CN105621989B - 一种地聚物‑改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种地聚物‑改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种地聚物‑改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：氢氧化钠20～30份，水5～30份、水玻璃70～150份，高岭土70～150份，阻燃剂2～10份，淀粉泡沫颗粒5～15份，偶联剂0.5～1.5份，增稠剂1～3份。本发明对淀粉泡沫颗粒使用表面活性剂进行改性，表面活性剂会在淀粉泡沫颗粒外表面形成一层膜，即形成一种微胶囊结构，既减少了复合材料的力学性能损失，又同时降低了复合材料的导热系数，同时制备的复合材料其保温性能明显提高。能够有效提高该复合保温材料的燃点。

Description

一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种保温阻燃地聚物-改性淀粉泡沫颗粒复合保温材料的制备方法。
背景技术
据建设部科技司的分析，到2020年底，全国新增的300亿平方米房屋建筑面积中，城市新增130亿平方米。如果这些建筑全部在现有基础上实现50％的节能，则每年大约可节省1.6亿吨标准煤。在400多亿平方米的既有建筑中，城市建筑总面积约为138亿平方米左右，普遍存在着围护结构保温隔热性和气密性差供热空调系统效率低下等问题，节能潜力巨大。
目前，有40％的能源消耗在建筑领域，而在建筑领域又有60％以上的能源消耗在建筑物外墙上，以占我国城市建筑总面积约60％的住宅建筑为例，采暖地区城镇住宅面积约有40亿平方米，2000年的采暖季平均能耗约为25公斤标煤/平方米，如果在现有基础上实现50％的节能，则每年大约可节省0.5亿吨标煤。由此可见，建筑物外墙保温节能在整个国民经济中所占的比重十分可观，必须引起高度重视。
随着国家对建筑节能问题的重视，建筑外墙节能保温行业越来越受到关注。国外的检测显示，在外围护结构中通过墙立面的热损失占50％，而国内此比例为46％，基于外墙外保温在建筑节能中具有的重要作用，为落实这一目标，今后各地建筑保温工作必将围绕外墙保温来展开。国际权威市场分析机构预计中国的保温材料的需求将以每年9％的增长率发展，2011年将达到28.4亿人民币。可见，整个建筑外墙保温产业迎来了前所未有的机遇。
目前，用于墙体保温材料研究最多的是有机保温材料体系和无机保温材料体系。但是目前有机类保温(聚苯乙烯类)材料保温效果好,但容易引发火灾，烟量大，毒性大；而无机材料虽然耐火等级高,但保温效果较差。
发明内容
本发明提供了一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料及其制备方法，本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种保温阻燃地聚物-改性淀粉泡沫颗粒复合保温材料，其包括以下重量份的原料：氢氧化钠20～40份，水5～30份，水玻璃120～200份，高岭土100～200份，阻燃剂2～10份，淀粉泡沫颗粒5～15份，偶联剂0.5～1.5份，增稠剂1～3份。
进一步的，包括以下重量份的原料：氢氧化钠20～40份，水5～15份、水玻璃120～200份，高岭土100～200份，阻燃剂2～10份，淀粉泡沫颗粒5～15份，偶联剂0.5～1.5份，增稠剂3份。
进一步的，包括以下重量份的原料：氢氧化钠20～40份，水16～30份、水玻璃120～200份，高岭土100～200份，淀粉泡沫颗粒5～15份，二偶联剂0.5～1.5份,增稠剂1份。
进一步的，所述的增稠剂为树脂酸、羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种与聚环氧乙烯、微晶蜡按照1：1：1的比例混合而成。
进一步的，所述的偶联剂为甲基羟基硅烷、四甲基二硅氧烷、聚二甲基硅烷、二甲基硅氧烷、甲基氨基硅烷和二甲基环硅氧烷的一种。
进一步的，所述的阻燃剂为多聚磷酸铵与氢氧化镁等比例混合而成。
同时，本发明提供了一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
1)偏高岭土制备，将高岭土在500～900℃的温度下煅烧4～6h制得偏高岭土；
2)碱激液的配置，先将称好的氢氧化钠倒入称好的水玻璃中，然后在加入称好的水，并迅速搅拌至溶液澄清为止，然后静置1h以上；
3)偏高岭土与碱激液的混合物工艺，先首将1/2增稠剂倒入碱激液中搅拌10分钟～30分钟，然后将1/6～5/6量的偏高岭土倒入碱激液中并迅速搅拌反应2-5min；然后再将3/6～1/6量的偏高岭土倒入碱激液中并迅速搅拌反应1～5min；最后再将剩余的偏高岭土倒入碱激液中并迅速搅拌反应1～10min，然后倒入余下的1/2增稠剂搅拌反应1～8min,得到混合物；
