CN103922790A

CN103922790A - 一种轻质堇青石基保温材料的制备方法

Info

Publication number: CN103922790A
Application number: CN201410125070.XA
Authority: CN
Inventors: 李晔; 陆松; 程旭东; 龚伦伦
Original assignee: HEFEI KESIFU SECURITY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEFEI KESIFU SECURITY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: CN103922790B

Abstract

本发明涉及一种轻质堇青石基保温材料的制备方法。该保温材料由高岭土43-64份、凹凸棒石11-34份、碱式碳酸镁22-29份，或高岭土50-73份、凹凸棒石14-39份、氧化镁10-21份烧结而成。制备方法包括：混料，发泡，注浆，脱模干燥，烧结。所得轻质堇青石基保温材料的孔隙率为83～90%，体积密度为270～400kg/m³，导热系数为0.07～0.09W/(m?K)，抗压强度为0.53～1.13MPa。本发明制备的保温材料以堇青石为主晶相，具有低的热导率、低比重、低热膨胀系数、良好的热稳定性、并且抗蠕变和侵蚀；本发明的制备工艺简单易操作，成本低廉，节能环保，适合工业化生产。

Description

一种轻质堇青石基保温材料的制备方法

技术领域

本发明属于应用于土建工程的保温材料技术领域，具体涉及一种轻质堇青石基保温材料的制备。

背景技术

目前，我国墙体保温所采用的保温材料仍然是以有机保温材料为主。但是，有机保温材料所暴露出的问题也日益突出，其中主要有以下几点：1）有机保温材料容易燃烧，存在火灾安全隐患，并且由于其材料本身的特性，其在燃烧时易释放有毒气体，更容易在火灾时造成人员伤亡。2）有机材料老化问题一直没能解决，其不能与建筑物同寿命，同时在工作中还存在保温效率降低、开裂脱落等问题。3）大部分有机保温材料的原材料为石油等非再生资源，不宜过度消耗。在我国，最为突出的问题则是有机保温材料的易燃性问题。南京中环国际广场、哈尔滨经纬360度双子星大厦、济南奥体中心、北京央视新址附属文化中心、上海胶州教师公寓、沈阳皇朝万鑫大厦等发生的建筑外墙保温材料火灾均造成了严重的人员伤亡和财产损失，产生了恶劣的影响。面对如此严峻的问题，开发保温性能强、性价比高的无机保温材料势在必行。

发明内容

本发明的目的在于利用无机矿物材料制备出一种轻质堇青石基无机保温材料，该材料防火性能好，与建筑物同寿命，具有良好的机械强度、较低的导热系数；制备工艺简单，成本低，适合工业化生产。

本发明的一种轻质堇青石基保温材料的制备方法，包括下述步骤：

（1）堇青石基浆料配制：将高岭土43-64质量份、凹凸棒石11-34质量份、碱式碳酸镁22-29质量份，或者将高岭土50-73质量份、凹凸棒石14-39质量份、氧化镁10-21质量份混合加水配制成固含量为30%～40%的浆料，并于球磨机中球磨；

（2）泡沫浆料配制：向步骤（1）球磨好的浆料中加入发泡剂，使产生大量泡沫，得发泡浆料；

（3）保温材料制备：将所得泡沫浆料倒入模具中，常温放置待生坯与模具边缘脱离后取出，干燥，烧结得到轻质堇青石基保温材料。

步骤（1）配制浆料时，可加入固体原料总质量0.5 wt%～1.5 wt%的分散剂，所述分散剂可以为阿拉伯树胶。

步骤（2）所述发泡剂可为十二烷基硫酸钠或者十二烷基苯磺酸钠，其加入量可为固体原料总质量的0.8 wt%～1.2 wt%。

步骤（2）中，可采用搅拌器将之混合均匀，搅拌器转速为1300～1500 r/min，搅拌时间为3～5 min。

步骤（3）取出生坯后，可先常温干燥12-36 h，再于95～105 ℃下干燥12-36 h得到坯体，然后将干燥好的坯体在1100-1300 ℃下烧结得到轻质堇青石基保温材料。

步骤（3）烧结时可首先以2-5 ℃/min的速率升温至500-600℃并保温1-2h，之后以5-8 ℃/min的速率升温至1100-1300℃，并保温2-3 h；最后以5-8℃/min的速率冷却至500-600℃，之后随炉冷却至室温。

