CN106007505A - 一种聚氨酯泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚氨酯泡沫混凝土的制备方法，包括步骤如下：步骤1，制备聚氨酯骨料；向水泥中依次加入水、聚氨酯黑料和聚氨酯白料，并且边加边搅拌均匀，静置即制得聚氨酯骨料；步骤2，制备水泥浆料;将水泥和水按比例加入到容器中，搅拌均匀；步骤3，制备聚氨酯泡沫混凝土；将步骤1制得的聚氨酯骨料加入到步骤2中的水泥浆中，随后依次加入稳泡剂和发泡剂，制得聚氨酯泡沫混凝土。本发明解决了传统泡沫混凝土的导热系数高、收缩性大、易开裂、容重大的技术问题，也解决传统的聚氨酯泡沫保温材料的强度较低、不耐火的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫混凝土及其制备方法，尤其涉及一种聚氨酯泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术
泡沫混凝土以其良好的特性，广泛应用于泡沫混凝土保温层现浇屋面、泡沫混凝土面块、泡沫混凝土轻质墙板以及泡沫混凝土补偿地基等。泡沫混凝土对于普通混凝土来说，具有密度小、质量轻、保温、隔音和抗震等性能的优点，但相比有机保温材料来说，泡沫混凝土存在导热系数较高和密度偏大的缺点。为提高泡沫混凝土的保温性能、减小泡沫混凝土容重，需要从材料组成上改变现有泡沫混凝土。现阶段有学者对聚氨酯改性水泥砂浆进行研究，通过加入少量的聚氨酯，提高水泥砂浆的粘结性和耐久性；还有学者研究聚氨酯改性混凝土材料，期望得到优良性能混凝土。
在公开号为CN 102701687 A，公布日为2012-10-03的发明专利申请中，公开了一种聚氨酯水泥泡沫保温防火材料及其制备方法，该发明大体按照发泡水泥的方法制备的聚氨酯泡沫混凝土，没有考虑添加聚氨酯对泡沫混凝土的影响，也没有对聚氨酯进行处理，制得聚氨酯水泥泡沫保温材料的强度较低。
发明内容
本发明提供了一种聚氨酯泡沫混凝土及其制备方法，要解决传统泡沫混凝土的导热系数高、容重大的技术问题，以及要解决传统的聚氨酯水泥泡沫保温材料的强度较低的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种聚氨酯泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1，制备聚氨酯骨料；向水泥中依次加入水、聚氨酯黑料和聚氨酯白料，并且边加边搅拌均匀，静置即制得聚氨酯骨料；
步骤2，制备水泥浆料；将水泥和水按比例加入到容器中，搅拌均匀；
步骤3，制备聚氨酯泡沫混凝土；将步骤1制得的聚氨酯骨料加入到步骤2中的水泥浆中，随后依次加入稳泡剂和发泡剂，制得聚氨酯泡沫混凝土。
优选的，步骤1中，制备聚氨酯骨料的具体步骤为，
步骤a，向水泥中加水，边加边均匀搅拌；
步骤b，向步骤a制得的溶液中加入聚氨酯黑料，快速搅拌均匀；
步骤c，向步骤b制得的溶液中加入聚氨酯白料，快速搅拌均匀，
步骤d，静置5分钟，待泡沫不再变化，即制得聚氨酯骨料；
优选的，步骤a中所加的水的质量为水泥质量的35%～50%；步骤b中所述聚氨酯黑料为异氰酸酯半预聚体，加入的量为水泥质量的10%～20%，搅拌时间为20～30s；步骤c中所述聚氨酯白料为固化剂多元醇，加入的量为水泥质量的10%～20%,搅拌时间为20s～30s；步骤d中，制得的聚氨酯骨料的粒径为0.5mm～3mm。
优选的，步骤2中的水的质量为水泥的质量的40%～50%。
