CN104193209A - 一种高性能改性玻化微珠及其表面改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能改性玻化微珠及其表面改性方法。本发明采用羧基丁苯胶乳溶液包覆玻化微珠表面，使玻化微珠吸水率降低的同时，提高了玻化微珠的本征强度。改性后的玻化微珠应用到保温砂浆中，在保证砂浆稠度相同时，保温砂浆的需水量减少，干密度下降，比强度提高，导热系数减少，砂浆强度和保温性能均得到提高。本发明玻化微珠的表面改性方法仅需使用一种改性剂，利用底喷式流化床单一设备即可完成，流程简单，节约人工，适于工厂大规模生产应用。

Description

一种高性能改性玻化微珠及其表面改性方法
技术领域
本发明属于无机保温材料技术领域，特别涉及一种高性能改性玻化微珠及其表面改性方法。
背景技术
玻化微珠是一种酸性玻璃质溶岩矿物质经电炉生产工艺加热到1100～1300℃膨胀，使其内部多孔，再精密控制温度至900～1000℃，使其表面玻化封闭、呈球状的颗粒材料，主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO。膨胀玻化微珠最突出的性能在于质量轻，绝热性能优异。除此之外，同时还具备不燃、良好的施工和易性、吸音以及使用寿命长等优点。采用玻化微珠作为骨料制成玻化微珠砂浆，具有良好的保温隔热防火效果，克服了普通膨胀珍珠岩保温砂浆的高吸水率、粉化严重、成品后期强度较低、保温性能不稳定的缺点，聚苯颗粒保温砂浆施工和易性差，防火性能差，使用寿命较短的缺点。因此，玻化微珠作为一种新型无机轻质绝热材料，已在建筑材料行业中得到广泛应用。
由于目前玻化微珠在生产过程中工艺条件与原材料控制水平较低，造成市场上玻化微珠产品大多质量不高，玻化封闭不完全，产品脆性大，在生产、运输及使用过程中易产生裂纹，甚至破碎，致使玻化微珠表面产生较多的开口孔，具有较高的吸水率，不仅降低了玻化微珠的隔热保温性能，而且影响玻化微珠砂浆的强度，从而限制了玻化微珠保温砂浆的推广应用。因此出现了对玻化微珠表面进行改性的技术，现有的玻化微珠表面改性技术主要是使用硅烷类憎水剂进行改性，使玻化微珠的吸水率大幅度下降，但无法有效增加玻化微珠的强度，反而降低了玻化微珠保温砂浆的强度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高性能改性玻化微珠及其表面改性方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种高性能改性玻化微珠，包含如下重量份的组分：玻化微珠 100份，羧基丁苯胶乳溶液 5～15份。
优选的，所述玻化微珠的堆积密度为110～120 kg/m3。
优选的，所述羧基丁苯胶乳溶液的固含量为10～50%。
一种高性能改性玻化微珠的表面改性方法，包括以下步骤：将玻化微珠放入底喷式流化床中，玻化微珠在气流作用下流动，羧基丁苯胶乳溶液经中间喷涂器雾化后，喷洒涂敷于流经涂敷区的玻化微珠表面，干燥，获得高性能改性玻化微珠；所述高性能改性玻化微珠的组成如上所述。
优选的，流化床雾化压力控制在0.04～0.10MPa。
优选的，羧基丁苯胶乳溶液的进液速度控制在7～10mL/min。
优选的，控制底喷式流化床的进风温度为60～80℃。
优选的，将涂敷好的玻化微珠在100～105℃条件下干燥2～3小时。
本发明的有益效果是：
本发明利用羧基丁苯胶乳溶液包覆玻化微珠表面，一方面，羧基丁苯胶乳通过化学键吸附于玻化微珠表面，改变了玻化微珠的表面性质，使其由亲水变成疏水；另一方面，随着胶乳聚合物颗粒脱水，胶乳的水分蒸发，胶粒逐渐互相接触融合，生成连续的胶膜包裹在玻化微珠表面，封堵了表面开口孔。上述两方面作用使玻化微珠吸水率降低。生成的胶膜本身具有较高的结膜强度和粘结力，且与玻化微珠形成化学键合，故同时提高了玻化微珠的本征强度。
本发明方法改性后的玻化微珠应用到保温砂浆中，在保证砂浆稠度相同时，保温砂浆的需水量减少，干密度下降，比强度提高，导热系数减少。砂浆强度和保温性能均得到提高。
现有的玻化微珠表面包裹改性技术往往采用多种改性剂分步进行，流程长。本发明玻化微珠的表面改性方法仅需使用一种改性剂，利用底喷式流化床单一设备即可完成，流程简单，节约人工，适于工厂大规模生产应用。
附图说明
图1是制备高性能改性玻化微珠的底喷式流化床装置示意图。
具体实施方式
一种高性能改性玻化微珠，包含如下重量份的组分：玻化微珠 100份，羧基丁苯胶乳溶液 5～15份。
优选的，所述玻化微珠的堆积密度为110～120 kg/m3。
优选的，所述羧基丁苯胶乳溶液的固含量为10～50%。一种高性能改性玻化微珠的表面改性方法，包括以下步骤：将玻化微珠放入底喷式流化床中，玻化微珠在气流作用下流动，羧基丁苯胶乳溶液经中间喷涂器雾化后，喷洒涂敷于流经涂敷区的玻化微珠表面，干燥，获得高性能改性玻化微珠；所述高性能改性玻化微珠的组成如上所述。
如图1所示，底喷式流化床的底部有两相喷嘴，空气分配盘的喷嘴喷出空气，使内部的玻化微珠颗粒在装置中流动，羧基丁苯胶乳溶液通过中间喷涂器雾化后，涂敷于在气流作用下流经涂敷区的玻化微珠颗粒的表面，对颗粒进行包覆改性。
优选的，流化床雾化压力控制在0.04～0.10MPa。
优选的，羧基丁苯胶乳溶液的进液速度控制在7～10mL/min。
优选的，控制底喷式流化床的进风温度为60～80℃。
优选的，将涂敷好的玻化微珠在100～105℃条件下干燥2～3小时。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。若无特别说明，以下所述份数均为重量份。
玻化微珠的表面改性方法：
将玻化微珠放入到底喷式流化床中，玻化微珠颗粒在气流作用下在装置内部流动，流化床雾化压力控制在0.04～0.10MPa，羧基丁苯胶乳溶液的进液速度控制在7～10mL/min，同时，控制底喷式流化床的进风温度为60～80℃，改性剂（羧基丁苯胶乳溶液或苯丙乳液）经过中间喷涂器雾化后，喷洒涂敷于在气流作用下流经涂敷区的玻化微珠表面，将涂敷好的玻化微珠在100～105℃条件下干燥2～3小时，获得改性玻化微珠。
    其中，玻化微珠、改性剂的配方如下表所示： 
。
对玻化微珠改性前后的力学性能进行测试：
根据国家建材行业标准（JC/T 1042-2007 膨胀玻化微珠）规定方法测试，结果见下表：
对比两种改性剂（羧基丁苯胶乳溶液或苯丙乳液）的玻化微珠改性效果发现，采用羧基丁苯胶乳溶液与苯丙乳液都能降低玻化微珠的吸水率，提高漂浮率，但对比玻化微珠强度的提高方面，采用羧基丁苯胶乳溶液的效果较苯丙乳液好，例如采用固含量为30%改性剂对玻化微珠进行改性，羧基丁苯胶乳溶液能将玻化微珠筒压强度提高26%，而苯丙乳液仅能提高21%，因此，采用羧基丁苯胶乳溶液对玻化微珠改性的综合效果更佳。
羧基丁苯胶乳溶液改性玻化微珠在保温砂浆中的应用：
保温砂浆配方：普通硅酸盐水泥PO42.5R 40份、硅灰20份、纤维素醚0.1份、可再分散乳胶粉0.5份、改性玻化微珠39.4份，加适量水调整砂浆稠度至55～65mm。
保温砂浆的性能测试：按照《膨胀玻化微珠轻质砂浆》JG/283-2010规定的方法进行测试。测试结果见下表。
注：比强度为试件抗压强度与干密度的比值，单位是：MPa·m3·kg-1·10-2。
可见，本发明方法改性后的玻化微珠应用到保温砂浆中，在保证砂浆稠度相同（稠度值为55～60mm）时，保温砂浆的需水量减少，干密度下降，比强度提高，导热系数减少，砂浆强度和保温性能均得到提高。

