CN105884313A - 高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆及其制备方法 - Google Patents

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刘忠
何静
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Abstract

本发明公开了一种高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆，由混合料和水以重量比100∶60～150组成，其中所述混合料由普通硅酸盐水泥80～100份，二氧化硅气凝胶粉10～60份，粉煤灰15～30份，半水石膏粉0～10份，可再分散乳胶粉1.5～2.5份，羟丙基甲基纤维素(HPMC)0.3～0.9份，聚丙烯纤维0.1～0.3份，木质纤维素0.1～0.4份，减水剂0.1～0.6份，引气剂0～0.02份组成。本发明具有配方科学、施工简单、成本低、自重小、防潮、防蛀、阻燃及保温隔热隔音的优点，同时能够节能环保，具有较好的经济效益和社会效益。

Description

高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑节能新材料，具体的是一种高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆及其制备方法。
背景技术
保温砂浆是以各种轻质材料为集料，以水泥为胶结料，掺加一些改性添加剂，经生产企业搅拌混合而制成的一种预拌干粉砂浆。主要用于建筑外墙保温，具有施工方便、耐久性好等优点。目前市场上的保温砂浆主要分为无机保温砂浆和有机保温砂浆。其中无机保温砂浆包括玻化微珠保温砂浆和复合硅酸铝保温砂浆。有机保温砂浆主要指胶粉聚苯颗粒保温砂浆。
无机玻化微珠保温砂浆和胶粉聚苯颗粒保温砂浆的保温性能都比较优越，使用胶粉聚苯颗粒保温砂浆的工程保温层造价偏低，但是其不耐高温、易燃，安全性能不高。无机玻化微珠保温砂浆由于以不燃烧的无机材料组成，具有防火性好(相对来说比较安全)、耐老化和耐候性好等优点，成为本领域关注的热点材料。但是专利CN103288394A在研究玻化微珠掺入的保温砂浆过程中，发现玻化微珠的掺入对导热系数也随着玻化微珠的加入量下降，而抗压强度、浸水抗压强度和粘结力等性能都有较大的影响，均随着玻化微珠的加入量的增加而下降。因此，在保证保温砂浆导热系数能够达到要求的同时，却存在抗压强度、浸水抗压强度等下降的问题。而且本发明人在研究玻化微珠保温砂浆的过程中发现，玻化微珠在搅拌过程中容易破碎，一旦破碎后其导热系数迅速升高，所以使用玻化微珠作为保温砂浆的轻质骨料时还可能产生保温性能急剧下降的风险。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆及其制备方法，该高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆具有导热系数小、抗压强度、浸水抗压强度高的特点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆，所述保温砂浆由混合料和水以重量比100∶60～150组成，其中所述混合料由普通硅酸盐水泥80～100份，二氧化硅气凝胶粉10～60份，粉煤灰15～30份，半水石膏粉0～10份，可再分散乳胶粉1.5～2.5份，羟丙基甲基纤维素(HPMC)0.3～0.9份，聚丙烯纤维0.1～0.3份，木质纤维素0.1～0.4份，减水剂0.1～0.6份，引气剂0～0.02份组成。
进一步的，所述普通硅酸盐水泥为标号42.5的普通硅酸盐水泥。
进一步的，所述粉煤灰为II级粉煤灰。
进一步的，所述二氧化硅气凝胶粉为疏水性二氧化硅气凝胶粉。
进一步的，所述高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆的导热系数低于0.05w/m.k。
制备权利要求1所述高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆的工艺，其特征包括以下具体步骤：
a、制备二氧化硅气凝胶粉在水中的分散液
将二氧化硅气凝胶粉、硅烷偶联剂、水按重量比为3～5∶1～1.5∶6～20的比例混合搅拌均匀，即得二氧化硅气凝胶粉在水中的分散液。
b、配制混合粉料
所述高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆，将普通硅酸盐水泥80～100份，二氧化硅气凝胶粉10～60份，粉煤灰15～30份，半水石膏粉0～10份，可再分散乳胶粉1.5～2.5份，羟丙基甲基纤维素(HPMC)0.3～0.9份，聚丙烯纤维0.1～0.3份，木质纤维素0.1～0.4份，减水剂0.1～0.6份，引气剂0～0.02份利用分散机搅拌混合均匀。
C、制备一种高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆
将步骤a中的分散液和步骤b中的混合粉料搅拌混合均匀即得一种高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆。
本发明的高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆，在保证其导热系数性能低于0.05w/m.k的同时，能保证其抗压强度性能和浸水抗压强度性能。
本发明所指二氧化硅气凝胶，其商品形状为无定形粉末，是一种新型轻质纳米多孔材料，其孔的直径为纳米级，因此也称为纳米多孔SiO2；其孔径在1-5nm之间；孔隙率高达99％；密度最低可至3kg/m3，是目前已知固体材料中最轻的物质；比表面积高达600-1000m2/g；常温常压下粉体总导热率＜0.015W/m·K块体总导热率＜0.013W/m·K，真空条件下粉体总导热率＜0.003W/m·K块体总导热率＜0.007W/m·K；热稳定温度高达600℃(700℃以上孔隙率降低，直至烧结成致密SiO2)。
附图说明
附图1是本发明专利产品在北京市建筑工程质量第四检测所做的检测报告的第3页；
附图2是本发明专利产品在国家防火建筑材料质量监督检验中心做的检测报告的第2页；
附图3是本发明专利产品在国家建筑材料检测中心做的检测报告的第2页；
附图4是本发明专利产品在南京玻璃纤维研究设计院质检中心-国家玻璃纤维产品质量监督检验中心做的检测报告的第2页；
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明；
实施例1：高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆包括185kg水泥，66kg二氧化硅气凝胶粉，22kg硅烷偶联剂，48kg粉煤灰，8.5kg半水石膏粉，3.5kg可再分散乳胶粉，1.0kg羟丙基甲基纤维素(HPMC)，0.34kg聚丙烯纤维，0.35kg木质纤维素，1.1kg减水剂，0.01kg引气剂以及水组成。
上述的高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆具体采用以下工艺制备得到；
首先，向混合机中加入185kg水泥，48kg粉煤灰，8.5kg半水石膏粉，3.5kg可再分散乳胶粉，1.0kg羟丙基甲基纤维素(HPMC)，0.34kg聚丙烯纤维，0.35kg木质纤维素，1.1kg减水剂，0.01kg引气剂搅拌混合均匀，得到混合粉料。
其次，将66kg二氧化硅气凝胶粉，22kg硅烷偶联剂和适量的水(制备一种高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆中的一部分)利用高速分散机搅拌分散均匀，得到二氧化硅气凝胶粉在水中的均匀分散液。
最后，将上述步骤中制备得到的混合粉料和气凝胶在水中的均匀分散液混合搅拌分散均匀，加入剩余的水，最终制备得到一种高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆。经测试所述保温砂浆的导热系数低于0.05w/m.k，并且保证了其良好的抗压强度性能和浸水抗压强度性能。
实施例2：高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆包括380kg水泥，160kg二氧化硅气凝胶粉，54kg硅烷偶联剂，95kg粉煤灰，18kg半水石膏粉，9kg可再分散乳胶粉，2.2kg羟丙基甲基纤维素(HPMC)，0.7kg聚丙烯纤维，0.75kg木质纤维素，2.3kg减水剂，0.03kg引气剂以及水组成。
上述的高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆具体采用以下工艺制备得到；
首先，向混合机中加入380kg水泥，95kg粉煤灰，18kg半水石膏粉，9kg可再分散乳胶粉，2.2kg羟丙基甲基纤维素(HPMC)，0.7kg聚丙烯纤维，0.75kg木质纤维素，2.3kg减水剂，0.03kg引气剂搅拌混合均匀，得到混合粉料。
其次，将160kg二氧化硅气凝胶粉，54kg硅烷偶联剂和适量的水(制备一种高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆中的一部分)利用高速分散机搅拌分散均匀，得到二氧化硅气凝胶粉在水中的均匀分散液。
最后，将上述步骤中制备得到的混合粉料和气凝胶在水中的均匀分散液混合搅拌分散均匀，加入剩余的水，最终制备得到一种高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆。经测试所述保温砂浆的导热系数低于0.04w/m.k，并且保证了其良好的抗压强度性能和浸水抗压强度性能。

