CN103664122A

CN103664122A - 一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法

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Publication number: CN103664122A
Application number: CN201210350756.XA
Authority: CN
Inventors: 李立辉; 任富建; 李路明; 李建平
Original assignee: BCEG Advanced Construction Materials Co Ltd
Current assignee: BCEG Advanced Construction Materials Co Ltd
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是：由粉煤灰、碱激发剂、稳泡剂等组合物混合后加入发泡剂搅拌均匀入模，静置养护后切割成型，所述粉煤灰、碱激发剂、稳泡剂等组分及质量比：粉煤灰90.0～120.0份、水玻璃45.0～85.0份、氧化钙2.0～8.0份、甲基纤维素5.0～10.0份、硬脂酸钙1.0～2.0份、聚丙烯纤维0.5～2.0份、减水剂1.0～3.0份、硅油0.9～2.4份、发泡剂1 5.0～25.0份；本发明以工业废物粉煤灰为主要原材料，其材料不仅低碳经济、节能减排，又防火保温、质轻高强；与传统材料相比成本低、抗压强度高、孔结构好、吸水率小等优点，避免碱激发高岭土多孔材料成本高、能耗大；避免普硅水泥发泡材料开裂、吸水率高；本发明可以广泛应用于墙体保温、吊顶装饰及防火隔离带。

Description

一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑保温技术领域，可用于一般建筑物的墙体保温，建筑设计形成保温、隔热、防火、隔音结构体系。

背景技术

随着我国城镇化进程的不断加快，建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提高，建筑能耗逐年增加，“十二五”期间我国建筑领域节能目标是8.5亿千瓦时，约为30万吨标准煤。目前，我国每年新增建筑面积近20亿平方米，其中80％以上为高能耗建筑；既有建筑近400亿平方米，95％以上是高能耗建筑；单位建筑面积能耗是发达国家的2至3倍以上。建筑物围护结构保温隔热技术在建筑节能中非常重要。以北京市采暖居住建筑为例，围护结构热损失占77％。因此，利用建筑保温材料，通过改善围护结构的热工性能，减少热(冷)损失，降低采暖、制冷系统能耗，是达到节能目的的重要途径。

据调查，目前建筑保温材料主要有以下几种，各有不同的优缺点：

(1)有机保温材料：典型代表为聚苯乙烯泡沫保温板(XPS)，市场占有量逐渐减少，其主要优点是表观密度小，导热系数小隔音效果好，但是热稳定性差，易燃且释放有毒气体，如央视大火、上海大火等事故都与易燃保温材料有关。

(2)无机保温材料：典型代表为岩棉或发泡水泥保温材料，市场占有率较小，主要优点无毒无害，防火性能好，耐候性好，价格便宜，但是导热系数高，保温效果差，吸水率高，质量重，不易施工。

(3)改性保温材料：典型代表改性酚醛或硬泡聚氨酯，市场占有率逐年增加，主要优点是密度小，导热系数小，吸水率小，防火性能略有改善，但热稳定性较差，燃烧试验体积变形甚至产生熔滴，易释放有毒气体(CO)，不利推广。

建筑墙体保温节能要考虑防火的要求。京公消[2011]65号文件要求民用建筑外保温材料防火性能达到A级，住建委[2012]391号文件要求北京市老旧小区综合改造工程外墙保温材料使用燃烧性能为A级以及复合A级外墙保温材料。因此，传统的墙体保温材料都不能满足防火和节能的双重要求。随着更高建筑节能标准的推进，研发新型的保温材料势在必行。经检索，专利201110132112.9介绍了树脂密封材料或金属箔包覆充入干燥空气的无机泡沫材料型材，但是材料的整体耐候性能差，而且包覆层与内部材料的弹性模量不一样导致脱落、开裂，树脂与金属箔成本高、能耗大，产品不宜大量推广。专利201110188540.3介绍了有机芯材外包覆一层无机材料改善有机材料防火性能，但是有机材料与无机材料弹性模相差较大造成界面分裂、脱落等现象，有机材料易老化，无机层容易开裂、气泡不均等问题使得产线工艺复杂。专利201110063191.2介绍了改性聚苯颗粒保温材料，虽然保温性能较无机保温材料有所改善，但产品的阻燃等级为B1级，燃烧试验仍易产生毒烟，同时还暴露出吸水率大，耐候性差等问题。

另一方面，我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产的基本燃料，2003年以来煤为燃料的火力发电占82.81％，电力工业的发展直接导致粉煤灰排放量的急剧增加，据统计2011年粉煤灰堆存量8亿多吨，给我国的国民经济建没及生态环境造成巨大压力。建筑能源消耗巨大是一个世界性难题，工业废物综合利用也是棘手问题，而绿色低碳的节能材料是解决这两大课题的关键点。因此，应该从用工业废弃物为主要原料，生产保温效果好、防火性能佳的绿色低碳建筑保温材料，具有重大的社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的日的旨在克服现有技术的不足，提供一种以粉煤灰为主要原料的新型轻质多孔保温材料及制备方法，从而提供一种既符合废弃利用、节能减排，绿色低碳，又符合防火性好、导热系数低、吸水率低、耐候性好的保温材料，而且其施工工艺简单、生产效率高、成本低。

