CN106316320B - 一种耐潮型石膏基复合保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐潮型石膏基复合保温材料及其制备方法，其技术方案要点是包括如下重量份数的组分：高强石膏 40‑50份；石英砂 25‑50份；憎水型膨胀珍珠岩 10‑15份；粘合剂 5‑10份憎水型可分散乳胶粉 4‑8份；甲基三乙氧基硅烷 0.5‑1份；有机蒙脱土 0.5‑1份；保水增稠剂 0.3‑0.5份；防裂纤维 0.1‑0.15份。加入憎水型的保温骨料及憎水剂使得产品的防潮、耐水效果大大提升，材料的粘结强度高，抗压、抗裂性能优良，高强石膏的用量少，节约了成本。

Description

一种耐潮型石膏基复合保温材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑保温材料领域，特别涉及一种耐潮型石膏基复合保温材料及其制备方法。

背景技术

建筑保温隔热材料可用于减少建筑室内外环境的热损失，有效降低建筑空调负荷，是构建节能建筑和实施节能改造的重要组成部分，但是建筑隔热保温材料存在防水性较差的缺陷，从而限制了其进一步的发展和应用。因此，亟需开发出防潮的新型节能建筑保温材料。

申请号为201310497101.X的中国专利公开了一种保温材料，其针对现有技术中的保温材料粘结力不够，憎水效果不好的现状进行改进，发明了一种憎水保温材料。该专利是通过在保温材料中添加憎水剂以增强保温材料的憎水性能。虽然加入憎水剂能够起到一定的憎水效果，但是当憎水剂的加入量达到最大有效值后，继续加入保温材料的抗折强度剧减，会影响到保温材料的使用性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐潮型石膏基复合保温材料，可应用于潮湿环境中，具有良好的憎水性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种耐潮型石膏基复合保温材料，包括如下重量份数的组分：

通过上述设置，高强石膏的加入可作为胶凝材料，能够提高产品的抗折强度、抗冲击性能和粘合强度。石英砂作为骨料，增强保温材料的强度。膨胀珍珠岩是一种高效保温填充材料，内部为蜂窝状多孔结构。吸水率高、在墙体温度变化时，珍珠岩易因吸水膨胀产生鼓泡、开裂现象，吸水还会降低材料的保温性能。选择憎水型膨胀珍珠岩其吸水能力差，则水对墙体造成的影响就会降低，从而保证了墙体的使用效果。粘合剂增加保温材料间的粘合强度。憎水型可分散乳胶能够在保温材料硬化过程中形成聚合物膜，与石英砂水化产物交织在一起形成网络结构，提高材料的粘结强度，并降低收缩率。而且还能提高保温材料的稠度和保水性。有机硅憎水剂是一种以-Si-O-Si-结构为主链、有机基团为侧链的典型的半无机高分子材料，具有突出的憎水性能、良好的水珠效果、耐久性好。甲基三乙氧基硅烷是一种有机硅高分子原料，具有优良的憎水性。改性蒙脱土作为憎水保温骨料，是一种高效保温填充材料，蒙脱土因层间有大量无机离子而表现为亲水疏油性，所以仍会吸收水气，而改性蒙脱土的憎水性能够改善这种情况。保水增稠剂的加入能够保水增稠，改善保温材料的施工性能。防裂纤维在保温材料中均匀分散、纵横交错，可以阻碍和限制微裂纹的扩展，起到抗裂和提高耐久性的目的。憎水剂能够提高保温材料表面防水和内部抗渗功能。

本发明进一步设置为：还包括有重量分数为0.5-1份的减水剂。

通过上述技术方案，减水剂的加入能够有效减少高强石膏拌合的用水量节约资源、具备环保性。

本发明进一步设置为：所述减水剂选择萘系磺酸盐、氨基磺酸盐、聚羧酸系中的至少一种。

通过上述技术方案，萘系磺酸盐、氨基磺酸盐、聚羧酸系均能够有效减少石膏拌合用水量。萘系磺酸盐其减水率较高，不引气，对凝结时间影响小，价格也相对便宜。氨基磺酸盐具有优良的减水性、流动性和良好的塌落度保持功能，也能提高保温材料的强度和耐久性。聚羧酸系其用量少、减水率高。

本发明进一步设置为：所述粘合剂选择水玻璃和坡缕石中的一种。

通过上述技术方案，粘合剂选择水玻璃是因为其具有较强的粘结力。而且能够提高材料的抗风化能力、密实度、强度、抗渗性、抗冻性及耐水性。而选择坡缕石作为胶黏剂，首先坡缕石具有较大的比表面积和吸附能力，其孔隙为缝隙孔或板状粒子构成的层状毛细孔。其对保温材料不仅有着粘结作用，而且还可以作为低热导固体材料，作为高强分散剂的作用。

