CN105645916A - 一种自保温墙体材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自保温墙体材料，包括30～40重量份的基体材料、0～0.5重量份的聚丙烯纤维、0～60重量份的填料、2～8重量份的防水增强剂、1～8重量份的发泡剂以及9～20重量份的水。本发明提供的含有防水增强剂的自保温墙体材料，采用基体材料添加特殊辅料进行隔热防水及强化设计，并与发泡剂共同调配，得到了轻质隔热防水的新型自保温墙体材料，尤其是采用了特定的防水增强剂，形成良好的防水结构，具有更好的防水性和更高的强度，并且还具有良好的隔热特性。

Description

一种自保温墙体材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑节能技术领域，尤其涉及一种自保温墙体材料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活质量的不断提高和城镇化，对建筑住房的要求也日益攀升，在大规模的城镇化进程中，建筑节能已成为城镇实施低碳经济和可持续发展的重要问题，而且得到了从国家到地方的高度重视。
建筑节能，最初为减少建筑中能量的散失，普遍称为“提高建筑中的能源利用率”，在保证提高建筑舒适性的条件下，合理使用能源，不断提高能源利用效率。建筑节能具体指在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，增大室内外能量交换热阻，以减少供热系统、空调制冷制热、照明、热水供应因大量热消耗而产生的能耗。
这其中在建筑上大量采用节能新型材料，具有显著的社会效益、经济效益和环境效益，潜力很大。建筑节能材料是指在制造过程中使用新的工艺技术，具有节能，节土，利废和保护环境等特点，能改善建筑功能的一类建筑材料，主要包括新型墙体保温材料，保温隔热材料，防水密封材料，陶瓷材料，新型化学材料，装饰装修材料以及各种工业废渣的综合利用等。如新型墙体保温材料，又称无机活性墙体保温隔热材料，可大量节约墙体材料，提高墙体保温性能，节约资源，减少环境污染，是专注于做内外墙保温的新型材料，就其品种而言，墙体保温材料主要包括砖、块、板等，如粘土空心砖、掺废料的粘土砖、非粘土砖、建筑砌块、加气混凝土、轻质板材、复合板材等。由于我国地域幅员辽阔，气候具有明显的多样性，所以在建筑节能中采用先进的墙体保温材料，尤其是自保温墙体材料至关重要，特别是在热带海岛地区，高温、高湿、暴雨等气候条件，对墙体材料质量提出更高要求。
现在建筑材料市场使用的墙体材料如蒸压加气砖、灰沙砖、水泥砖等普遍存在着墙体材料隔热不好、防水效果差、强度低等问题，而页岩砖、红砖等需要烧结，存在着不节能不环保的问题。而目前的泡沫混凝土材料也大多存在防水和强度不好的问题急需改进。
因而，如何研发一种先进的隔热防水好、轻质高强的自保温墙体材料，已成为行业内具有前瞻眼光的企业和学者亟待解决的问题之一。
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自保温墙体材料，即一种墙体保温材料及其制备方法，本发明提供的自保温墙体材料，质量轻，强度高，而且具有更好的隔热性能和防水性能。
本发明提供了一种用于自保温墙体材料的防水增强剂，包括：
优选的，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为0.1％～1％；所述甲基纤维素水溶液的质量浓度为0.1％～1％。
本发明提供了一种自保温墙体材料，包括：
优选的，所述基体材料包括水泥材料、石膏材料、氯氧镁材料、硫氧镁材料和人造石材料中的一种或多种。
优选的，所述填料包括河沙、海沙、粉煤灰、矿渣、煤渣、石粉和尾矿砂中的一种或多种。
优选的，所述发泡剂为动物型发泡剂、植物型发泡剂和复合型发泡剂的一种或多种。
本发明还提供了一种自保温墙体材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将基体材料、上述技术方案任意一项所述的防水增强剂和水进行混合打浆后，得到第一预制浆料；
或将基体材料、聚丙烯纤维和填料中的一种或两种、上述技术方案任意一项所述的防水增强剂和水进行混合打浆后，得到第二预制浆料；
b)将上述步骤得到的第一预制浆料或第二预制浆料，与发泡剂混合后浇筑成型后，得到坯体；
c)将上述步骤得到的坯体进行自然养护后，得到自保温墙体材料。
优选的，所述自然养护为薄膜养护；所述自然养护的时间为大于等于20天。
优选的，所述薄膜养护为利用太阳能进行薄膜养护。
优选的，所述浇筑成型的时间为5～15小时。