4)改性淀粉泡沫颗粒制作，在淀粉泡沫颗粒中按比例加入表面活性剂，并且在30～75℃的温度下搅拌反应5～20min，得到改性淀粉泡沫颗粒
5)将改性淀粉泡沫颗粒、阻燃剂倒入步骤3)的混合物中，并且搅拌6～20min；
进一步的，所述的碱激液的模数为1.0～3.0。
本发明的有益效果在于：本发明对淀粉泡沫颗粒使用表面活性剂进行改性处理，偶联剂会在淀粉泡沫颗粒外表面形成一层膜，即形成一种微胶囊结构，既减少了复合材料的力学性能损失，又同时降低了复合材料的导热系数，使得复合材料的保温性能大大提高。同时该体系能够有效提高该复合保温材料的燃点。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例一
本发明提供的一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料及其制备方法，其包括原料：氢氧化钠40kg，水30kg、水玻璃1200kg，高岭土200kg，阻燃剂10kg，淀粉泡沫颗粒15kg，偶联剂1.5kg，增稠剂3kg，所述的水为去离子水。
所述的增稠剂为树脂酸、羧甲基纤维素与聚环氧乙烯、微晶蜡按照1：1：1的比例混合而成；
所述的偶联剂为二甲基硅氧烷；
所述的阻燃剂为多聚磷酸铵与氢氧化镁等比例混合而成；
同时还提供了一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
1)偏高岭土制备，将高岭土在500℃的温度下煅烧6h制得偏高岭土；
2)碱激液的配置，先将称好的氢氧化钠倒入称好的水玻璃中，然后在加入称好的水，并迅速搅拌至溶液澄清为止，然后静置1h以上；
3)偏高岭土与碱激液的混合工艺，先增稠剂倒入碱激液中混合均匀，然后将1/3量的偏高岭土倒入碱激液中并迅速搅拌反应2min；然后再将1/3量的偏高岭土倒入碱激液中并迅速搅拌反应1.5min；最后再将剩余的1/3量偏高岭土倒入碱激液中并迅速搅拌反应1.5min，然后倒入增稠剂搅拌反应3min,得到混合物；所述的碱激液的模数为1.1；
4)改性淀粉泡沫颗粒制作，在淀粉泡沫颗粒中按比例加入二甲基硅油，并且在75℃的温度下搅拌反应120min，得到改性淀粉泡沫颗粒；
5)将改性淀粉泡沫颗粒、阻燃剂倒入步骤3)的混合物中，并且搅拌2min；
6)注模成型，将步骤5)的混合物挤压式注入模具中，然后将模具放在干燥养护箱内在70℃下，养护4小时。
上述步骤2)中的用水量刚好能够满足夏天干燥环境中需要，使得保温阻燃地聚物-改性淀粉泡沫颗粒复合保温材料在养护时，其中含有的气泡均与溢出，不会产生应力集中，同时也使得偏高领土聚合的微观结构精密，保证力学性能。
实施例二
本发明提供的一种保温阻燃地聚物-改性淀粉泡沫颗粒复合保温材料，其包括原料：氢氧化钠20kg，水5kg、水玻璃120kg，高岭土100kg，阻燃剂2kg，淀粉泡沫颗粒5kg，偶联剂0.5kg，增稠剂3kg。
所述的增稠剂为甲基纤维素与聚环氧乙烯、微晶蜡按照1：1：1的比例混合而成；
所述的偶联剂为甲基氨基硅油
其制备方法同实施例一
上述步骤2)中的用水量刚好能够满足夏天潮湿/冬天干燥的环境中制作，使得保温阻燃地聚物-改性淀粉泡沫颗粒复合保温材料在养护时，其中含有的气泡均与溢出，不会产生应力集中，同时也使得偏高领土聚合的微观结构精密，保证力学性能。
实施例三
本发明提供的一种一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料及其制备方法，其包括原料：氢氧化钠20kg，水5kg、水玻璃120kg，高岭土100kg，阻燃剂5kg，淀粉泡沫颗粒5kg，偶联剂0.5kg，增稠剂1kg。
所述的增稠剂为羟丙基甲基纤维素与聚环氧乙烯、微晶蜡按照1：1：1的比例混合而成；
所述的偶联剂为甲基羟基硅油；
其制备方法同实施例一
上述步骤2)中的用水量刚好能够满足冬天潮湿的环境中制作，使得保温阻燃地聚物-改性淀粉泡沫颗粒复合保温材料在养护时，其中含有的气泡均与溢出，不会产生应力集中，同时也使得偏高领土聚合的微观结构精密，保证力学性能。
为了证明本发明的有益效果，本发明还提供以下实验例：
实施例一
保温性能检测
选择无遮挡的两个大为10平米、无窗户的独栋房间1、2作为试验对象，试验时间正夏，晴天，中午时分：
试验组1：对独栋房间1的表面安装一层实施例一所述的保温阻燃地聚物-改性淀粉泡沫颗粒复合保温材料，为了保证试验效果，在独栋房间门的外表面也安装一层该保温材料，将温度计放入房间中并关闭房门。
对照组2：对独栋房间2不做处理，将温度计放入房间中并关闭房门。
检测室外温度，以及独栋房间1和独栋房间2的温度，具体如下表1：
表1：温度监控情况(单位：℃)
室外温度 独栋房间1室内温度 独栋房间2室内温度
35 31 37.5
选择无遮挡的两个大为10平米、无窗户的独栋房间3、4作为试验对象，试验时间冬季，晴天，中午时分：