本发明的有益效果在于：

1.本发明制备的轻质保温材料以堇青石为主晶相，堇青石具有低的热导率、低热膨胀系数、热稳定性好、具有良好的抗蠕变性和抗侵蚀性等特点，可以使得该保温材料与建筑物同寿命。

2.本发明将机械发泡和注浆成型两种工艺结合，利用机械发泡制备泡沫浆料，利用注浆成型工艺制备生坯，操作简单，烧结过程中无废弃物排放，既节约成本也保护环境，适合工业化生产。

3.该方法可以通过调节发泡剂浓度、固含量等控制样品的导热系数和体积密度。

4.本发明制备的轻质堇青石基保温材料的孔隙率为83～90 %，体积密度为270～400 kg/m³，导热系数为0.07～0.09 W/(m·K)，抗压强度为0.53～1.13 MPa。

附图说明

图1为本发明制品的XRD图谱；

图2为实施例1断面的扫描电子显微镜（SEM）的照片；

图3为实施例1样品照片。

具体实施方式

下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。

实施例1

将58份高岭土、31份凹凸棒石以及11份氧化镁加入到球磨罐中，加0.8 %的阿拉伯树胶，添加适量的水，配制成固相含量为30 %的浆料，并球磨24 h。加入0.8 %的十二烷基硫酸钠发泡3 min，将发泡浆料直接倒入石膏磨具中，静置4 h之后脱模。常温干燥24 h之后将生坯放入100 ℃的干燥箱中干燥24 h，之后在1200 ℃的温度下烧结。首先以2 ℃/min的速率升温至500 ℃并保温1 h；之后以5 ℃/min的速率升温至1200 ℃，并保温2 h；最后以5 ℃/min的速率冷却至500 ℃；之后随炉冷却至室温，得到轻质堇青石基保温材料，轻质堇青石基保温材料的X射线衍射（XRD）图谱见图1，从图1可以看出，该材料大部分是堇青石晶相，只有很少的假蓝宝石晶相存在，说明该材料是堇青石为主晶相的保温材料。轻质堇青石基保温材料断面的扫描电子显微镜（SEM）的照片见图2。

所得轻质堇青石基保温材料的孔隙率为89 %，体积密度为277 kg/m³，导热系数为0.075 W/(m·K)，抗压强度为0.53 MPa。

实施例2

将65份高岭土、14份凹凸棒石以及21份氧化镁加入到球磨罐中，加1.2 %的阿拉伯树胶，添加适量的水，配制成固相含量为35 %的浆料，并球磨24 h。加入0.8 %的十二烷基硫酸钠发泡3 min，将发泡浆料直接倒入石膏磨具中，静置4 h之后脱模。常温干燥24 h之后将生坯放入100 ℃的干燥箱中干燥24 h，之后在1200 ℃的温度下烧结。首先以2 ℃/min的速率升温至500 ℃并保温1 h；之后以5 ℃/min的速率升温至1200 ℃，并保温2 h；最后以5 ℃/min的速率冷却至500 ℃；之后随炉冷却至室温，得到轻质堇青石基保温材料。

所得轻质堇青石基保温材料的孔隙率为87 %，体积密度为318 kg/m³，导热系数为0.082 W/(m·K)，抗压强度为0.95 MPa。

实施例3

将58份高岭土、13份凹凸棒石以及29份碱式碳酸镁加入到球磨罐中，加0.8 %的阿拉伯树胶，添加适量的水，配制成固相含量为30 %的浆料，并球磨24 h。加入0.8 %的十二烷基硫酸钠发泡3 min，将发泡浆料直接倒入石膏磨具中，静置4 h之后脱模。常温干燥24 h之后将生坯放入100 ℃的干燥箱中干燥24 h，之后在1200 ℃的温度下烧结。首先以2℃/min的速率升温至500 ℃并保温1 h；之后以5 ℃/min的速率升温至1200 ℃，并保温2 h；最后以5 ℃/min的速率冷却至500 ℃；之后随炉冷却至室温，得到轻质堇青石基保温材料。