本发明提供了一种用于自保温墙体材料的防水增强剂，包括35～55重量份的聚乙烯醇水溶液、35～55重量份的甲基纤维素水溶液、1～5重量份的三乙醇胺、0～5重量份的甲基硅酸钠、3～10重量份的聚丙烯酰胺和3～10重量份的椰油脂肪酸二乙醇酰胺；还提供了一种自保温墙体材料，包括30～40重量份的基体材料、0～0.5重量份的聚丙烯纤维、0～60重量份的填料、2～8重量份的上述防水增强剂、1～8重量份的发泡剂以及9～20重量份的水。与现有技术相比，本发明提供的含有特定的防水增强剂的自保温墙体材料，采用基体材料添加特殊辅料进行隔热防水及强化设计，并与发泡剂共同调配，得到了轻质隔热防水的新型自保温墙体材料，尤其是采用了特定的防水增强剂，形成良好的防水结构，具有更好的防水性和更高的强度，并且还具有良好的隔热特性，有效的解决了现有水泥复合发泡材料的隔热问题、不防水问题以及强度低的缺陷。实验结果表明，本发明制备的自保温墙体材料，容重仅为690g/cm3，抗压强度能够达到4.3Mpa，隔热系数能够达到0.14W/mk；平板透水实验(10cm)能够保证三个月不渗漏。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯。
本发明公开了一种用于自保温墙体材料的防水增强剂，包括：
本发明对所述自保温墙体材料没有特别限制，以本领域技术人员熟知的墙体保温材料即可，即无机活性墙体保温隔热材料，包括砖、块、板等，如粘土空心砖、掺废料的粘土砖、非粘土砖、建筑砌块、加气混凝土、轻质板材、复合板材等。
本发明所述防水增强剂中，所述聚乙烯醇水溶液的加入量优选为35～55重量份，更优选为38～52重量份，更优选为41～49重量份，最优选为43～46重量份；本发明对所述聚乙烯醇水溶液的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的聚乙烯醇水溶液即可，本发明所述聚乙烯醇水溶液也包括等量的聚乙烯醇；本发明为提高防水效果，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度优选为0.1％～1％，更优选为0.2％～0.9％，更优选为0.3％～0.8％，最优选为0.4％～0.7％。
本发明所述防水增强剂中，所述甲基纤维素水溶液的加入量优选为35～55重量份，更优选为38～52重量份，更优选为41～49重量份，最优选为43～46重量份；本发明对所述甲基纤维素水溶液的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的甲基纤维素水溶液即可，本发明所述甲基纤维素水溶液也包括等量的聚乙烯醇；本发明为提高防水效果，所述甲基纤维素水溶液的质量浓度优选为0.1％～1％，更优选为0.2％～0.9％，更优选为0.3％～0.8％，最优选为0.4％～0.7％。
本发明所述防水增强剂中，所述三乙醇胺的加入量优选为1～5重量份，更优选为1.5～4.5重量份，更优选为2～4重量份，最优选为2.5～3.5重量份；本发明对所述三乙醇胺的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的三乙醇胺即可。
本发明所述防水增强剂中，所述甲基硅酸钠的加入量优选为0～5重量份，更优选为1～4重量份，更优选为1.5～3.5重量份，最优选为2～3重量份；本发明对所述甲基硅酸钠的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的甲基硅酸钠即可，本发明为提高防水效果，所述甲基硅酸钠的固含量优选为大于等于30％，更优选固含量等于30％。
本发明所述防水增强剂中，所述聚丙烯酰胺的加入量优选为3～10重量份，更优选为4～9重量份，更优选为5～8重量份，最优选为6～7重量份；本发明对所述聚丙烯酰胺的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的聚丙烯酰胺即可。
本发明所述防水增强剂中，所述椰油脂肪酸二乙醇酰胺的加入量优选为3～10重量份，更优选为4～9重量份，更优选为5～8重量份，最优选为6～7重量份；本发明对所述椰油脂肪酸二乙醇酰胺的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的椰油脂肪酸二乙醇酰胺即可。
本发明提供了一种自保温墙体材料，包括：