优选的，步骤3中制备聚氨酯泡沫混凝土具体步骤为：
步骤A，将步骤1制得的聚氨酯骨料加入到步骤2中的水泥浆中，搅拌均匀；
步骤B，加入稳泡剂，并搅拌均匀；
步骤C，加入发泡剂，采用物理方法发泡；
步骤D，静置5分钟，待泡沫不再变化，即制得聚氨酯泡沫混凝土。
优选的，步骤A中加入聚氨酯骨料的量为水泥浆质量的20%～30%，搅拌时间为15s～20s；步骤B中所述稳泡剂为硬脂酸盐稳泡剂，加入稳泡剂的量为水泥质量的0.6%～2%，搅拌时间为20s～30s；步骤C中所述发泡剂为动植物蛋白或高分子复合发泡剂，发泡剂的量为水泥质量的1.5%～2.5%。
一种聚氨酯泡沫混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料，
聚氨酯骨料：28份～45份
水：40份～50份
水泥：100份
稳泡剂：0.6份～2份
发泡剂：1.5份～2.5份。
优选的，所述聚氨酯骨料包括水、水泥、聚氨酯黑料和聚氨酯白料；所述水的质量为水泥质量的35%～50%，聚氨酯黑料为水泥质量的10%～20%，聚氨酯白料为水泥质量的10%～20%。
优选的，所述聚氨酯黑料为异氰酸酯半预聚体，所述聚氨酯白料为固化剂多元醇，所述稳泡剂为硬脂酸盐稳泡剂，所述发泡剂为动植物蛋白或高分子复合发泡剂。
优选的，所述水泥浆料中水灰比为0.40～0.50。
本发明的有益效果是：
1、本发明解决了传统泡沫混凝土的导热系数高、收缩性大、易开裂、容重大的技术问题，也解决传统的聚氨酯泡沫保温材料的强度较低、不耐火的技术问题。
2、本发明方法所制备的聚氨酯泡沫混凝土是将无机物与有机物有机结合，弥补无机材料的保温性能差、易粉化、吸水性高的问题。
3、本发明中该聚氨酯泡沫混凝土泡沫均匀，稳定，不连通，聚氨酯骨料有效填充在泡沫混凝土中，闭孔率高、防水性能好，增强混凝土的耐久性。
4、制备方法简单，利用两种水泥浆体系，达到聚氨酯骨料与发泡剂的泡沫互不干扰，适用于制备聚氨酯泡沫混凝土。
5、本发明通过聚氨酯与水泥的有效裹附，制得聚氨酯骨料，再控制加料顺序和搅拌时间，使生成泡沫均匀、闭孔率高，提高聚氨酯泡沫混凝土的保温性能和耐久性。
具体实施方式
聚氨酯与泡沫混凝土混合机理：通过聚氨酯与水泥的裹附和反应，制得聚氨酯骨料，聚氨酯骨料和另一种水泥浆体共存，控制加料顺序和搅拌时间，最后加入发泡剂生成的泡沫，使生成泡沫均匀、稳定、闭孔率高，提高聚氨酯泡沫混凝土的保温性能、强度和耐久性。
以下结合具体实施例说明本发明聚氨酯泡沫混凝土的制备方法。
本发明以下实施例所用的原材料如下：
实施例一
本发明实施例一提供聚氨酯泡沫混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤1，制备聚氨酯骨料；向水泥中依次加入水、聚氨酯黑料和聚氨酯白料，并且边加边搅拌均匀，静置即制得聚氨酯骨料；具体制备方法如下，
步骤a，按照水灰比为0.35的比例，向水泥中加入水，边加边搅拌均匀；
步骤b，向步骤a制得的溶液中加入占水泥质量为10%的聚氨酯黑料，快速搅拌均匀，搅拌20s～30s；
步骤c，向步骤b制得的溶液中加入占水泥质量为10%的聚氨酯白料，快速搅拌均匀，搅拌20s～30s；
步骤d，静置5分钟，待泡沫不再变化，即制得粒径为0.5mm～3mm的聚氨酯骨料。
步骤2，制备水泥浆料；将水泥和水按水灰比为0.45加入到容器中，搅拌均匀；
步骤3，制备聚氨酯泡沫混凝土；将步骤1制得的聚氨酯骨料加入到步骤2中的水泥浆中，随后依次加入稳泡剂和发泡剂，制得聚氨酯泡沫混凝土，其具体步骤如下，