本发明进一步设置为：所述憎水型可分散乳胶粉选择憎水型聚醋酸乙烯酯乳胶粉、聚丙烯酸酯乳胶粉中的一种。

通过上述技术方案，聚醋酸乙烯酯乳胶粉能够在水中分散、提高砂浆与普通支撑物间的粘着力，具有良好的柔韧性，能够改善砂浆机械性能。而聚丙烯酸酯乳胶粉不仅可以提高保温材料的粘结性，而且还可以改善保温材料系统的柔韧性，减少开裂，而且降低吸水率，提高保温系统的耐候性和长期稳定性。

本发明进一步设置为：所述保水增稠剂选择羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚中的一种。

通过上述技术方案，纤维素醚是保温材料中常用的保水剂，能够显著改善保温材料的工作性能。而且纤维素醚还具有引气效果、降低保温材料的表观密度和抗压抗折强度。而选择羟乙基甲基纤维素醚作为一种非离子型的表面活性剂，具有增稠、粘合、分散、保水及提供保护胶体的作用。羟丙基甲基纤维素醚可作为保温材料的保水剂、缓凝剂、粘合剂使用，提高涂抹性和延长可操时间。由于其保水性的存在能够使得涂抹后不会因为干燥太快而龟裂、增强硬化后的强度、而且还具有较强的分散能力。

本发明进一步设置为：所述防裂纤维选择玄武岩纤维、聚乙烯纤维、木质纤维中的一种。

通过上述技术方案，玄武岩纤维可以降低保温材料的稠度和分层度，提高保水性，有利于提高保温材料的抗压抗折强度、软化系数和粘结强度，能够明显改善保温材料的抗裂性和耐水性。聚乙烯纤维选择分子量在100-500万的聚乙烯纺出的纤维。该聚乙烯纤维具有高强、轻质、高模量、耐腐蚀的优异品质。聚乙烯纤维与保温材料配合使用能够有效提高保温材料的强度。聚乙烯纤维在保温材料中以乱向分布的状态交叉存在，构成起支撑作用的三维网络骨架结构，外部载荷应力可沿着纤维单丝传递，在传递过程中消耗能量、削弱应力，起到传递应力和分散应力的作用，减小外力对材料的破坏作用，使材料的强度得到有效提高。木质纤维有较强的抗拉强度和柔韧性，纤维在保温材料中杂散排列，可以有效吸收并抵消内部各个方向因收缩产生的应力，提高保温材料的抗裂韧性和抗冲击性能。而且木质纤维还具有良好的锁水性，可以阻碍水分的散失，降低保温材料的干缩率。

本发明进一步设置为：所述有机蒙脱土是通过十六烷基三甲基溴化铵改性得到。

通过上述技术方案，所述蒙脱土选择的是钠基蒙脱土。利用十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土，蒙脱土的片层间距发生显著变化，而且由于十六烷基三甲基溴化铵是一种表面活性剂，其分子中同时含有亲水基和长链烷基的亲油基团，当十六烷基三甲基溴化铵通过离子交换反应插入到蒙脱土片层间时，蒙脱土的表面性能发生改变，降低了蒙脱土的极性。而改性过程是通过蒸馏水、乙醇、十六烷基三甲基溴化铵混合搅拌升温至80℃后，加入蒙脱土，继续搅拌回流6-8h，所得反应液减压抽滤，用1:1的乙醇、蒸馏水进行洗涤，直至分离也中不含有溴，最后，将分离物在常温真空干燥烘干至恒重，就得到有机蒙脱土。

本发明进一步设置为：所述石英砂目数选择100-200目。

通过上述技术方案，石英砂选择100-200目，在该条件下，保温材料的表面会比较光滑，而且该条件下与其他组分的融合性更好。

本发明的另一发明目的一种耐潮型石膏基复合保温材料的制备方法，包括如下的制备步骤：

步骤1：称取权利要求1～9任意一项所述的组分；

步骤2：，首先将高强石膏、石英砂、憎水型膨胀珍珠岩加入到混合机中搅拌至均匀；

步骤3：再向混合机中加入憎水型可分散乳胶粉，继续搅拌；

步骤4：在向混合机中加入其余的组分，混合机的搅拌速度控制在1000-1500r/min，搅拌20min,出料。

通过上述技术方案，通过上述步骤就可以制备出保温材料，方法简单，容易实现操作，而且所制出的保温材料质地均匀。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：加入憎水型的保温骨料及憎水剂使得产品的防潮、耐水效果大大提升，材料的粘结强度高，抗压、抗裂性能优良，高强石膏的用量少，节约了成本。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例中聚乙烯纤维直径选择4mm、木质纤维长度选择150um。羟乙基甲基纤维素醚或羟丙基甲基纤维素醚的粘度选择10000mPa﹒s。