本发明所述自保温墙体材料中，所述基体材料的加入量优选为30～40重量份，更优选为31～39重量份，更优选为33～37重量份，最优选为34～36重量份；本发明对所述基体材料的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的用于墙体保温材料的基体材料即可，本发明所述基体材料优选包括水泥材料、石膏材料、氯氧镁材料、硫氧镁材料和人造石材料中的一种或多种，更优选为水泥材料、石膏材料、氯氧镁材料、硫氧镁材料或人造石材料，更优选为水泥材料、石膏材料、氯氧镁材料或人造石材料，最优选为水泥材料；本发明对所述水泥材料的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的水泥材料即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求或质量要求进行调整和选择，本发明所述水泥材料包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥等多种牌号的水泥。
本发明所述自保温墙体材料中，所述聚丙烯纤维的加入量优选为0～0.5重量份，更优选为0.05～0.45重量份，更优选为0.1～0.4重量份，最优选为0.2～0.3重量份；本发明对所述聚丙烯纤维的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的聚丙烯纤维即可。
本发明所述自保温墙体材料中，所述填料的加入量优选为0～60重量份，更优选为10～50重量份，更优选为20～40重量份，最优选为25～35重量份；本发明对所述填料的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的用于墙体保温材料的填料即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求或质量要求进行调整和选择，本发明所述填料优选包括河沙、海沙、粉煤灰、矿渣、煤渣、石粉和尾矿砂中的一种或多种，更优选为河沙、海沙、粉煤灰、矿渣、煤渣、石粉或尾矿砂，更优选为河沙、海沙、粉煤灰、矿渣、煤渣、石粉和尾矿砂中的两种或多种，最优选为河沙、粉煤灰、石粉和尾矿砂中的一种或多种。
本发明所述自保温墙体材料中，上述技术方案任意一项所述的防水增强剂的加入量优选为2～8重量份，更优选为2.5～7.5重量份，更优选为3～7重量份，最优选为4～6重量份；本发明对上述技术方案任意一项所述的防水增强剂的具体选择以及优选方案，与前述防水增强剂中具体选择以及优选方案均一致，在此不再一一赘述。
本发明所述自保温墙体材料中，所述发泡剂的加入量优选为1～8重量份，更优选为2～7重量份，更优选为3～6重量份，最优选为4～5重量份；本发明对所述发泡剂的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的用于墙体保温材料的发泡剂即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求或质量要求进行调整和选择，本发明所述发泡剂优选包括动物型发泡剂、植物型发泡剂和复合型发泡剂的一种或多种，更优选动物型发泡剂、植物型发泡剂或复合型发泡剂；本发明对所述发泡剂的浓度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的具体应用的常规浓度即可，可以采用经过水稀释后发泡液。
本发明所述自保温墙体材料中，所述水的加入量优选为9～20重量份；本发明对所述水的加入量的具体优选没有特别限制，本领域技术人员可以根据基体材料的加入量、填料的性质或产品要求进行选择和调整；本发明对所述水的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规用水即可。
本发明提供的含有特定组分的防水增强剂以及含有上述防水增强剂的自保温墙体材料是一种墙体保温材料，本发明提供的自保温墙体材料在基体材料中复合了特定比例的防水增强剂和其他辅料进行隔热防水及强化设计，并与特定比例的发泡剂共同调配，得到了轻质隔热防水的新型自保温墙体材料，尤其是形成良好的防水结构，具有更好的防水性和更高的强度，并且还具有良好的隔热特性，有效的解决了现有水泥复合发泡材料的隔热问题、不防水问题以及泡沫混凝土材料防水性差、强度低的缺陷。
本发明还提供了一种自保温墙体材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将基体材料、上述技术方案任意一项所述的防水增强剂和水进行混合打浆后，得到第一预制浆料；
或将基体材料、聚丙烯纤维和填料中的一种或两种、上述技术方案任意一项所述的防水增强剂和水进行混合打浆后，得到第二预制浆料；
b)将上述步骤得到的第一预制浆料或第二预制浆料，与发泡剂混合后浇筑成型后，得到坯体；
c)将上述步骤得到的坯体进行自然养护后，得到自保温墙体材料。