步骤A，将步骤1制得的聚氨酯骨料加入到步骤2中的水泥浆中，聚氨酯骨料占水泥浆的20%，均匀搅拌15s～20s；
步骤B，加入占水泥质量为1%的硬脂酸盐稳泡剂，搅拌20s～30s；
步骤C，取占水泥质量为1.5%的发泡剂，向步骤B制得的溶液中加入用发泡机打出一定量的泡沫；
步骤D，静置5分钟，待泡沫不再变化，即制得聚氨酯泡沫混凝土。
一种聚氨酯泡沫混凝土，包括如下重量份的原料，
聚氨酯骨料：29份
水：45份
水泥：100份
稳泡剂：1份
发泡剂：1.5份。
本实施例中，所述聚氨酯骨料包括水、水泥、聚氨酯黑料和聚氨酯白料；所述水的质量为水泥质量的35%，聚氨酯黑料为水泥质量的10%，聚氨酯白料为水泥质量的10%。
所述聚氨酯黑料为异氰酸酯半预聚体，本实施例中为聚醚多元醇改性MDI，游离--NCO含量10～20％；
本实施例中，所述聚氨酯白料为固化剂，为多元醇组分物质，可以是端氨基聚醚、多元胺扩链剂等；
本实施例中，所述硬脂酸盐稳泡剂包括硬脂酸钙稳泡剂和硬脂酸锌稳泡剂，所述发泡剂为动植物蛋白或高分子复合发泡剂，如植物水泥发泡剂、动物水泥发泡剂、KC-15复合发泡剂等，本实施例中用的是KC-15复合发泡剂。
本实施例中，所述水泥浆料中水灰比为0.45。
实施例二
本发明实施例二提供聚氨酯泡沫混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤1，制备聚氨酯骨料；向水泥中依次加入水、聚氨酯黑料和聚氨酯白料，并且边加边搅拌均匀，静置即制得聚氨酯骨料；具体制备方法如下，
步骤a，按照水灰比为0.4的比例，向水泥中加入水，边加边搅拌，搅拌均匀；
步骤b，向步骤a制得的溶液中加入占水泥质量为15%的聚氨酯黑料，快速搅拌均匀，搅拌20s～30s；
步骤c，向步骤b制得的溶液中加入占水泥质量为15%的聚氨酯白料，快速搅拌均匀，搅拌20s～30s；
步骤d，静置5分钟，待泡沫不再变化，即制得粒径为0.5mm～3mm的聚氨酯骨料。
步骤2，制备水泥浆料；将水泥和水按水灰比为0.4加入到容器中，搅拌均匀；
步骤3，制备聚氨酯泡沫混凝土；将步骤1制得的聚氨酯骨料加入到步骤2中的水泥浆中，随后依次加入稳泡剂和发泡剂，制得聚氨酯泡沫混凝土，其具体步骤如下，
步骤A，将步骤1制得的聚氨酯骨料加入到步骤2中的水泥浆中，聚氨酯骨料占水泥浆的25%，均匀搅拌15s～20s；
步骤B，加入占水泥质量为1.5%的硬脂酸钙稳泡剂，搅拌20s～30s；
步骤C，取占水泥质量为2%的发泡剂，向步骤B制得的溶液中加入用发泡机打出一定量的泡沫；
步骤D，静置5分钟，待泡沫不再变化，即制得聚氨酯泡沫混凝土。
一种聚氨酯泡沫混凝土，包括如下重量份的原料，
聚氨酯骨料：35份
水：40份
水泥：100份
稳泡剂：1.5份
发泡剂：2份。
本实施例中，所述聚氨酯骨料包括水、水泥、聚氨酯黑料和聚氨酯白料；所述水的质量为水泥质量的40%，聚氨酯黑料为水泥质量的15%，聚氨酯白料为水泥质量的15%。
所述聚氨酯黑料为异氰酸酯半预聚体，本实施例中为聚醚多元醇改性MDI，游离--NCO含量10～20％；
本实施例中，所述聚氨酯白料为固化剂，为多元醇组分物质，可以是端氨基聚醚、多元胺扩链剂等；
本实施例中，所述硬脂酸盐稳泡剂包括硬脂酸钙稳泡剂和硬脂酸锌稳泡剂，所述发泡剂为动植物蛋白或高分子复合发泡剂，如植物水泥发泡剂、动物水泥发泡剂、KC-15复合发泡剂等，本实施例中用的是KC-15复合发泡剂。
