CN105481339A - 一种建筑用真空绝热板芯板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种建筑用真空绝热板芯板，由以下质量份的原料制备而成：20～50重量份的纳米二氧化硅粉体；0～20重量份的膨胀珍珠岩细粉；10～30重量份的增强纤维；5～15重量份的无机胶粘剂和3～5重量份的絮凝剂。本发明以纳米二氧化硅粉体、膨胀珍珠岩细粉、增强纤维、无机胶粘剂和絮凝剂为原料制备建筑用真空绝热板芯板，无需加入悬浮剂，减轻了脱水压力，进一步提高了生产效率。并且制备出的产品体积密度、导热系数等指标达到标准要求。

Description

一种建筑用真空绝热板芯板及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑用真空绝热板技术领域，具体涉及一种建筑用真空绝热板芯板及其制备方法。

背景技术

近年来，建筑节能成为世界建筑发展的一个基本趋向，也是当代建筑科学技术发展的一个新的突破点。抓住时机，积极推进建筑节能，有利于国民经济持续、快速、健康发展，并引导我国建筑业与建筑技术随同世界大潮流迅速前进。

我国采暖区城镇人口只占全国人口的14％左右，而采暖用能却占到全国总能耗的10％左右。由于经济的发展，采暖范围日益扩大，建筑能耗增长的速度将远高于能源生产增长的速度，从而成为国民经济的一个重要制约因素。由此可见，如果建筑能耗控制不好，势必会限制国家经济的发展。

十二五期间，国家建筑节能标准进一步提高，部分地区的节能标准由65％节能率提高到75％以上，单纯的岩棉外保温板、聚氨酯泡沫板等传统建筑外墙保温材料已难以满足此需求，发展新型建筑节能材料势在必行。新型建筑节能材料首先应具备极低的导热系数，来保证能源利用率的提高；其次应保证燃烧性能为A级不燃，避免发生火灾时燃烧，给居民人身安全造成伤害。

建筑用真空绝热板(即STP板)是近年来发展起来的一种新型、高效保温绝热材料，其导热系数≤0.008W/(m·K)，并且A级不燃，符合国家发展新型建筑节能材料的标准要求。建筑用真空绝热板芯板的主要作用是作为支撑骨架，而且芯材本身导热系数较低，可以起到一定的保温效果。另外，多孔质的芯材有利于提高真空度，进一步降低导热系数。目前，国内制备建筑用真空绝热板的工艺通常为干法工艺，因为该工艺简单易操作，现在已得到了大力推广和发展。该工艺存在的问题是，粉料干混会对环境造成粉尘污染，吸入人体后无法降解，对人体造成伤害；另外，该工艺通常为单块压制成型，自动化程度低，生产效率较低。

专利(CN104556945A)“一种STP超薄绝热保温板的芯材及其制备方法”公开了一种STP绝热保温板的芯材，该产品由重量份为5～50的二氧化硅气凝胶、重量份为5～20的玻璃纤维、重量份为0～15的悬浮剂、重量份为0～25的无机胶黏剂和重量份为50～140的水制成。其中，悬浮剂为羧基纤维素醚、丙基纤维素醚、乙基纤维素醚和淀粉醚，各组分的重量比为3:3:3:1。无机胶粘剂为硅溶胶或铝溶胶。该专利还公开了一种制备STP超薄绝热保温板的方法，首先将分散机转速调为100～2500r/s，将悬浮剂慢慢加入水中，充分搅拌30min以上，使悬浮剂完全溶于水中；然后将玻璃纤维缓慢的分散在溶解好的悬浮剂溶液中，使玻璃纤维均匀混合；然后将二氧化硅气凝胶缓慢分散在上述玻璃纤维的混合溶液中，使二氧化硅气凝胶均匀混合；将无机胶粘剂缓慢的加入到上述二氧化硅气凝胶的混合溶液中，使无机胶粘剂混合均匀得混合溶液；然后将上述混合溶液经上浆、挤压、成型、脱水、烘干、切割制成STP超薄绝热保温板用芯材。

