CN104891837B

CN104891837B - 一种复合发泡建筑墙体保温材料的制备方法

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Publication number: CN104891837B
Application number: CN201510267285.XA
Authority: CN
Inventors: 刘方成
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Current assignee: Individual
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2035-05-22
Also published as: CN104891837A

Abstract

本发明涉及一种复合发泡建筑墙体保温材料的制备方法。目的是提供的保温材料应具有优良的保温性能，隔热性能好(导热系数低)，吸声降噪性能优良；所提供的方法应工艺过程简单、制作成本不高。技术方案是：一种复合发泡建筑墙体保温材料的制造方法，按以下步骤进行：1)疏水性膨胀珍珠岩的制备：2)木材液化可发性树脂的制备：3)复合发泡建筑墙体保温材料的制备。

Description

一种复合发泡建筑墙体保温材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑墙体保温材料的制备方法，尤其是利用木碎料液化产物树脂与膨胀珍珠岩复合发泡制成的建筑墙体保温材料的制备方法。

背景技术

发展建筑保温材料是国家发展节能建筑、推进新农村绿色建筑的重要保障。但墙体保温材料的发展并不尽如人意，具有轻质、优良保温隔热性能，可以直接在建筑施工现场使用装配的生物质轻质保温产品太少，建筑施工现场湿作业、施工效率低的情况仍将长期存在。

另一方面，随着全球性木材资源快速减少，各国森林资源保护力度的加强，木材加工成本大大增加，仅仅依靠提高木材加工利用率已经不足以消化木材加工行业急剧上升的采购与生产成本，高值化利用成为全行业的主要发展方向。

珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石，因其具有珍珠裂隙结构而得名。珍珠岩矿占主导地位的用途是基于其热膨胀后的轻质与较低的热导率，即工业化利用的主要方向是膨胀珍珠岩及其制品。

膨胀珍珠岩质轻、孔隙率高、干燥时隔热性能好，不仅是一种优良的天然保温基材，而且具有无毒、不燃、耐腐的优点。但它的最大缺点就是吸水性很强，可以达到自身体积的2～3倍，从而完全丧失保温能力。不仅如此，其多孔结构及较强的吸水性，在与木材液化可发性树脂复合发泡时，将吸收大量的木材液化可发性树脂，增加容重，不仅增加成本，还严重影响发泡效果和发泡材料性能。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种建筑墙体保温材料的制备方法，所获得的建筑墙体保温材料应具有优良的保温性能，隔热性能好(导热系数低)，吸声降噪性能优良；所提供的方法应工艺过程简单、制作成本不高。

本发明采用的技术方案如下：

一种复合发泡建筑墙体保温材料的制造方法，按以下步骤进行：

1)疏水性膨胀珍珠岩的制备：

选择粒度在0.05～0.1mm、含水量2～3％的珍珠岩矿砂，在1200～1300℃的炉内焙烧，使其膨胀达到原体积的15～25倍成为膨胀珍珠岩后用负压输出管道输出；接着用疏水剂喷向负压输出管道中的膨胀珍珠岩，疏水剂进入管道后因负压形成雾状，并迅速在炽热的膨胀珍珠岩表面形成覆盖孔隙的薄膜，输出冷却待用；

2)木材液化可发性树脂的制备：

粒径小于1.0mm的木粉、复合液化剂、催化剂按质量比为1：1.6～1.8：1.1～1.5的比例加入有快速升温和快速降温控制设施的反应釜，搅拌混合后在5～10分钟内迅速升温至120℃～140℃进行反应，反应时间为10～20分钟；反应结束后，在5～10分钟内迅速降至50℃以下；加入NaOH调PH值至7.2～7.4，再降温至40～50℃，加入与前述产物质量比为1.9～2.1的甲醛溶液并搅拌，再加40％的NaOH调PH值至10.5～11.5，，升温至90～95℃反应40～60分钟，降温至50℃以下，经过滤网放料，获得固含量为73～75％的木材液化可发性树脂；