所得轻质堇青石基保温材料的孔隙率为88 %，体积密度为281 kg/m³，导热系数为0.077 W/(m·K)，抗压强度为0.72 MPa。

实施例4

将44份高岭土、34份凹凸棒石以及22份碱式碳酸镁加入到球磨罐中，加0.8 %的阿拉伯树胶，添加适量的水，配制成固相含量为35 %的浆料，并球磨24 h。加入1.2 %的十二烷基硫酸钠发泡3 min，将发泡浆料直接倒入石膏磨具中，静置4 h之后脱模。常温干燥24 h之后将生坯放入100 ℃的干燥箱中干燥24 h，之后在1200 ℃的温度下烧结。首先以2 ℃/min的速率升温至500 ℃并保温1 h；之后以5 ℃/min的速率升温至1200 ℃，并保温2 h；最后以5 ℃/min的速率冷却至500 ℃；之后随炉冷却至室温，得到轻质堇青石基保温材料。

所得轻质堇青石基保温材料的孔隙率为87 %，体积密度为342 kg/m³，导热系数为0.086 W/(m·K)，抗压强度为1.02 MPa。

实施例5

将73份高岭土、16份凹凸棒石以及11份氧化镁加入到球磨罐中，加1 %的阿拉伯树胶，添加适量的水，配制成固相含量为35 %的浆料，并球磨24 h。加入1.2 %的十二烷基硫酸钠发泡3 min，将发泡浆料直接倒入石膏磨具中，静置4 h之后脱模。常温干燥24 h之后将生坯放入100 ℃的干燥箱中干燥24 h，之后在1200 ℃的温度下烧结。首先以2 ℃/min的速率升温至500 ℃并保温1 h；之后以5 ℃/min的速率升温至1200 ℃，并保温2 h；最后以5 ℃/min的速率冷却至500 ℃；之后随炉冷却至室温，得到轻质堇青石基保温材料。

所得轻质堇青石基保温材料的孔隙率为86 %，体积密度为381 kg/m³，导热系数为0.090 W/(m·K)，抗压强度为1.13 MPa。

实施例6

仅将高岭土与凹凸棒石制成浆料的固含量从30%提高到35%，其他工艺同实施例1。所得轻质堇青石基保温材料的孔隙率为87 %，体积密度为320 kg/m³，导热系数为0.083 W/(m·K)，抗压强度为0.96 MPa。

从实施例1和实施例6可以看出，在将固含量从30%提高到35%之后，材料的导热系数和体积密度都上升了，导热系数从0.075 W/(m·K)增加到0.083 W/(m·K)，体积密度从277 kg/m³增加到320 kg/m³。因此可以通过调节固含量来调控样品的导热系数和体积密度。

实施例7

仅将发泡剂十二烷基硫酸钠从0.8%提高到1.2%，其他工艺同实施例1。所得轻质堇青石基保温材料的孔隙率为91 %，体积密度为235 kg/m³，导热系数为0.066 W/(m·K)，抗压强度为0.48 MPa。

从实施例1和实施例6可以看出，在将发泡剂十二烷基硫酸钠从0.8%提高到1.2%之后，材料的导热系数和体积密度都下降，导热系数从0.075 W/(m·K)下降到0.066W/(m·K)，体积密度从277 kg/m³增加到235 kg/m³。因此可以通过调节发泡剂浓度来调控样品的导热系数和体积密度。

Claims

1.一种轻质堇青石基保温材料的制备方法，包括下述步骤：

2.如权利要求1所述轻质堇青石基保温材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）配制浆料时，加入固体原料总质量0.5 wt%～1.5 wt%的分散剂，所述分散剂为阿拉伯树胶。

3.如权利要求1所述轻质堇青石基保温材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述发泡剂为十二烷基硫酸钠或者十二烷基苯磺酸钠，其加入量为固体原料总质量的0.8 wt%～1.2 wt%。

4.如权利要求1或3所述轻质堇青石基保温材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，采用搅拌器将之混合均匀，搅拌器转速为1300～1500 r/min，搅拌时间为3～5 min。

5.如权利要求1所述轻质堇青石基保温材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）取出生坯后，先常温干燥12-36 h，再于95～105 ℃下干燥12-36 h得到坯体，然后将干燥好的坯体在1100-1300 ℃下烧结得到轻质堇青石基保温材料。

6.如权利要求1或5所述轻质堇青石基保温材料的制备方法，其特征在于，烧结时首先以2-5 ℃/min的速率升温至500-600℃并保温1-2h，之后以5-8 ℃/min的速率升温至1100-1300℃，并保温2-3 h；最后以5-8℃/min的速率冷却至500-600℃，之后随炉冷却至室温。