本发明的内容是：一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是：由粉煤灰、碱激发剂、稳泡剂、减水剂等组合物混合均匀后加入发泡剂高速搅拌数秒后注入模具，最后转移特殊环境中静置养护18～24h后脱模，切割成所需尺寸的保温材料。所述粉煤灰、复合激发剂、稳泡剂、发泡剂等组合物的组分及质量比：粉煤灰90.0～120.0份、水玻璃45.0～85.0份、氧化钙2.0～8.0份、甲基纤维素5.0～10.0份、硬脂酸钙1.0～2.0份、聚丙烯纤维0.5～2.0份、奈系减水剂1.0～3.0份、硅油0.9～2.4份、发泡剂15.0～25.0份。

本发明内容中：所述的一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是：所述粉煤灰为F类I级或者II级粉煤灰，其中Si/Al＞2.4。

本发明内容中：所述的一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是：所述的碱激发剂是1.6～2.4模数钠水玻璃，并且经过24h陈化增加低聚物的数量。

本发明内容中：所述的一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是：所述发泡剂为工业级过氧化氢溶液，经过复配浓度调整为7～15％。

本发明内容中：所述的一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是：所述减水剂为萘系高效减水剂，取1.0～3.0份掺入到粉料中均匀混合。

本发明内容中：所述的一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征在于：搅拌及浇筑过程的温度控制在20～35℃为宜，成型后养护温度控制在30～40℃，相对湿度控制在＞50％。

本发明内容中：一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是包括以下几个步骤：

a、根据所购双氧水浓度，加水调整浓度至7～15％备用；

b、根据所购水玻璃模数，利用氢氧化钠或者盐酸调整水玻璃模数至1.6～2.4，均化24h备用；

c、粉状组分按照一定比例混合均匀待用；

d、施工工艺：将配料中均化后粉状物质先投入搅拌机，然后加入碱激发剂快速搅拌120～300s，其搅拌速度为200～300r/min，120～300s后加入7％～15％双氧水溶液再快速搅拌30～60s，最后快速将混合浆体浇注模具中，其中浆体注模深度为模具高度的1/5，将模具转移到温度为30～40℃，相对湿度＞50％的环境中静置发泡；

e、静置发泡约18～20h即可脱模切割成规则尺寸，转移到湿度＞50％温度20～25℃的环境养护28d后测试其性能，其基本指标符合如下要求：导热系数0.050～0.055W/(m·K)之间，阻燃等级A级，容重在170～220kg/m³，抗压强度≥0.16MPa。

与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：

(1)本发明使用的原材料主要为电力工业废物粉煤灰，废弃利用，经济环保，符合低碳减排的国情；

(2)本发明制备粉煤灰轻质多孔材料，其孔径细小、孔型圆、闭孔率高，在同容重条件下与现有技术制备的多孔无机保温材料相比具有高较抗压强度、优良的防水性能、导热系数小、工艺简单、周期短、可复制性强、实用性强；

(3)本发明制备粉煤灰轻质多孔材料可粘贴、可干挂，适用范围广，可应用于工业与民建建筑的墙体保温、分户隔墙、吊顶、屋面、顶棚等非承重保温或者装饰结构。

具体实施方式

下面给予实施例拟以对本发明进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域技术人员对上述发明作出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1：

一种粉煤灰轻质多孔保温材料主要是由I级或II粉煤灰、钠水玻璃、硬脂酸钙等组合物混合均匀后加入发泡剂高速搅拌30～60s后注入模具，最后转移特殊环境中静置养护18～24h后脱模，切割成所需尺寸的保温材料。所述粉煤灰、钠水玻璃、硬脂酸钙、发泡剂等组合物的组分及质量比：粉煤灰110.0份、水玻璃70.0份、氧化钙8.0份、甲基纤维素5.0份、硬脂酸钙2.0份、聚丙烯纤维1.0份、奈系减水剂3.0份、硅油2.4份、发泡剂20.0份。

浇注完静置18～20h后脱模，所得轻质多孔保温材料，其基本指标如下：容重为170kg/m³，抗压强度为0.20MPa，导热系数为0.050W/(m·K)，阻燃等级为A级。

实施例2：

一种粉煤灰轻质多孔保温材料主要是由I级或II粉煤灰、钠水玻璃、硬脂酸钙等组合物混合均匀后加入发泡剂高速搅拌30～60s后注入模具，最后转移特殊环境中静置养护20～24h后脱模，切割成所需尺寸的保温材料。所述粉煤灰、钠水玻璃、硬脂酸钙、发泡剂等组合物的组分及质量比：粉煤灰105.0份、水玻璃60.0份、硬脂酸钙2.0份、聚丙烯纤维1.0份、奈系减水剂1.5份、硅油1.5份、发泡剂15.0份。