上述现有技术虽然能够有效解决干法工艺中粉料污染环境的问题，同时可实现连续化生产，提高了生产效率，但悬浮剂溶于水后，会使水发粘，增加脱水难度，并且产品的体积密度和导热系数等指标无法保证。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种建筑用真空绝热板芯板及其制备方法，本发明提供的建筑用真空绝热板芯板在制备过程中脱水压力小，并且体积密度大，导热系数低。

本发明提供了一种建筑用真空绝热板芯板，由以下质量份的原料制备而成：

20～50重量份的纳米二氧化硅粉体；

0～20重量份的膨胀珍珠岩细粉；

10～30重量份的增强纤维；

5～15重量份的无机胶粘剂；

3～5重量份的絮凝剂。

优选的，所述纳米二氧化硅粉体为气相二氧化硅、二氧化硅气凝胶和硅灰中的一种或多种。

优选的，所述增强纤维为玻璃纤维、陶瓷纤维和玄武岩纤维中的一种或多种。

优选的，所述无机胶粘剂为水玻璃、硅溶胶和铝溶胶中的一种或多种。

优选的，所述絮凝剂为氯化铝溶液和硫酸铝溶液中的一种或多种。

优选的，所述膨胀珍珠岩细粉的堆积密度为40～65kg/m³，粒径小于200目。

本发明还提供了一种建筑用真空绝热板芯板的制备方法，包括以下步骤：

A)将纳米二氧化硅粉体、膨胀珍珠岩细粉、增强纤维、无机胶粘剂、絮凝剂和水混合搅拌，得到浆料；

B)将所述浆料依次经过上浆、脱水、定型、烘干和切割，得到建筑用真空绝热板芯板。

优选的，步骤A)具体为：

a1)将水与增强纤维混合搅拌，得到第一混合浆料；

a2)将所述第一混合浆料、纳米二氧化硅粉体和膨胀珍珠岩细粉混合搅拌，得到第二混合浆料；

a3)将所述第二混合浆料与无机胶粘剂混合搅拌，得到第三混合浆料；

a4)将第三混合浆料与絮凝剂混合搅拌，得到浆料。

优选的，步骤a1)中，所述混合搅拌的速度为300～500rpm，所述混合搅拌的时间为10～30min；

步骤a2)中，所述混合搅拌的速度为100～300rpm，所述混合搅拌的时间为10～20min；

步骤a3)中，所述混合搅拌的速度为100～300rpm，所述混合搅拌的时间为5～10min；

步骤a4)中，所述混合搅拌的速度为100～300rpm，所述混合搅拌的时间为3～5min。

优选的，所述烘干的温度为100～240℃。

与现有技术相比，本发明提供了一种建筑用真空绝热板芯板，由以下质量份的原料制备而成：20～50重量份的纳米二氧化硅粉体；0～20重量份的膨胀珍珠岩细粉；10～30重量份的增强纤维；5～15重量份的无机胶粘剂和3～5重量份的絮凝剂。本发明以纳米二氧化硅粉体、膨胀珍珠岩细粉、增强纤维、无机胶粘剂和絮凝剂为原料制备建筑用真空绝热板芯板，无需加入悬浮剂，减轻了脱水压力，进一步提高了生产效率。并且制备出的产品体积密度、导热系数等指标达到标准要求。