本发明对所述原料的选择范围和优选原则，如无特别注明，与前述自保温墙体材料的选择范围和优选原则均一致，在此不再一一赘述。
本发明首先将基体材料、上述技术方案任意一项所述的防水增强剂和水进行混合打浆后，得到第一预制浆料；或将基体材料、聚丙烯纤维和填料中的一种或两种、上述技术方案任意一项所述的防水增强剂和水进行混合打浆后，得到第二预制浆料。
本发明对所述混合打浆的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的混合打浆方式即可，本发明优选为搅拌混合。本发明对所述混合打浆的条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的混合打浆条件即可，本发明优选为至均匀混合即可。本发明所述第一预制浆料是指不含有聚丙烯纤维和/或填料的浆料，本发明所述第一预制浆料是指含有聚丙烯纤维和/或填料的浆料，其他要求并未任何差别。
本发明将上述步骤得到的第一预制浆料或第二预制浆料，与发泡剂混合后浇筑成型后，得到坯体。本发明具体优选为将所述第一预制浆料或第二预制浆料，与发泡剂混合均匀后，注入模具中成型，即浇筑成型。本发明对所述浇筑成型的条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的浇筑成型的条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求或质量要求进行调整和选择，本发明所述浇筑成型的时间优选为5～15小时，更优选为7～13小时，更优选为8～12小时，最优选为9～11小时。
本发明最后将上述步骤得到的坯体进行自然养护后，得到自保温墙体材料。本发明对所述自然养护的具体方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的自然养护的具体方式即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求或质量要求进行调整和选择，本发明为实现绿色生产和简化生产工艺，所述自然养护优选为薄膜养护，更优选为塑料薄膜养护；本发明对所述塑料薄膜养护的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的混凝土塑料薄膜养护的定义即可，即采用塑料薄膜将坯体进行包覆后进行养护。
本发明对所述自然养护的其他条件没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求或质量要求进行调整和选择，相比传统的类似材料的自然养护时间需要大于等于28天，本发明所述自然养护的时间优选为大于等于20天，更优选为大于等于21天，更优选为大于等于22天。本发明所述薄膜养护还优选为利用太阳能进行薄膜养护，即放在太阳能房或空场地阳光下，利用太阳能对塑料膜内照射，内部吸收热量，加速温升，可促进内部材料水化反应更好，提升材料品质；同样的，如果忽略节能方面，所述薄膜养护过程中，任何外加热源的方式均是可行的。
本发明经过上述步骤制备得到了一种自保温墙体材料，是一种轻质隔热防水新型墙体保温材料，在组分中通过特定比例的防水增强剂和其他辅料进行隔热防水及强化设计，并与特定比例的发泡剂共同调配，形成良好的防水结构，具有更好的防水性和更高的强度，并且还具有良好的隔热特性，有效的解决了解决现有自保温墙体材料的隔热差、不防水以及强度低的问题，以及较低的整体材料成本；而且在制备方法上采用塑料膜包覆的方法可代替传统的麻烦的洒水养护方法，采用太阳能养护法可通过太阳能对塑料膜内照射，内部吸收热量，加速温升，可促进内部材料水化反应更好，进一步提升材料品质，解决了现有自保温墙体材料制备工序复杂以及容易出现裂纹的问题。此外本发明生产工艺完全绿色，不用烧结和蒸压等传统建材料生产的耗能方式。实验结果表明，本发明制备的自保温墙体材料，容重仅为690g/cm3，抗压强度能够达到4.3Mpa，隔热系数能够达到0.14W/mk；平板透水实验(10cm)能够保证三个月不渗漏。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的防水增强剂、自保温墙体材料及其制备过程进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
首先按质量分数称取，水泥100份，聚丙烯纤维0.1份，粉煤灰10份，尾矿砂30份，防水增强剂3份以及水40份进行均匀打浆，得到预制的水泥浆料；其中，防水增强剂具体配方为35重量份的聚乙烯醇水溶液、35重量份的甲基纤维素水溶液、1重量份的三乙醇胺、1重量份的甲基硅酸钠、3重量份的聚丙烯酰胺和3重量份的椰油脂肪酸二乙醇酰胺。