本实施例中，所述水泥浆料中水灰比为0.4。
实施例三
本发明实施例三提供聚氨酯泡沫混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤1，制备聚氨酯骨料；向水泥中依次加入水、聚氨酯黑料和聚氨酯白料，并且边加边搅拌均匀，静置即制得聚氨酯骨料；
具体制备方法如下，
步骤a，按照水灰比为0.5的比例，向水泥中加入水，边加边搅拌均匀；
步骤b，向步骤a制得的溶液中加入占水泥质量为20%的聚氨酯黑料，快速搅拌均匀，搅拌20s～30s；
步骤c，向步骤b制得的溶液中加入占水泥质量为20%的聚氨酯白料，快速搅拌均匀，搅拌20s～30s；
步骤d，静置5分钟，待泡沫不再变化，即制得粒径为0.5mm～3mm的聚氨酯骨料。
步骤2，制备水泥浆料；将水泥和水按水灰比为0.5加入到容器中，搅拌均匀；
步骤3，制备聚氨酯泡沫混凝土；将步骤1制得的聚氨酯骨料加入到步骤2中的水泥浆中，随后依次加入稳泡剂和发泡剂，制得聚氨酯泡沫混凝土，其具体步骤如下，
步骤A，将步骤1制得的聚氨酯骨料加入到步骤2中的水泥浆中，聚氨酯骨料占水泥浆的30%，均匀搅拌15s～20s；
步骤B，加入占水泥质量为2%的硬脂酸钙稳泡剂，搅拌20s～30s；
步骤C，取占水泥质量为2.5%的发泡剂，向步骤B制得的溶液中加入用发泡机打出一定量的泡沫；
步骤D，静置5分钟，待泡沫不再变化，即制得聚氨酯泡沫混凝土。
一种聚氨酯泡沫混凝土，包括如下重量份的原料，
聚氨酯骨料：45份；
水：50份；
水泥：100份；
稳泡剂：2份；
发泡剂：2.5份。
本实施例中，所述聚氨酯骨料包括水、水泥、聚氨酯黑料和聚氨酯白料；所述水的质量为水泥质量的50%，聚氨酯黑料为水泥质量的20%，聚氨酯白料为水泥质量的20%。
所述聚氨酯黑料为异氰酸酯半预聚体，本实施例中为聚醚多元醇改性MDI，游离--NCO含量10～20％；
本实施例中，所述聚氨酯白料为固化剂，为多元醇组分物质，可以是端氨基聚醚、多元胺扩链剂等；
本实施例中，所述硬脂酸盐稳泡剂包括硬脂酸钙稳泡剂和硬脂酸锌稳泡剂，所述发泡剂为动植物蛋白或高分子复合发泡剂，如植物水泥发泡剂、动物水泥发泡剂、KC-15复合发泡剂等，本实施例中用的是KC-15复合发泡剂。
本实施例中，所述水泥浆料中水灰比为0.5。
对实施例一、实施例二及实施例三制备200mm*200mm*30mm的样板，自然养护1天，拆模，然后放入混凝土加速养护箱养护24小时，参照《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》（JG158-2004）对聚氨酯泡沫混凝土的导热系数、抗压强度、干密度进行测试；参照《建筑保温砂浆》（GB/T20473-2006）对燃烧性能进行测试。实施例一测得聚氨酯泡沫混凝土的导热系数、抗压强度、干密度和燃烧性能分级分别为0.053W/m•K、1.6MPa、421kg/m3和A级。实施例二测得聚氨酯泡沫混凝土的导热系数、抗压强度、干密度和燃烧性能分级分别为0.044W/m•K、1.3MPa、397kg/m3和A级。实施例三测得聚氨酯泡沫混凝土的导热系数、抗压强度、干密度和燃烧性能分级分别为0.041W/m•K、1.1MPa、367kg/m3和A级。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种聚氨酯泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1，制备聚氨酯骨料；向水泥中依次加入水、聚氨酯黑料和聚氨酯白料，并且边加边搅拌均匀，静置即制得聚氨酯骨料；