结果表明，本发明提供的建筑用真空绝热板芯板的体积密度为190～210kg/m³，导热系数≤0.007W/(m·K)，生产效率≥13吨/天。

具体实施方式

本发明提供了一种建筑用真空绝热板芯板，由以下质量份的原料制备而成：

20～50重量份的纳米二氧化硅粉体；

0～20重量份的膨胀珍珠岩细粉；

10～30重量份的增强纤维；

5～15重量份的无机胶粘剂；

3～5重量份的絮凝剂。

本发明提供的建筑用真空绝热板芯板的制备原料包括纳米二氧化硅粉体。在本发明中，所述纳米二氧化硅粉体选自气相二氧化硅、二氧化硅气凝胶和硅灰中的一种或多种。其中，所述气相二氧化硅堆积密度优选为30～50kg/m³，更优选为35～45kg/m³；粒径优选为20～60nm，更优选为30～50nm；二氧化硅气凝胶堆积密度优选为40～100kg/m³，更优选为50～90kg/m³，粒径优选为30～70nm，更优选为40～60nm；硅灰堆积密度优选为200～300kg/m³，更优选为220～280kg/m³，粒径优选为100～300nm，更优选为150～250nm。在本发明中，所述纳米二氧化硅粉体的添加量优选为20～50重量份，更优选为25～45重量份，最优选为30～40重量份。

本发明提供的建筑用真空绝热板芯板的制备原料还包括膨胀珍珠岩细粉，所述膨胀珍珠岩细粉堆积密度优选为40～65kg/m³，更优选为45～60kg/m³，粒径小于200目，更优选为70～150目。所述膨胀珍珠岩细粉的添加量优选为0～20重量份，更优选为5～15重量份，最优选为8～12重量份。

本发明提供的建筑用真空绝热板芯板的制备原料还包括增强纤维，所述增强纤维选自玻璃纤维、陶瓷纤维和玄武岩纤维中的一种或多种。在本发明中，所述增强纤维的添加量优选为10～30重量份，更优选为15～25重量份，最优选为18～23重量份。

本发明提供的建筑用真空绝热板芯板的制备原料还包括无机胶粘剂，所述无机胶粘剂为水玻璃、硅溶胶和铝溶胶中的一种或多种。在本发明中，所述无机胶粘剂的添加量优选为5～15重量份，更优选为7～13重量份，最优选为9～11重量份。

本发明提供的建筑用真空绝热板芯板的制备原料还包括絮凝剂，所述絮凝剂选自氯化铝溶液、硫酸铝溶液和硫酸铁溶液中的一种或多种。在本发明中，所述氯化铝溶液的浓度优选为20～30wt％，所述硫酸铝溶液的浓度优选为15～25wt％。在本发明中，所述絮凝剂的添加量优选为3～5重量份，更优选为3.5～4.5重量份。

本发明还提供了一种建筑用真空绝热板芯板的制备方法，包括以下步骤：

A)将纳米二氧化硅粉体、膨胀珍珠岩细粉、增强纤维、无机胶粘剂、絮凝剂和水混合搅拌，得到浆料；

B)将所述浆料依次经过上浆、脱水、定型、烘干和切割，得到建筑用真空绝热板芯板。

本发明首先将纳米二氧化硅粉体、膨胀珍珠岩细粉、增强纤维、无机胶粘剂、絮凝剂和水混合搅拌，得到浆料。

具体为：

a1)将水与增强纤维混合搅拌，得到第一混合浆料；

a2)将所述第一混合浆料、纳米二氧化硅粉体和膨胀珍珠岩细粉混合搅拌，得到第二混合浆料；

a3)将所述第二混合浆料与无机胶粘剂混合搅拌，得到第三混合浆料；

a4)将第三混合浆料与絮凝剂混合搅拌，得到浆料。

本发明首先将水与增强纤维混合搅拌，得到第一混合浆料。其中，所述混合搅拌的速度优选为300～500rpm，更优选为350～450rpm，所述混合搅拌的时间优选为10～30min，更优选为15～25min。

得到第一混合浆料后，将所述第一混合浆料、纳米二氧化硅粉体和膨胀珍珠岩细粉混合搅拌，得到第二混合浆料；所述混合搅拌的速度优选为100～300rpm，更优选为150～250rpm，所述混合搅拌的时间优选为10～20min，更优选为12～18min。

接着，将所述第二混合浆料与无机胶粘剂混合搅拌，得到第三混合浆料；所述混合搅拌的速度优选为100～300rpm，更优选为150～250rpm，所述混合搅拌的时间优选为10～20min，更优选为12～18min。