3)复合发泡建筑墙体保温材料的制备：

将木材液化可发性树脂、疏水性膨胀珍珠岩、交联剂、固化剂、发泡剂、乳化活性剂按质量比为10﹕5～6﹕4～5﹕2.1～3.2﹕0.45～0.55﹕0.9～1.1加入发泡机料罐，以3000～5000转/分钟的速度搅拌5～10秒，使发泡料与轻质疏水性膨胀珍珠岩快速均匀混合，立即注入模具中，封好模具盖，推入80～85℃的烘房10～15分钟后再升温至130～150℃，保温≥1小时，出烘房后开模取出发泡材料再推入烘房，在130～150℃条件下熟化≥1小时，降温冷却后取出包装。

所述疏水剂为羟基含氢硅油、甲基含氢硅油或羟基硅醇钠中的任一种，用量为珍珠岩矿砂重量的0.5～0.8％。

所述负压输出管道内的压力为0.0015～0.025MPa。

所述木粉的粒径小于1.0mm，含水率低于8％。

所述木粉采用木材加工废料，包括木刨花、木锯末、木边角碎料，以及收购的枝桠材和小径材，经粉碎筛选后获得。

所述复合液化剂为1：0.8～1.2重量比的苯酚和PEG－400；所述催化剂为盐酸

所述交联剂为PM－200异氰酸酯；发泡剂为1：1重量比的正戊烷和异戊烷；乳化活性剂为1：1重量比的T－80和OP；所述固化剂为2.5～4.5：1重量比的磷酸和对甲苯磺酸。

经检测：复合发泡保温材料的物理力学性能为：

表观密度≤0.15g/cm3，压缩强度≥0.2MPa，导热系数≤0.030W/(m·k)，氧指数≥35％，平均吸声系数(125～4000Hz)≥0.25。

检测结果表明：所制得的复合发泡建筑保温材料质量轻、强度高，保温性能好，具有显著的隔音、降噪功能，在未添加任何阻燃剂的情况下，具有良好的阻燃性能。因此，是一种综合性能表现优良的复合发泡建筑保温材料。

本发明的有益效果是：由于对膨胀珍珠岩事先进行了疏水性处理，在膨胀珍珠岩表面形成疏水性薄膜，使其不仅在潮湿环境中仍然具有优良的保温性能，也在与木材液化可发性树脂混合时不产生吸附，不会造成液化产物树脂损耗，并在与木材液化可发性树脂复合发泡时具有良好的界面相容性，保持了膨胀珍珠岩孔隙率高的特性，所获得的复合发泡建筑保温材料具有隔热性能好(导热系数低)，吸声降噪性能优良，可广泛应用于各类民用、公用建筑、隔热保温库房、或隔音节能建筑。本发明提供的制备方法简单易行，所以制作成本不高。

因此，本发明将木材及其加工废料液化制成高活性小分子材料，再经聚合或缩合反应生成新型可发性大分子生物质材料，经复合发泡制备建筑轻质墙体保温材料加以利用，为木材废弃资源高值化利用提供了有价值和发展前景的前沿创新技术。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明；但本发明不限于以下实施例。

实施例1

1)疏水性膨胀珍珠岩的制备：

选择粒度在0.05～0.1mm的珍珠岩矿砂，经预热处理使其化合水含量(含水量)达到2～3％，然后在1200～1230℃的炉内焙烧，使其膨胀达到原体积的20倍后成为膨胀珍珠岩并用负压输出管道输出；接着用羟基含氢硅油(用量为膨胀珍珠岩重量的0.5％)，喷向负压输出管道中的膨胀珍珠岩，形成的雾状疏水剂粘附在温度尚在600～630℃的膨胀珍珠岩表面，2～5s在膨胀珍珠岩表面形成薄膜，输出冷却待用；

2)木材液化可发性树脂的制备：

将粒径小于1.0mm的木粉、复合液化剂(0.8：0.9重量比的苯酚和PEG－400)、盐酸按质量比为1：1.7：1.3的比例加入有快速升温和快速降温控制设施的反应釜，搅拌混合后在7分钟内迅速升温至130℃进行反应，反应时间为15分钟；反应结束后，在7分钟内迅速降至50℃以下；加入NaOH调PH值至7.3，再降温至45℃，加入与前述产物质量比为2.0的甲醛溶液(即前述产物与甲醛溶液的质量比例为1﹕2.0)并搅拌，再加40％的NaOH调PH值至10.5，升温至93℃反应50分钟，降温至50℃以下，经过滤网放料，获得固含量为73％的木材液化可发性树脂；