浇注完静置20～24h后脱模，所得轻质多孔保温材料，其基本指标如下：容重为200kg/m³，抗压强度为0.28MPa，导热系数为0.055W/(m·K)，阻燃等级为A级。

实施例3：

一种粉煤灰轻质多孔保温材料主要是由I级或II粉煤灰、钠水玻璃、硬脂酸钙等组合物混合均匀后加入发泡剂高速搅拌30～60s后注入模具，最后转移特殊环境中静置养护18～24h后脱模，切割成所需尺寸的保温材料。所述粉煤灰、钠水玻璃、硬脂酸钙、发泡剂等组合物的组分及质量比：粉煤灰120.0份、水玻璃80.0份、氧化钙6.0份、硬脂酸钙1.5份、聚丙烯纤维2.0份、奈系减水剂3.0份、硅油2.4份、发泡剂22.0份。

浇注完静置18～20h后脱模，所得轻质多孔保温材料，其基本指标如下：容重为190kg/m³，抗压强度为0.22MPa，导热系数为0.053W/(m·K)，阻燃等级为A级。

实施例4：

一种粉煤灰轻质多孔保温材料主要是由I级或II粉煤灰、钠水玻璃、硬脂酸钙等组合物混合均匀后加入发泡剂高速搅拌30～60s后注入模具，最后转移特殊环境中静置养护18～24h后脱模，切割成所需尺寸的保温材料。所述粉煤灰、钠水玻璃、硬脂酸钙、发泡剂等组合物的组分及质量比：粉煤灰110.0份、水玻璃72.0份、硬脂酸钙1.3份、聚丙烯纤维1.3份、硅油2.0份、发泡剂18.5份。

浇注完静置约20h后脱模，所得轻质多孔保温材料，其基本指标如下：容重为175kg/m³，抗压强度为0.17MPa，导热系数为0.055W/(m·K)，阻燃等级为A级。

上述实施例中：所采用的各原料均为市售产品。

上述实施例中：所采用的百分比中，未特殊注明的，均为重量百分比例，所述重量份均可以用克或者千克。

上述实施例中：各步骤中的工艺参数和各组分用量等为范围的，任一点均可适用。

上述发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。

本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可以实施并且效果与描述一样。

Claims

1.一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是：由粉煤灰、碱激发剂、稳泡剂、减水剂等组合物混合均匀后加入发泡剂高速搅拌数秒后注入模具，最后转移特殊环境中静置养护18～24h后脱模，切割成所需尺寸的保温材料。所述粉煤灰、复合激发剂、稳泡剂、发泡剂等组合物的组分及质量比：粉煤灰90.0～120.0份、水玻璃45.0～85.0份、氧化钙2.0～8.0份、甲基纤维素5.0～10.0份、硬脂酸钙1.0～2.0份、聚丙烯纤维0.5～2.0份、奈系减水剂1.0～3.0份、硅油0.9～2.4份、发泡剂15.0～25.0份。

2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是：所述粉煤灰为F类I级或者II级粉煤灰，其中Si/Al＞2.4。

3.根据权利要求1所述的一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是：所述的碱激发剂是1.6～2.4模数钠水玻璃，并且经过24h陈化增加低聚物的数量。

4.根据权利要求1所述的一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是：所述发泡剂为工业级过氧化氢溶液，经过复配浓度调整为7～15％。

5.根据权利要求1所述的一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是：所述减水剂为萘系高效减水剂，取1.0～3.0份掺入到粉料中均匀混合。

6.根据权利要求1所述的一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征在于：搅拌及浇筑过程的温度控制在20～35℃为宜，成型后养护温度控制在30～40℃，相对湿度控制在＞50％。

7.常温常压下一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，其特征是包括以下几个步骤：

a、根据所购双氧水浓度，加水调整浓度至7～15％备用；

c、粉状组分按照一定比例混合均匀待用；

d、施工工艺：将配料中均化后粉状物质先投入搅拌机，然后加入碱激发剂快速搅拌120～300s，其搅拌速度为200～300r/min，120～300s后加入7～15％双氧水溶液再快速搅拌30～60s，最后快速将混合浆体浇注模具中，其中浆体注模深度为模具高度的1/5，将模具转移到温度为30～40℃，相对湿度＞50％的环境中静置发泡；

e、静置发泡约18～24h即可脱模切割成规则尺寸，转移到湿度＞50％温度20～25℃的环境养护28d后测试其性能，其基本指标符合如下要求：导热系数0.050～0.055W/(m·K)之间，阻燃等级A级，容重在170～220kg/m³，抗压强度≥0.16MPa。