Claims (6)

1.一种高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆，其特征在于：由混合料和水以重量比100∶60～150组成，其中所述混合料由普通硅酸盐水泥80～100份，二氧化硅气凝胶粉10～60份，粉煤灰15～30份，半水石膏粉0～10份，可再分散乳胶粉1.5～2.5份，羟丙基甲基纤维素0.3～0.9份，聚丙烯纤维0.1～0.3份，木质纤维素0.1～0.4份，减水剂0.1～0.6份，引气剂0～0.02份组成。
2.根据权利要求1所述的高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆，其特征在于：所述普通硅酸盐水泥为标号42.5的普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆，其特征在于：所述粉煤灰为II级粉煤灰。
4.根据权利要求1所述高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶粉为疏水性二氧化硅气凝胶粉。
5.根据权利要求1所述的高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆，其特征在于：所述高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆的导热系数低于0.05w/m.k。
6.一种制备权利要求1所述高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆的工艺，其特征包括以下具体步骤：
a、制备二氧化硅气凝胶粉在水中的分散液
将二氧化硅气凝胶粉、硅烷偶联剂、水按重量比为3～5∶1～1.5∶6～20的比例混合搅拌均匀，即得二氧化硅气凝胶粉在水中的分散液。
b、配制混合粉料
根据权利要求1所述高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆，将普通硅酸盐水泥80～100份，二氧化硅气凝胶粉10～60份，粉煤灰15～30份，半水石膏粉0～10份，可再分散乳胶粉1.5～2.5份，羟丙基甲基纤维素0.3～0.9份，聚丙烯纤维0.1～0.3份，木质纤维素0.1～0.4份，减水剂0.1～0.6份，引气剂0～0.02份利用分散机搅拌混合均匀。
C、制备一种高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆
将步骤a中的分散液和步骤b中的混合粉料搅拌混合均匀即得高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆。
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