CN104058630A - 一种新型保温板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型保温板，其有效组分包括70-95重量份的无机保温颗粒和5-30重量份的有机包覆膜材料，通过在每个无机保温颗粒的外表面包覆上所述有机包覆膜材料，形成“胶囊”式的无机-有机复合保温单元，再利用固化剂将所述“胶囊”式的无机-有机复合保温单元连接成起来，并在模具内形成板材，即为所述新型保温板，本发明所述新型保温板能在提高机械强度的同时还避免了无机保温颗粒外露吸水，并将空气限制在所述“胶囊”式的无机-有机复合保温单元中，从而有效降低板材内部的空气流动，减少对流传热，导热系数较小为0.032-0.040W/(m·K)，可真正实现A级不燃，从而所述新型保温板能兼具优良的防火性能和较好的保温隔热性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型保温板及其制备方法，属于保温板技术领域。
背景技术
目前，外墙用保温材料可分为有机材料和无机材料，其中有机材料以聚苯材料、发泡聚氨酯、发泡酚醛树脂等为主，无机材料以岩棉、发泡水泥、玻璃棉、珍珠岩等为主。从不同的保温材料的导热系数来看，有机保温材料导热系数低于无机保温材料，所以有机材料保温性能一般要优于无机材料，例如聚氨酯发泡材料的导热系数低于无机保温材料，所以有机材料保温性能一般要优于无机材料，例如聚氨酯发泡材料的导热系数为0.025-0.028，水泥基发泡材料导热系数0.042-0.051。然而，有机材料相对于无机材料来说，虽然保温性能有优势，但防火性能却低于无机保温材料，例如聚氨酯发泡材料为B1/B2级，而水泥基发泡材料为A1级。而无机材料虽有强度高、防火性能好等很多优点，但其保温隔热效果却远不如有机材料，施工工艺和方法也不及有机材料成熟便利。在外墙保温技术发展的初期比较看重保温性能，然而，尤其是近年来经历了几次外墙有机保温材料被引燃导致的几次大的火灾，造成了大量的人员伤亡和巨大经济损失事件后，外墙保温体系的防火问题引起了有关部门的重视，特别是消防部门对外墙保温材料的防火性能提出了较高的要求。
中国专利文献CN102924001A公开了一种新型膨胀珍珠岩保温板，其原料组成包括：50-80％的膨胀珍珠岩、10-40％的无机胶黏剂和有机胶黏剂、0-10％纤维以及0-10％的改性添加剂。并采用如下方法制备：(1)先将无机胶黏剂、有机胶黏剂、改性添加剂加膨胀珍珠岩重量的1.2倍的水稀释，均匀混合制成均质混合胶；(2)在所述混合胶中加入膨胀珍珠岩，充分搅拌均匀，制成均质混合料；(3)将所述混合料装入模具，并用5-15mm/min、0.4-1.5MPa的 压力模压成型；(4)将成型后的胚体在50-300℃的干燥设备中干燥。上述方法制备得到的新型膨胀珍珠岩保温板，虽然防火性能较好，然而仍存在吸水性强、机械强度小的问题，并且板材的体积密度大、膨胀珍珠岩颗粒之间的接触点大，孔隙率小，板材内颗粒本身的固体热传导大，从而导致板材整体的导热系数较大；此外，较大比例无机胶粘剂的加入，严重影响产品的导热系数，所用无机胶粘剂的固化时间较长且难以控制。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术制备得到的新型膨胀珍珠岩保温板仍存在吸水性强、机械强度小、导热系数大的缺陷，从而提出一种兼具防火和保温隔热性能的新型保温板及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种新型保温板，采用如下原料制备：无机保温颗粒，70-95重量份；有机包覆膜材料，5-30重量份；固化剂，1-5重量份；其中，所述无机保温颗粒包括膨胀珍珠岩、玻化微珠、泡沫玻璃、陶瓷微珠中的一种或多种的混合物，所述有机包覆膜材料包括聚氨酯、聚苯乙烯、环氧树脂、不饱和酚醛树脂、脲醛树脂中的一种或多种的混合物。
所述原料的组成如下：无机保温颗粒，80-90重量份；有机包覆膜材料，10-20重量份；固化剂，0.5-5重量份。