Claims (8)

1.一种高性能改性玻化微珠，包含如下重量份的组分：玻化微珠 100份，羧基丁苯胶乳溶液 5～15份。
2.根据权利要求1所述的高性能改性玻化微珠，其特征在于：所述玻化微珠的堆积密度为110～120 kg/m3。
3.根据权利要求1所述的高性能改性玻化微珠，其特征在于：所述羧基丁苯胶乳溶液的固含量为10～50%。
4.一种高性能改性玻化微珠的表面改性方法，包括以下步骤：将玻化微珠放入底喷式流化床中，玻化微珠在气流作用下流动，羧基丁苯胶乳溶液经中间喷涂器雾化后，喷洒涂敷于流经涂敷区的玻化微珠表面，干燥，获得高性能改性玻化微珠；所述高性能改性玻化微珠的组成如权利要求1～3任意一项所述。
5.根据权利要求4所述的表面改性方法，其特征在于：流化床雾化压力控制在0.04～0.10MPa。
6.根据权利要求4所述的表面改性方法，其特征在于：羧基丁苯胶乳溶液的进液速度控制在7～10mL/min。
7.根据权利要求4所述的表面改性方法，其特征在于：控制底喷式流化床的进风温度为60～80℃。
8.根据权利要求4所述的表面改性方法，其特征在于：将涂敷好的玻化微珠在100～105℃条件下干燥2～3小时。
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