3)复合发泡建筑墙体保温材料的制备：

将木材液化可发性树脂、疏水性膨胀珍珠岩、PM－200异氰酸酯、固化剂(2.5：1重量比的磷酸和对甲苯磺酸)、发泡剂(1：1重量比的正戊烷和异戊烷)、乳化活性剂(1：1重量比的T－80和OP)按质量比为10﹕5﹕4﹕2.65﹕0.5﹕0.9加入发泡机料罐，以3000～5000转/分钟的速度搅拌5～10秒，立即注入模具中，封好模具盖，推入80～85℃的烘房10～15分钟后再升温至130～150℃，保温超过1小时，出烘房后开模取出发泡材料再推入烘房，在130～150℃条件下熟化超过1小时，取出降温后包装。

实施例2

1)疏水性膨胀珍珠岩的制备：

选择粒度在0.05～0.1mm的珍珠岩矿砂，经预热处理使其化合水含量达到2～3％，然后在1230～1260℃的炉内焙烧，使其膨胀达到原体积的25倍后成为膨胀珍珠岩并用负压输出管道输出；接着用甲基含氢硅油(用量为膨胀珍珠岩重量的0.6％)喷向负压输出管道中的膨胀珍珠岩，形成的雾状疏水剂粘附在温度尚在600～800℃左右的膨胀珍珠岩表面，2～5s在膨胀珍珠岩表面形成薄膜，输出冷却待用；

2)木材液化可发性树脂的制备：

将含水率低于8％、粒径小于1.0mm的木粉、复合液化剂(1：1重量比的苯酚和PEG－400)、盐酸按质量比为1：1.6：1.5的比例加入有快速升温和快速降温控制设施的反应釜，搅拌混合后在5分钟内迅速升温至120℃进行反应，反应时间为10分钟；反应结束后，在10分钟内迅速降至50℃以下；加入NaOH调PH值至7.2，再降温至50℃，加入与前述产物质量比为1.9的甲醛溶液并搅拌，再加40％的NaOH调PH值至11，升温至90℃反应40分钟，降温至50℃以下，经过滤网放料，获得固含量为74％的木材液化可发性树脂；

3)复合发泡建筑墙体保温材料的制备：

将木材液化可发性树脂、疏水性膨胀珍珠岩、PM－200异氰酸酯、固化剂(3.5﹕1重量比的磷酸和对甲苯磺酸)、发泡剂(1：1重量比的正戊烷和异戊烷)、乳化活性剂(1：1重量比的T－80和OP)按质量比为10﹕6﹕5﹕2.8﹕0.55﹕1.0加入发泡机料罐，以3000～4000转/分钟的速度搅拌8～10秒，立即注入模具中，封好模具盖，推入80～85℃的烘房10～15分钟后再升温至130～150℃，保温超过1小时，出烘房后开模取出发泡材料再推入烘房，在130～150℃条件下熟化超过1小时，取出降温后包装。

实施例3

1)疏水性膨胀珍珠岩的制备：

选择粒度在0.05～0.1mm的珍珠岩矿砂，经预热处理使其化合水含量达到2～3％，然后在1260～1300℃的炉内焙烧，使其膨胀达到原体积的30倍后成为膨胀珍珠岩并用负压输出管道输出；接着用羟基硅醇钠(用量为膨胀珍珠岩重量的0.8％)喷向负压输出管道中的膨胀珍珠岩，形成的雾状疏水剂粘附在温度尚在600～800℃左右的膨胀珍珠岩表面，2～5s在膨胀珍珠岩表面形成有一定强度的薄膜，输出冷却待用；该膨胀珍珠岩测试数据为：获得的的堆积密度为70～150kg/m³，导热系数0.035～0.060(W/m·k)，疏水率≥98％。

2)木材液化可发性树脂的制备：

将粒径小于1.0mm的木粉、复合液化剂(0.9：0.8重量比的苯酚和PEG－400)、盐酸按质量比为1：1.8：1.1的比例加入有快速升温和快速降温控制设施的反应釜，搅拌混合后在10分钟内迅速升温至140℃进行反应，反应时间为20分钟；反应结束后，在5分钟内迅速降至50℃以下；加入NaOH调PH值至7.4，再降温至40℃，加入与前述产物质量比为2.1的甲醛溶液并搅拌，再加40％的NaOH调PH值至11.5，升温至95℃反应60分钟，降温至50℃以下，经过滤网放料，获得固含量为75％的木材液化可发性树脂；