最后，将第三混合浆料与絮凝剂混合搅拌，得到浆料。所述混合搅拌的速度优选为100～300rpm，更优选为150～250rpm，所述混合搅拌的时间优选为10～20min，更优选为12～18min。

得到浆料后，将所述依次经过上浆、脱水、定型、烘干和切割，得到建筑用真空绝热板芯板。本发明对所述上浆、脱水、定型、烘干和切割的方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的上浆、脱水、定型、烘干和切割的方法即可。在本发明中，所述烘干的温度优选为100～240℃，更优选为120～200℃。

本发明以纳米二氧化硅粉体、膨胀珍珠岩细粉、增强纤维、无机胶粘剂和絮凝剂为原料制备建筑用真空绝热板芯板，无需加入悬浮剂，减轻了脱水压力，进一步提高了生产效率。并且制备出的产品体积密度、导热系数等指标达到标准要求。

结果表明，本发明提供的建筑用真空绝热板芯板的体积密度为190～210kg/m³，导热系数≤0.007W/(m·K)，生产效率≥13吨/天。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的建筑用真空绝热板芯板及其制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

以下实施例制备的样品的尺寸均为300×300×20mm，并不用于限制本发明。

以下实施例所使用的气相二氧化硅购于寿光市恒泰化工有限公司；二氧化硅气凝胶购于青岛欣丰达化工有限公司；硅灰购于甘肃三远硅材料有限公司；硅溶胶购于淄博东大铸造有限公司；铝溶胶购于江苏国联科技有限公司；水玻璃购于保定市润丰实业有限公司；膨胀珍珠岩细粉购于信阳市汇通实业有限公司；玻璃纤维为无碱玻璃纤维，购于盐城市星辉玻纤厂；陶瓷纤维为1260型陶瓷纤维，购于山东鲁阳节能材料股份有限公司；玄武岩纤维购于山东鲁阳节能材料股份有限公司；聚合氯化铝溶液购于淄博市淄川宏盛化工厂；硫酸铝溶液购于淄博神鹏商贸有限公司。

实施例1

称取15重量份玄武岩纤维，加入预先注入水的打浆机中，将搅拌速度设定为400rpm，搅拌20min；然后将搅拌速度调为200rpm，分别称取30重量份硅灰(95％以上成分为SiO₂)、20重量份气相二氧化硅和15重量份堆积密度为45kg/m³，目数为70目的膨胀珍珠岩细粉，同时缓慢加入打浆机中，搅拌15min；然后称取15重量份的浓度为30wt％的硅溶胶，缓慢加入打浆机中，搅拌5min；称取5重量份的浓度为20wt％的硫酸铝溶液，缓慢加入打浆机中，搅拌3min；然后经纤维板生产设备上浆、脱水、定型、烘干、切割而成建筑外墙用真空绝热板芯板。烘干温度为150℃。

实施例2

称取20重量份陶瓷纤维，加入预先注入水的打浆机中，将搅拌速度设定为500rpm，搅拌25min；然后将搅拌速度调为100rpm，分别称取20重量份硅灰、30重量份二氧化硅气凝胶和15重量份堆积密度为60kg/m³，目数为100目的膨胀珍珠岩细粉，同时缓慢加入打浆机中，搅拌20min；然后称取10重量份的浓度为30wt％的水玻璃，缓慢加入打浆机中，搅拌10min；称取5重量份的浓度为30wt％的氯化铝溶液，缓慢加入打浆机中，搅拌5min；然后经纤维板生产设备上浆、脱水、定型、烘干、切割而成建筑外墙用真空绝热板芯板。烘干温度为200℃。

实施例3

称取25重量份玻璃纤维，加入预先注入水的打浆机中，将搅拌速度设定为400rpm，搅拌30min；然后将搅拌速度调为250rpm，分别称取40重量份气相二氧化硅和20重量份堆积密度为50kg/m³，目数为150目的膨胀珍珠岩细粉，同时缓慢加入打浆机中，搅拌18min；然后称取12重量份的浓度为25wt％的铝溶胶，缓慢加入打浆机中，搅拌10min；称取3重量份的浓度30％的氯化铝溶液，缓慢加入打浆机中，搅拌4min；然后经纤维板生产设备上浆、脱水、定型、烘干、切割而成建筑外墙用真空绝热板芯板。烘干温度为240℃。

