抗压强度最高可达0.8MPa,密度最低可达190Kg/cm³，吸水率最低能达到6.5%（体积吸水率）；既具有优良的阻燃性能，又具有气孔尺寸均匀温度、强度高、吸水率低、产品稳定性好等优点。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种复合轻质保温材料，其特征在于，该保温材料是由以下按重量份数计的原料制成：

硅酸盐水泥                50-70份；

碳酸钙                    30-50份；

有机聚合物乳液            3-10份；

水                        40-60份；

憎水剂                    1-4份；

稳泡剂                    0.4-1.0份；

减水剂                    0.2-0.8份；

增强剂                    1-3份；

发泡剂                    5-10份；

所述的有机聚合物乳液为EVA聚合物乳液。

2.如权利要求1所述的复合轻质保温材料，其特征在于，所述的憎水剂为有机硅憎水剂。

3.如权利要求1所述的复合轻质保温材料，其特征在于，所述的稳泡剂是指羟丙基甲基纤维素。

4.如权利要求1所述的复合轻质保温材料，其特征在于，所述的减水剂为萘系减水剂。

5.如权利要求1所述的复合轻质保温材料，其特征在于，所述的增强剂为9mm聚丙烯纤维。

6.如权利要求1所述的复合轻质保温材料，其特征在于，所述的发泡剂为30%的过氧化氢水溶液。

7.一种权利要求1所述的复合轻质保温材料的制备方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

步骤1，将硅酸盐水泥、碳酸钙、憎水剂、增强剂混合均匀形成干粉混合物；

步骤2，先将减水剂与水混合均匀，再与有机聚合物乳液一起加入到步骤1所述的干粉混合物中，在30-60℃条件下搅拌3-5分钟，形成水泥浆料；

步骤3，将稳泡剂加入上述水泥浆料，在30-60℃条件下继续搅拌2-3分钟，加入发泡剂，搅拌30-50s，将产物快速浇注到模具中，常温发泡，硬化2天后脱模，即得产品。

8.如权利要求7所述的复合轻质保温材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，加入发泡剂后的搅拌速度为1000-1500r/min。