步骤2，制备水泥浆料；将水泥和水按比例加入到容器中，搅拌均匀；
步骤3，制备聚氨酯泡沫混凝土；将步骤1制得的聚氨酯骨料加入到步骤2中的水泥浆中，随后依次加入稳泡剂和发泡剂，制得聚氨酯泡沫混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤1中，制备聚氨酯骨料的具体步骤为，
步骤a，向水泥中加水，边加边均匀搅拌；
步骤b，向步骤a制得的溶液中加入聚氨酯黑料，快速搅拌均匀；
步骤c，向步骤b制得的溶液中加入聚氨酯白料，快速搅拌均匀；
步骤d，静置5分钟，待泡沫不再变化，即制得聚氨酯骨料。
3.根据权利要求2所述的一种聚氨酯泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤a中所加的水的质量为水泥质量的35%～50%；步骤b中所述聚氨酯黑料为异氰酸酯半预聚体，加入的量为水泥质量的10%～20%，搅拌时间为20～30s；步骤c中所述聚氨酯白料为固化剂多元醇，加入的量为水泥质量的10%～20%,搅拌时间为20s～30s；步骤d中，制得的聚氨酯骨料的粒径为0.5mm～3mm。
4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2中的水的质量为水泥的质量的40%～50%。
5.根据权利要求1所述的一种聚氨酯泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤3中制备聚氨酯泡沫混凝土具体步骤为：
步骤A，将步骤1制得的聚氨酯骨料加入到步骤2中的水泥浆中，搅拌均匀；
步骤B，加入稳泡剂，并搅拌均匀；
步骤C，加入发泡剂，采用物理方法发泡；
步骤D，静置5分钟，待泡沫不再变化，即制得聚氨酯泡沫混凝土。
6.根据权利要求5所述的一种聚氨酯泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤A中加入聚氨酯骨料的量为水泥浆质量的20%～30%，搅拌时间为15s～20s；步骤B中所述稳泡剂为硬脂酸盐稳泡剂，加入稳泡剂的量为水泥质量的0.6%～2%，搅拌时间为20s～30s；步骤C中所述发泡剂为动植物蛋白或高分子复合发泡剂，发泡剂的量为水泥质量的1.5%～2.5%。
7.一种聚氨酯泡沫混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料，
聚氨酯骨料：28份～45份；
水：40份～50份；
水泥：100份；
稳泡剂：0.6份～2份；
发泡剂：1.5份～2.5份。
8.根据权利要求7所述的一种聚氨酯泡沫混凝土，其特征在于，所述聚氨酯骨料包括水、水泥、聚氨酯黑料和聚氨酯白料；所述水的质量为水泥质量的35%～50%，聚氨酯黑料为水泥质量的10%～20%，聚氨酯白料为水泥质量的10%～20%。
9.根据权利要求8所述的一种聚氨酯泡沫混凝土，其特征在于，
所述聚氨酯黑料为异氰酸酯半预聚体，所述聚氨酯白料为固化剂多元醇，所述稳泡剂为硬脂酸盐稳泡剂，所述发泡剂为动植物蛋白或高分子复合发泡剂。
10.根据权利要求7所述的一种聚氨酯泡沫混凝土，其特征在于，所述水泥浆料中水灰比为0.40～0.50。
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