然后将得到的预制的水泥浆料与发泡剂按重量比1：0.04混合搅拌后浇筑在模具中，发泡成型，10小时后拆模得到坯体；
最后将坯体用塑料膜包覆后养护20天，得到自保温墙体材料。
对本发明上述步骤制备的自保温墙体材料按照国标或行标的相应标准进行检测，结果表明材料的容重为780g/cm3，抗压强度为4.3Mpa，隔热系数为0.16W/mk；平板透水实验(10cm)中，材料三个月不渗漏。
实施例2
首先按质量分数称取，水泥100份，聚丙烯纤维0.2份，粉煤灰20份，石粉40份，防水增强剂4份以及水50份进行均匀打浆，得到预制的水泥浆料；其中，防水增强剂具体配方为55重量份的聚乙烯醇水溶液、55重量份的甲基纤维素水溶液、5重量份的三乙醇胺、10重量份的聚丙烯酰胺和10重量份的椰油脂肪酸二乙醇酰胺。
然后将得到的预制的水泥浆料与发泡剂按重量比1：0.03混合搅拌后浇筑在模具中，发泡成型，10小时后拆模得到坯体；
最后将坯体用塑料膜包覆后养护20天以上，得到自保温墙体材料。
对本发明上述步骤制备的自保温墙体材料按照国标或行标的相应标准进行检测，结果表明材料的容重为860g/cm3，抗压强度为4.8Mpa，隔热系数为0.16W/mk；平板透水实验(10cm)中，材料三个月不渗漏。
实施例3
首先按质量分数称取，水泥100份，聚丙烯纤维0.3份，河沙60份，防水增强剂5份以及水40份进行均匀打浆，得到预制的水泥浆料；其中，防水增强剂具体配方为40重量份的聚乙烯醇水溶液、30重量份的甲基纤维素水溶液、2重量份的三乙醇胺、3重量份甲基硅酸钠、7重量份的聚丙烯酰胺和8重量份的椰油脂肪酸二乙醇酰胺。
然后将得到的预制的水泥浆料与发泡剂按重量比1：0.05混合搅拌后浇筑在模具中，发泡成型，15小时后拆模得到坯体；
最后将坯体用塑料膜包覆后养护22天，得到自保温墙体材料。
对本发明上述步骤制备的自保温墙体材料按照国标或行标的相应标准进行检测，结果表明材料的容重为690g/cm3，抗压强度为3.5Mpa，隔热系数为0.12W/mk；平板透水实验(10cm)中，材料三个月不渗漏。
以上对本发明所提供的一种墙体自保温材料及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体的个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于自保温墙体材料的防水增强剂，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的防水增强剂，其特征在于，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为0.1％～1％；所述甲基纤维素水溶液的质量浓度为0.1％～1％。
3.一种自保温墙体材料，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的自保温墙体材料，其特征在于，所述基体材料包括水泥材料、石膏材料、氯氧镁材料、硫氧镁材料和人造石材料中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的自保温墙体材料，其特征在于，所述填料包括河沙、海沙、粉煤灰、矿渣、煤渣、石粉和尾矿砂中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的自保温墙体材料，其特征在于，所述发泡剂为动物型发泡剂、植物型发泡剂和复合型发泡剂的一种或多种。
7.一种自保温墙体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将基体材料、权利要求1或2任意一项所述的防水增强剂和水进行混合打浆后，得到第一预制浆料；
或将基体材料、聚丙烯纤维和填料中的一种或两种、权利要求1或2任意一项所述的防水增强剂和水进行混合打浆后，得到第二预制浆料；
b)将上述步骤得到的第一预制浆料或第二预制浆料，与发泡剂混合后浇筑成型后，得到坯体；
c)将上述步骤得到的坯体进行自然养护后，得到自保温墙体材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述自然养护为薄膜养护；所述自然养护的时间为大于等于20天。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述薄膜养护为利用太阳能进行薄膜养护。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述浇筑成型的时间为5～15小时。
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