对比实施例

将100重量份的水加入分散机中，转速为2000r/s，将10重量份的悬浮剂(悬浮剂由羧基纤维素醚、丙基纤维素醚、乙基纤维素醚和淀粉醚组成，按照各组分的重量比为3:3:3:1进行配比)慢慢加入水中，充分搅拌27min，使悬浮剂完全溶于水中得悬浮剂溶液；然后在其中缓慢投入11重量份的玻璃纤维，搅拌均匀，然后将37重量份的二氧化硅气凝胶缓慢的分散在上述玻璃纤维的混合溶液中，使二氧化硅气凝胶均匀混合；最后将16重量份浓度为30％的硅溶胶缓慢加入到上述二氧化硅气凝胶的混合溶液中，使无机胶粘剂均匀混合。最后将上述混合液经上浆、挤压、成型、脱水、烘干、切割而成建筑外墙用真空绝热板用芯板。切割的板材尺寸同样为300×300×20mm。

实验例

将本发明实施例1～3制备得到的建筑外墙用真空绝热板芯板通过真空包装设备包装，并依次编号为A、B、C，将对比实施例制备的样品通过真空包装设备包装，并编号为D。分别测试样品的体积密度、常温导热系数，并统计实施过程中的生产效率，结果见表1，表1为实施例1～3和对比例提供的建筑外墙用真空绝热板芯板的性能测试结果。

表1实施例1～3和对比例提供的建筑外墙用真空绝热板芯板的性能测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种建筑用真空绝热板芯板，其特征在于，由以下质量份的原料制备而成：

20～50重量份的纳米二氧化硅粉体；

0～20重量份的膨胀珍珠岩细粉；

10～30重量份的增强纤维；

5～15重量份的无机胶粘剂；

3～5重量份的絮凝剂。

2.根据权利要求1所述的建筑用真空绝热板芯板，其特征在于，所述纳米二氧化硅粉体为气相二氧化硅、二氧化硅气凝胶和硅灰中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的建筑用真空绝热板芯板，其特征在于，所述增强纤维为玻璃纤维、陶瓷纤维和玄武岩纤维中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的建筑用真空绝热板芯板，其特征在于，所述无机胶粘剂为水玻璃、硅溶胶和铝溶胶中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的建筑用真空绝热板芯板，其特征在于，所述絮凝剂为氯化铝溶液和硫酸铝溶液中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的建筑用真空绝热板芯板，其特征在于，所述膨胀珍珠岩细粉的堆积密度为40～65kg/m³，粒径小于200目。

7.一种建筑用真空绝热板芯板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)将纳米二氧化硅粉体、膨胀珍珠岩细粉、增强纤维、无机胶粘剂、絮凝剂和水混合搅拌，得到浆料；

B)将所述浆料依次经过上浆、脱水、定型、烘干和切割，得到建筑用真空绝热板芯板。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤A)具体为：

a1)将水与增强纤维混合搅拌，得到第一混合浆料；

a2)将所述第一混合浆料、纳米二氧化硅粉体和膨胀珍珠岩细粉混合搅拌，得到第二混合浆料；

a3)将所述第二混合浆料与无机胶粘剂混合搅拌，得到第三混合浆料；

a4)将第三混合浆料与絮凝剂混合搅拌，得到浆料。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，

步骤a1)中，所述混合搅拌的速度为300～500rpm，所述混合搅拌的时间为10～30min；

步骤a2)中，所述混合搅拌的速度为100～300rpm，所述混合搅拌的时间为10～20min；

步骤a3)中，所述混合搅拌的速度为100～300rpm，所述混合搅拌的时间为5～10min；

步骤a4)中，所述混合搅拌的速度为100～300rpm，所述混合搅拌的时间为3～5min。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为100～240℃。