所述无机保温颗粒为多孔结构，粒径为0.2-3mm，孔隙率为80-95％。
所述固化剂包括六次甲基四胺、对苯甲磺酸、脂肪族多元胺、聚酰胺中的一种或多种的混合物。
其原料组分还包括0.2-2重量份的改性剂，0.4-10重量份的无机微粉；0.1-2重量份的发泡剂。
所述改性剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸中的一种或多种的混合物，所述无机微粉包括二氧化硅、碳酸钙、碳化硅、氧化铝、石墨中的一种或多种的混合物，所述发泡剂包括低沸点的烷烃、氟碳 化合物、阴离子表面活性剂中的一种或多种的混合物。
一种制备所述的新型保温板的方法，其包括如下步骤：
(1)按照上述重量份取所述有机包覆膜材料并用5-20重量份的第一溶剂稀释，即得包被浆料；
(2)按照上述重量份取所述无机保温颗粒并加入到步骤(1)所述包被浆料中，在搅拌条件下使其充分混合5-10min，制得无机-有机复合保温单元；
(3)向步骤(2)制备得到的所述无机-有机复合保温单元中喷入用第二溶剂稀释处理过的固化剂，并在搅拌条件下充分混合5-10min，之后转移到模具中，经固化成型、脱模、切割即得所述的新型保温板。
一种制备所述的新型保温板的方法，其包括如下步骤：
(1)按照上述重量份取所述有机包覆膜材料、改性剂、无机微粉和发泡剂并混合，用5-20重量份的第一溶剂对混合后的物料进行稀释，即得包被浆料；
(2)按照上述重量份取所述无机保温颗粒并加入到步骤(1)所述包被浆料中，在搅拌条件下使其充分混合5-10min，制得无机-有机复合保温单元；
(3)向步骤(2)形成的无机-有机复合保温单元中喷入用第二溶剂稀释处理的固化剂，并在搅拌条件下充分混合5-10min，之后转移到模具中，经固化成型、脱模、切割即得所述的新型保温板。
所述第一溶剂和第二溶剂分别为丙酮、乙醇、二甲苯、水中的任意一种或多种。
步骤(3)中，所述固化成型的温度为40-150℃，固化时间为12-48小时。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的新型保温板，其有效组分包括70-95重量份的无机保温颗粒和5-30重量份的有机包覆膜材料，通过在每个无机保温颗粒的外表面包覆上所述有机包覆膜材料，形成“胶囊”式的无机-有机复合保温单元，再 利用固化剂将所述“胶囊”式的无机-有机复合保温单元连接成起来，并在模具内形成板材，即为所述新型保温板，从而将无机保温颗粒防火性能与有机包覆膜材料的保温性能较好地结合起来，且所述有机包覆膜材料可增强内部无机保温颗粒的机械强度，提高其抗压强度，较之现有技术制备得到的新型膨胀珍珠岩保温板仍存在吸水性强、机械强度小、导热系数大的问题，本发明所述新型保温板能在提高机械强度的同时还避免了无机保温颗粒外露吸水，并将空气限制在所述“胶囊”式的无机-有机复合保温单元中，从而有效降低板材内部的空气流动，减少对流传热，导热系数较小为0.032-0.040W/(m·K)，可真正实现A级不燃，从而所述新型保温板能兼具优良的防火性能和较好的保温隔热性能。
(2)本发明所述的新型保温板，所述无机保温颗粒为多孔结构，其粒径优选为0.2-3mm，所述粒径有利于形成“胶囊”式的无机-有机复合保温单元，从而可将空气隔离在“胶囊”式无机-有机复合保温单元内部，大幅度减少气体对流传热，加之所述无机保温颗粒本身具有多孔结构，颗粒壁薄，颗粒本身的固体热传导较低，因而确保了所述新型保温板具有优异的保温隔热性能。
(3)本发明所述的新型保温板，其原料组分还包括0.4-10重量份的无机微粉，并添加到所述有机包覆膜材料组分中共同作为包被浆料，从而使得形成“胶囊”式无机-有机复合保温单元的防火性能和耐老化性能得以大幅度提高。