3、复合发泡建筑墙体保温材料的制备：

将木材液化可发性树脂、疏水性膨胀珍珠岩、PM－200异氰酸酯、固化剂(4.5﹕1重量比的磷酸和对甲苯磺酸)、发泡剂(1：1重量比的正戊烷和异戊烷)、乳化活性剂(1：1重量比的T－80和OP)按质量比为10﹕5.5﹕4.5﹕2.1﹕0.45﹕1.1加入发泡机料罐，以4000～5000转/分钟的速度搅拌5～7秒，立即注入模具中，封好模具盖，推入80±2℃的烘房10～15分钟后再升温至130～150℃，保温超过1小时，出烘房后开模取出发泡材料再推入烘房，在130～150℃条件下熟化超过1小时，取出降温后包装。

Claims

1.一种复合发泡建筑墙体保温材料的制造方法，按以下步骤进行：

1)疏水性膨胀珍珠岩的制备：

选择粒度在0.05～0.1mm、含水量2～3％的珍珠岩矿砂，在1200～1300℃的炉内焙烧，使其膨胀达到原体积的15～25倍成为膨胀珍珠岩，后用负压输送管道输出；接着用疏水剂喷向负压输出管道中的膨胀珍珠岩，疏水剂进入管道后因负压形成雾状，并迅速在炽热的膨胀珍珠岩表面形成覆盖孔隙的薄膜，输出冷却待用；

2)木材液化可发性树脂的制备：

将粒径小于1.0mm的木粉、复合液化剂、催化剂按质量比为1：1.6～1.8：1.1～1.5的比例加入有快速升温和快速降温控制设施的反应釜，搅拌混合后在5～10分钟内迅速升温至120℃～140℃进行反应，反应时间为10～20分钟；反应结束后，在5～10分钟内迅速降至50℃以下；加入40％的NaOH调pH值至7.2～7.4，再降温至40～50℃，加入质量比为1.9～2.1的甲醛溶液并搅拌，再加40％的NaOH调pH值至10.5～11.5，升温至90～95℃反应40～60分钟，降温至50℃以下，经过滤网放料，获得固含量为73～75％的木材液化可发性树脂；

3)木材液化可发性树脂与疏水性膨胀珍珠岩复合发泡建筑保温材料的制备：

将木材液化可发性树脂、疏水性膨胀珍珠岩、交联剂、固化剂、发泡剂、乳化活性剂按质量比为10﹕5～6﹕4～5﹕2.1～3.2﹕0.45～0.55﹕0.9～1.1加入发泡机料罐，以3000～5000转/分钟的速度搅拌5～10秒，使发泡剂与轻质疏水性膨胀珍珠岩快速均匀混合，立即注入模具中，封好模具盖，推入80～85℃的烘房10～15分钟后再升温至130～150℃，保温≥1小时，出烘房后开模取出发泡材料再推入烘房，在130～150℃条件下熟化≥1小时，降温冷却后取出包装；

所述疏水剂为羟基含氢硅油、甲基含氢硅油或羟基硅醇钠中的任一种，用量为珍珠岩矿砂重量的0.5～0.8％；

所述负压输出管道内的压力为0.0015～0.025MPa；

所述木粉的粒径小于1.0mm，含水率低于8％；

所述木粉采用木材加工废料，经粉碎筛选后获得。

2.根据权利要求1所述的复合发泡建筑墙体保温材料的制造方法，其特征在于所述复合液化剂为1：0.8～1.2重量比的苯酚和PEG－400；所述催化剂为盐酸。

3.根据权利要求2所述的复合发泡建筑墙体保温材料的制造方法，其特征在于所述交联剂为PM－200异氰酸酯；发泡剂为1：1重量比的正戊烷和异戊烷；乳化活性剂为1：1重量比的T－80和OP；所述固化剂为2.5～4.5：1重量比的磷酸和对甲苯磺酸。