实施例1、

石英砂选择的目数为100目。

实施例2、

石英砂选择的目数为115目。

实施例3、

石英砂选择的目数为130目。

实施例4、

石英砂选择的目数为150目。

实施例5、

石英砂选择的目数为175目。

实施例6、

石英砂选择的目数为200目。

一种耐潮型石膏基复合保温材料的制备方法

实施例7、

步骤1：称取实施例1中所述的组分；

步骤2:首先将高强石膏、石英砂、憎水型膨胀珍珠岩加入到混合机中搅拌至均匀；

步骤3：在想混合机中加入聚醋酸乙烯酯乳胶粉，继续搅拌；

步骤4：在向混合机中加入水玻璃、甲基三乙氧基硅烷、有机蒙脱土、羟乙基甲基纤维素醚、玄武岩纤维，混合机的搅拌速度为1000r/min，搅拌20min,出料。

实施例8、

步骤1：称取实施例2中所述的组分；

步骤2:首先将高强石膏、石英砂、憎水型膨胀珍珠岩加入到混合机中搅拌至均匀；

步骤3：在想混合机中加入聚丙烯酸酯乳胶粉，继续搅拌；

步骤4：在向混合机中加入坡缕石、甲基三乙氧基硅烷、有机蒙脱土、羟丙基甲基纤维素醚、聚乙烯纤维、萘系磺酸钠盐，混合机的搅拌速度为1100r/min，搅拌20min,出料。

实施例9、

步骤1：称取实施例3中所述的组分；

步骤2:首先将高强石膏、石英砂、憎水型膨胀珍珠岩加入到混合机中搅拌至均匀；

步骤3：在想混合机中加入聚醋酸乙烯酯乳胶粉，继续搅拌；

步骤4：在向混合机中加入水玻璃、甲基三乙氧基硅烷、有机蒙脱土、羟丙基甲基纤维素醚、木质纤维、氨基磺酸钠盐，混合机的搅拌速度为1200r/min，搅拌20min,出料。

实施例10、

步骤1：称取实施例4中所述的组分；

步骤2:首先将高强石膏、石英砂、憎水型膨胀珍珠岩加入到混合机中搅拌至均匀；

步骤3：在想混合机中加入聚丙烯酸酯乳胶粉，继续搅拌；

步骤4：在向混合机中加入水玻璃、甲基三乙氧基硅烷、有机蒙脱土、羟丙基甲基纤维素醚、聚乙烯纤维、酰胺聚羧酸系减水剂，混合机的搅拌速度为1300r/min，搅拌20min,出料。

实施例11、

步骤1：称取实施例5中所述的组分；

步骤2:首先将高强石膏、石英砂、憎水型膨胀珍珠岩加入到混合机中搅拌至均匀；

步骤3：在想混合机中加入聚丙烯酸酯乳胶粉，继续搅拌；

步骤4：在向混合机中加入水玻璃、甲基三乙氧基硅烷、有机蒙脱土、羟乙基甲基纤维素醚、玄武岩纤维、萘系磺酸钠盐、氨基磺酸钠盐，混合机的搅拌速度为1400r/min，搅拌20min,出料。

实施例12、

步骤1：称取实施例6中所述的组分；

步骤2:首先将高强石膏、石英砂、憎水型膨胀珍珠岩加入到混合机中搅拌至均匀；

步骤3：在想混合机中加入聚丙烯酸酯乳胶粉，继续搅拌；

步骤4：在向混合机中加入水玻璃、甲基三乙氧基硅烷、有机蒙脱土、羟乙基甲基纤维素醚、玄武岩纤维、萘系磺酸钠盐、氨基磺酸钠盐、酰胺聚羧酸系减水剂，混合机的搅拌速度为1500r/min，搅拌20min,出料。

实验检测：参照JGJ-90《建筑砂浆基本性能实验方法》测定保温材料的抗压强度；参照GBT20473-2006《建筑保温砂浆》测定干表观密度；参照JIS A1412-1977测定导热系数；参照DG/TJ08-2088-2011测定保温材料的体积吸水率；参照JGJ/T70-2009测定保温材料的保水率；参照GB50411-2007测定保温材料的粘结强度。