(4)本发明所述的新型保温板的制备方法，通过采用有机包覆膜材料将无机保温颗粒包覆形成一个个独立的隔热性能好的“胶囊”式的无机-有机复合保温单元,再利用固化剂经固化成型将所述“胶囊”式的无机-有机复合保温单元连接起来，在模具内形成板材，较之现有技术中通常采用高强度压力在模具内把膨胀珍珠岩颗粒先进行挤压，再在一定温度和时间下用粘结剂将颗粒固定成型，形成板材的体积密度较大，导热系数大，易吸水性强，机械强度低，本发明方法制备得的到所述新型保温板不仅降低了体积密度，还提高了机械强度，不易吸水，导热系数较小，实现了无机保温颗粒防火性能与有机包覆膜材料保温性能的较好结合。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明所述新型保温板的结构示意图；
图2是图1中A区域结构的放大图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种新型保温板，结构如图1和图2所示，其采用如下原料制备：
膨胀珍珠岩颗粒，80kg；
不饱和酚醛树脂，10kg；
改性剂硅烷偶联剂，0.2kg；
二氧化硅微粉，0.4kg；
发泡剂正戊烷，0.1kg；
固化剂六次甲基四胺，0.5kg。
所述的新型保温板，采用如下方法制备：
(1)按照上述重量取所述有机包覆膜材料、改性剂、无机微粉、发泡剂，并用4kg的乙醇稀释后，即得包被浆料；
(2)按照上述重量取所述膨胀珍珠岩颗粒与步骤(1)所述包被浆料一起加入到混合机中，所述膨胀珍珠岩颗粒粒径为0.2mm，孔隙率为85％，在搅拌条件下使其充分混合5min，使得每个膨胀珍珠岩颗粒外均匀包覆上一层致密的所述包被浆料，即得“胶囊”式的无机-有机复合保温单元；
(3)向步骤(2)形成的无机-有机复合保温单元中喷入用8kg乙醇稀释处理的所述固化剂，并在搅拌条件下充分混合7min，之后将4.5kg上述加入固 化剂的复合颗粒加入到规格为1200mm×600mm×50mm的模具中进行固化成型，在40℃温度下固化48小时，脱模、切割即得所述的新型保温板,如图2所示为所述新型保温板局部结构的放大图，其中“1”代笔无机保温颗粒，“2”代表有机包覆膜材料。
实施例2
本实施例提供一种新型保温板，其采用如下原料制备：
玻化微珠，90kg；
聚氨酯，20kg；
改性剂硬脂酸，0.5kg；
碳酸钙，3kg；
发泡剂石油醚，0.5kg；
固化剂聚酰胺，1kg。
所述的新型保温板，采用如下方法制备：
(1)按照上述重量取所述有机包覆膜材料、改性剂、无机微粉、发泡剂，并用4kg的乙醇稀释后，即得包被浆料；
(2)按照上述重量取所述玻化微珠颗粒与步骤(1)所述包被浆料一起加入到混合机中，所述玻化微珠颗粒粒径为2.5mm，孔隙率为80％，在搅拌条件下使其充分混合10min，使得每个膨胀珍珠岩颗粒外均匀包覆上一层致密的所述包被浆料，即得“胶囊”式的无机-有机复合保温单元；
(3)向步骤(2)形成的无机-有机复合保温单元中喷入用18kg丙酮稀释处理的所述固化剂，并在搅拌条件下充分混合10min，之后将4.5kg上述加入固化剂的复合颗粒加入到规格为1200mm×600mm×50mm的模具中进行固化成型，在70℃温度下固化12小时，脱模、切割即得所述的新型保温板。
实施例3
本实施例提供一种新型保温板，其采用如下原料制备：
膨胀珍珠岩、玻化微珠、泡沫玻璃、陶瓷微珠按质量比1:1:1:1组成的混合物，95kg；
聚氨酯、聚苯乙烯、环氧树脂、不饱和酚醛树脂、脲醛树脂按质量比1：1:1:1组成的混合物，30kg；
改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸按质量比1：1:1:1:1组成的混合物，2kg；
二氧化硅、碳酸钙、碳化硅、氧化铝、石墨按质量比1:1:1:1组成的混合物，10kg；
发泡剂正庚烷，2kg；
固化剂为六次甲基四胺、对苯甲磺酸、脂肪族多元胺、聚酰胺按质量比1:1:1:1组成的混合物，3kg。
所述的新型保温板，采用如下方法制备：
(1)按照上述重量取所述有机包覆膜材料、改性剂、无机微粉、发泡剂，并用3kg的丙酮稀释后，即得包被浆料；
(2)按照上述重量取所述无机保温颗粒与步骤(1)所述包被浆料一起加入到混合机中，所述无机保温颗粒粒径为3mm，孔隙率为90％，在搅拌条件下使其充分混合10min，使得每个膨胀珍珠岩颗粒外均匀包覆上一层致密的所述包被浆料，即得“胶囊”式的无机-有机复合保温单元；