试验组3：对独栋房间3的表面安装一层实施例三所述的保温阻燃地聚物-改性淀粉泡沫颗粒复合保温材料，为了保证试验效果，在独栋房间门的外表面也安装一层该保温材料，将温度计放入房间中并关闭房门。
对照组4：对独栋房间4不做处理，将温度计放入房间中并关闭房门。
检测室外温度，以及独栋房间1和独栋房间2的温度，具体如下表2：
表2：温度监控情况(单位：℃)
室外温度 独栋房间3室内温度 独栋房间4室内温度
11 17 13.5
通过上述试验可以得出，本发明提供的保温阻燃地聚物-改性淀粉泡沫颗粒复合保温材料具有良好的保温隔热性能。
实施例二
重量检测
试验组1～3：将实施例一～三的保温阻燃地聚物-改性淀粉泡沫颗粒复合保温材料制作成50cm×50cm×1cm的板材，检测其重量。
对照组：采用混泥土制作成50cm×50cm×1cm的板材，检测其重量。
其结构如下表3：
表3(单位:kg)
试验组1 试验组2 试验组3 对照组
重量 2.1 1.9 2.0 12.5
通过上述试验可以得出，本发明提供的保温阻燃地聚物-改性淀粉泡沫颗粒复合保温材料重量是普通建筑材料的1/5以上。
实验例三
力学性能检测：通过对实施例一～实施例三的复合保温材料在标准养护3天和标准养护7天的力学性能，通过检测，标准养护3天抗弯性能分别为11.3Mpa、13.5Mpa、14.5Mpa,标准养护7天抗弯性能分别为14.2Mpa、16.5Mpa、18.4Mpa。
实验例四
燃烧性检测，将该复合保温材料用800℃火点燃，在1min时该复合保温材料没被点燃，只有少量烟冒出，4min后，该复合保温材料上有火点，但是无明火产生。

Claims (7)

1.一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料，其特征在于，其包括以下重量份的原料：氢氧化钠20～40份，水5～30份，水玻璃120～200份，高岭土100～200份，阻燃剂2～10份，淀粉泡沫颗粒5～15份，偶联剂0.5～1.5份，增稠剂1～3份；
所述的阻燃剂为多聚磷酸铵与氢氧化镁等比例混合而成。
2.如权利要求1所述的一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：氢氧化钠20～40份，水5～15份、水玻璃120～200份，高岭土100～200份，阻燃剂2～10份，淀粉泡沫颗粒5～15份，偶联剂0.5～1.5份，增稠剂3份。
3.如权利要求1所述的一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：氢氧化钠20～40份，水16～30份、水玻璃120～200份，高岭土100～200份，阻燃剂2～10份，淀粉泡沫颗粒5～15份，偶联剂0.5～1.5份,增稠剂1份。
4.如权利要求1～3任意一项所述的一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料，其特征在于：所述的增稠剂为树脂酸、羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种与聚环氧乙烯、微晶蜡按照1：1：1的比例混合而成。
5.如权利要求1所述的一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料，其特征在于：所述的偶联剂为甲基羟基硅烷、四甲基二硅氧烷、聚二甲基硅烷、二甲基硅氧烷、甲基氨基硅烷和二甲基环硅氧烷的一种。
6.一种如权利要求1～5任意一项所述的一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)偏高岭土制备，将高岭土在500～900℃的温度下煅烧4～6h制得偏高岭土；
2)碱激液的配置，先将称好的氢氧化钠倒入称好的水玻璃中，然后在加入称好的水，并迅速搅拌至溶液澄清为止，然后静置1h以上；
3)偏高岭土与碱激液的混合物工艺，先首将1/2增稠剂倒入碱激液中搅拌10分钟～30分钟，然后将1/6～5/6量的偏高岭土倒入碱激液中并迅速搅拌反应2-5min；然后再将3/6～1/6量的偏高岭土倒入碱激液中并迅速搅拌反应1～5min；最后再将剩余的偏高岭土倒入碱激液中并迅速搅拌反应1～10min，然后倒入余下的1/2增稠剂搅拌反应1～8min,得到混合物；
4)改性淀粉泡沫颗粒制作，在淀粉泡沫颗粒中按比例加入表面活性剂，并且在30～75℃的温度下搅拌反应5～20min，得到改性淀粉泡沫颗粒
5)将改性淀粉泡沫颗粒、阻燃剂倒入步骤3)的混合物中，并且搅拌6～20min；
6)注模成型。
7.如权利要求6所述的一种地聚物-改性淀粉泡沫颗粒保温复合材料的制备方法，其特征在于：所述的碱激液的模数为1.0～3.0。
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