表1保温材料性能

通过上表可以得出，随着憎水保温骨料的加入材料的抗压强度增加、体积吸水率降低、干表观密度降低、保水率增加。而且随着保水增稠剂的加入材料的保水率增加。

对比例1、

对比例1与实施例12的区别在于对比例1中的憎水型膨胀珍珠岩替换为膨胀珍珠岩，其他均与实施例12一致。

对比例2、

对比例2与实施例12的区别在与对比例2中不含有羟乙基甲基纤维素醚，其他均与实施例12一致。

对比例3、

对比例3与实施例12的区别在于对比例3中不含有聚丙烯酸酯乳胶粉，其他均与实施例12保持一致。

对比例4、

对比例4与实施例12的区别在于对比例4中不含有羟乙基甲基纤维素醚和聚丙烯酸酯乳胶粉，其他均与实施例12保持一致。

按照上述检测标准对对比例1-4中的保温材料进行性能检测。

表2保温材料性能

测试项目	实施例12	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4
						抗压强度/KPa	471	452	435	424	420
体积吸水率/份	1.3	5.21	1.52	3.33	6.23
						干表观密度Kg/m3	388	321	345	332	301
导热系数W/(K.m)	0.031	0.033	0.039	0.035	0.038
						保水率/％	96	89	91	75	61
粘结强度/KPa	455	423	420	415	389

分析上述表格中的数据得出以下的结论：

通过对比实施例12与对比例1发现，对比例1中材料的抗压强度、干表观密度、保水率和粘接强度均有所降低，而材料的吸水率和导热系数均升高，所以可以得出憎水型膨胀珍珠岩能够增强材料的使用性能，由于憎水型膨胀珍珠盐在使用时主要用于降低材料的吸水性能，并作为高效保温填充材料使用，其加入体系中，使的保温材料的整体性能增强。

通过对比实施例12与对比例2-4发现，对比例2中只含有聚丙烯酸酯乳胶粉，对比例3中只含有羟乙基甲基纤维素醚，对比例4中聚丙烯酸酯乳胶粉和羟乙基甲基纤维素醚均不含有，通过对比表2中的数据，可以得出加入聚丙烯酸酯乳胶粉和羟乙基甲基纤维素醚是的额体烯的综合性能不仅提升，而且还要高于单个组分效果的叠加，所以申请人可以得出体系中的聚丙烯酸酯乳胶粉和羟乙基甲基纤维素醚之间存在复合增强的作用，增强了本发明中保温材料的使用性能。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (6)

1.一种耐潮型石膏基复合保温材料，其特征是：包括如下重量份数的组分：

高强石膏 40-50份

石英砂 25-50份

憎水型膨胀珍珠岩 10-15份

粘合剂 5-10份

憎水型可分散乳胶粉 4-8份

甲基三乙氧基硅烷 0.5-1份

有机蒙脱土 0.5-1份

保水增稠剂 0.3-0.5份

防裂纤维 0.1-0.15份；

所述粘合剂选择水玻璃和坡缕石中的一种；

所述憎水型可分散乳胶粉选择聚醋酸乙烯酯乳胶粉、聚丙烯酸酯乳胶粉中的一种；

所述防裂纤维选择玄武岩纤维、聚乙烯纤维、木质纤维中的一种；

所述有机蒙脱土是通过十六烷基三甲基溴化铵改性得到。

2.根据权利要求1所述的一种耐潮型石膏基复合保温材料，其特征是：还包括有重量份数为0.5-1份的减水剂。

3.根据权利要求2所述的一种耐潮型石膏基复合保温材料，其特征是：所述减水剂选择萘系磺酸盐、氨基磺酸盐、聚羧酸系中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种耐潮型石膏基复合保温材料，其特征是：所述保水增稠剂选择羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种耐潮型石膏基复合保温材料，其特征是：所述石英砂目数为100-200目。

6.一种耐潮型石膏基复合保温材料的制备方法，其特征是：包括如下的制备步骤：

步骤1：称取权利要求1~5任意一项所述的组分；

步骤2：首先将高强石膏、石英砂、憎水型膨胀珍珠岩加入到混合机中搅拌至均匀；

步骤3：再向混合机中加入憎水型可分散乳胶粉，继续搅拌；

步骤4：在向混合机中加入其余的组分，混合机的搅拌速度控制在1000-1500r/min，搅拌20min,出料。