(3)向步骤(2)形成的无机-有机复合保温单元中喷入用20kg二甲苯稀释处理的所述固化剂，并在搅拌条件下充分混合5min，之后将5kg上述加入固化剂的复合颗粒加入到规格为1200mm×600mm×50mm的模具中进行固化成型，在45℃温度下固化15小时，脱模、切割即得所述的新型保温板。
实施例4
本实施例提供一种新型保温板，其采用如下原料制备：
膨胀珍珠岩颗粒，85kg；
不饱和酚醛树脂，15kg；
改性剂硅烷偶联剂，0.25kg；
二氧化硅微粉，2kg；
发泡剂正戊烷，0.3kg；
固化剂对苯甲磺酸，0.8kg。
所述的新型保温板，采用如下方法制备：
(1)按照上述重量取所述有机包覆膜材料、改性剂、无机微粉、发泡剂，并用4kg的乙醇稀释后，即得包被浆料；
(2)按照上述重量取所述膨胀珍珠岩颗粒与步骤(1)所述包被浆料一起加入到混合机中，所述膨胀珍珠岩颗粒粒径为1.5mm，孔隙率为95％，在搅拌条件下使其充分混合5min，使得每个膨胀珍珠岩颗粒外均匀包覆上一层致密的所述包被浆料，即得“胶囊”式的无机-有机复合保温单元；
(3)向步骤(2)形成的无机-有机复合保温单元中喷入用10kg乙醇稀释处理的所述固化剂，并在搅拌条件下充分混合7min，之后将4.5kg上述加入固化剂的复合颗粒加入到规格为1200mm×600mm×50mm的模具中进行固化成型，在150℃温度下固化12小时，脱模、切割即得所述的新型保温板。
实施例5
本实施例提供一种新型保温板，其采用如下原料制备：
膨胀珍珠岩，70kg；
不饱和酚醛树脂，5kg；
固化剂脂肪多元胺，0.5kg。
所述的新型保温板，采用如下方法制备：
(1)按照上述重量取所述有机包覆膜材料，并用4kg的乙醇稀释后，即得包被浆料；
(2)按照上述重量取所述膨胀珍珠岩与步骤(1)所述包被浆料一起加入到混合机中，所述膨胀珍珠岩颗粒粒径为0.2mm，孔隙率为85％，在搅拌条件下使其充分混合10min，使得每个膨胀珍珠岩颗粒外均匀包覆上一层致密的所述包被浆料，即得“胶囊”式的无机-有机复合保温单元；
(3)向步骤(2)形成的无机-有机复合保温单元中喷入用5kg丙酮稀释处理的固化剂0.4kg，并在搅拌条件下充分混合10min，之后将4.5kg上述加入固化剂的复合颗粒加入到规格为1200mm×600mm×50mm的模具中进行固化成型，在45℃温度下固化15小时，脱模、切割即得所述的新型保温板。
对比例1
本对比例采用现有技术方法制备一种膨胀珍珠岩保温板，具体步骤如下：
将聚合磷酸铝13kg、纯丙乳液5kg及氢氧化铝5kg，在90kg水中混合均匀，再向其中分别加入膨胀珍珠岩(平均粒径2.4kg)75kg和聚丙烯短切纤维(15-25mm)2kg，充分混合均匀后，装入模具中，以8mm/min的速度压制成型，成型最大压力为0.4Mpa。最后将成型后的坯体在150℃干燥即得成品。
实验例
将本发明实施例1-5制备得到的所述新型保温板样品依次编号为A-E，对比例1制备得到保温板样品编号为F，进行体积密度、导热系数、抗压强度的测试。
其中，体积密度的测试方法具体如下：
使用电子天平称量保温板样品质量，精确至1g。
体积密度按下式计算，试验结果取3个样品的算术平均值，精确至1kg/m3。
式中：
ρ——体积密度，kg/m3；
G——保温板质量，kg；
L——保温板长度，m；
B——保温板长度，m；
H——保温板厚度，m。
导热系数测试方法具体如下：
(1)制备规格为200mm×200mm×20mm的保温板标准样品，各3组，放置在烘箱内，维持110±5℃，至恒重；
(2)将样品取出放于干燥器内，冷却至室温，测量样品的厚度，精确至0.1mm；
(3)分别将样品放置于导热系数已校准的测定仪内，设定仪器温度，并维持检测温度30分钟，显示值即为产品在该温度下的热导率。
抗压强度测试方法具体如下：
制备规格为100mm×100mm×20mm的保温板标准样品，各3组，加荷速率为0.1mm/min,按照下式计算，实验结果取3个样品的平均值，精确至0.01MPa。
式中：
σ——抗压强度，MPa；
F——使保温板样品产生10％相对形变时的力，N；
S——保温板样品初始横截面，m2。
所得数据如下表1所示：
表1-不同保温板样品的性能测试结果
表中数据显示，本发明所述新型保温板(样品A-E)，体积密度小于135kg/m3，导热系数较小为0.032-0.040W/(m·K)，并呈现较好的抗压性能，而对比例1中的样品F在相同检测条件下，其体积密度较大，导热系数较大，抗压性能较弱。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种新型保温板，其特征在于，采用如下原料制备：
无机保温颗粒，70-95重量份；
有机包覆膜材料，5-30重量份；
固化剂，1-5重量份；
其中，所述无机保温颗粒包括膨胀珍珠岩、玻化微珠、泡沫玻璃、陶瓷微珠中的一种或多种的混合物，所述有机包覆膜材料包括聚氨酯、聚苯乙烯、环氧树脂、不饱和酚醛树脂、脲醛树脂中的一种或多种的混合物。
2.根据权利要求1所述的新型保温板，其特征在于，所述原料的组成如下：
无机保温颗粒，80-90重量份；
有机包覆膜材料，10-20重量份；
固化剂，0.5-5重量份。
3.根据权利要求1或2所述的新型保温板，其特征在于，所述无机保温颗粒为多孔结构，粒径为0.2-3mm，孔隙率为80-95％。
4.根据权利要求1-3任一所述的新型保温板，其特征在于，所述固化剂包括六次甲基四胺、对苯甲磺酸、脂肪族多元胺、聚酰胺中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1-4任一所述的新型保温板，其特征在于，其原料组分还包括0.2-2重量份的改性剂，0.4-10重量份的无机微粉；0.1-2重量份的发泡剂。
6.根据权利要求5所述的新型保温板，其特征在于，所述改性剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸中的一种或多种的混合物，所述无机微粉包括二氧化硅、碳酸钙、碳化硅、氧化铝、石墨中的一种或多种的混合物，所述发泡剂包括低沸点的烷烃、氟碳化合物、阴离子表面活性剂中的一种或多种的混合物。
7.一种制备权利要求1-4任一所述的新型保温板的方法，其包括如下步骤：
(1)按照上述重量份取所述有机包覆膜材料并用5-20重量份的第一溶剂稀释，即得包被浆料；
(2)按照上述重量份取所述无机保温颗粒并加入到步骤(1)所述包被浆料中，在搅拌条件下使其充分混合5-10min，制得无机-有机复合保温单元；
(3)向步骤(2)制备得到的所述无机-有机复合保温单元中喷入用第二溶剂稀释处理过的固化剂，并在搅拌条件下充分混合5-10min，之后转移到模具中，经固化成型、脱模、切割即得所述的新型保温板。
8.一种制备权利要求5或6所述的新型保温板的方法，其包括如下步骤：
(1)按照上述重量份取所述有机包覆膜材料、改性剂、无机微粉和发泡剂并混合，用5-20重量份的第一溶剂对混合后的物料进行稀释，即得包被浆料；
(2)按照上述重量份取所述无机保温颗粒并加入到步骤(1)所述包被浆料中，在搅拌条件下使其充分混合5-10min，制得无机-有机复合保温单元；
(3)向步骤(2)形成的无机-有机复合保温单元中喷入用第二溶剂稀释处理的固化剂，并在搅拌条件下充分混合5-10min，之后转移到模具中，经固化成型、脱模、切割即得所述的新型保温板。
9.根据权利要求7或8所述的新型保温板的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂和第二溶剂分别为丙酮、乙醇、二甲苯、水中的任意一种或多种。
10.根据权利要求7-9任一所述的新型保温板的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述固化成型的温度为40-150℃，固化时间为12-48小时。
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