CN106517891A - 一种石墨烯改性的保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种石墨烯改性的保温材料，包括以下原料制成：聚碳酸酯颗粒，酚醛树脂，邻苯二甲酸二酯，环烷酸铜，膨胀珍珠岩，石灰石份，石墨烯和明胶；所述保温材料通过以下步骤制得：步骤（1）：按上述比例，称取聚碳酸酯颗粒、酚醛树脂、邻苯二甲酸二酯与石墨烯于粉碎机中粉碎，得到混合物A；步骤（2）：将混合物A加入无水乙醇中，超声分散，然后转移至三颈烧瓶中，于水浴环境中，搅拌，得混合物B；步骤（3）将上述混合物B和环烷酸铜、膨胀珍珠岩、石灰石和明胶加入至反应釜中反应，制得保温材料。本发明提供一种具有高强度的保温材料，并且其抗压性高、抗渗性强；使用寿命长，导热系数低；制备工艺短、流程简单、易操作。

Description

一种石墨烯改性的保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于保温材料领域，特别涉及一种石墨烯改性的保温材料及其制备方法。
背景技术
上世纪 70 年代后，国外普遍重视保温材料的生产和在建筑中的应用，力求大幅度减少能源的消耗量，从而减少环境污染和温室效应。国外保温材料工业已经有很长的历史，建筑节能用保温材料占绝大多数，如美国从 1987 年以来建筑保温材料占所有保温材料的81% 左右，瑞典及芬兰等西欧国家 80% 以上的岩棉制品用于建筑节能。
建筑节能不仅仅是建筑节能法规的颁布执行，它的实现还涉及一个庞大的产业群体，其中保温隔热材料与制品是影响建筑节能一个重要的影响因素。建筑保温材料的研制与应用越来越受到世界各国的普遍重视，新型保温材料不断的涌现。从建筑保温材料的材质和品种上看，国内外对以聚苯乙烯为主要原料的保温材料研究相对广泛但绝大部分都是在板材领域，如聚苯板、钢丝网架夹芯复合内外墙板、金属复合夹芯板等。虽然聚苯板作为保温材料在使用中具有良好的保温效果，但由于板材的特点使得聚苯板在施工中与主体联接时是以点固定为主、面固定为辅，板材之间要进行必要拼接、粘结，不适应外形较复杂的建筑物的保温，施工工艺较复杂，综合成本高。同时由于聚苯板的憎水性与常规的亲水性材料不适应，导致其面层以外的后续施工质量不易保证，容易出现面层砂浆开裂、脱落、空鼓等质量问题，因此对建筑物的外装饰如面砖、涂料的使用或施工构成了很大的制约。不定型的浆体保温材料可以克服板材类的这些不足，因此其构成了建筑保温隔热材料的重要组成部分。目前发达国家在浆体保温材料研制开发方面，是以轻质多功能复合浆体保温材料为主。此类浆体保温材料的各项性能较传统浆体保温材料明显提高，如具有较低的导热系数和良好的使用安全性及耐久性等。同时这类复合浆体保温材料又具有优异的功能性可以满足不同使用条件的要求。
我国的保温材料目前正处于发展时期，虽然取得了一些可喜的进步，但总体上技术水平落后，尤其浆体保温材料的研究开发方面，更是相对落后。目前我国大量应用在土建工程上的浆体保温材料仍然是以传统浆体膨胀珍珠岩保温材料为主，其吸水率很大，抗裂性、耐侯性差，应用有很大局限性，施工时需多次成活，施工效率低下，保温砂浆为现场配制，其质量不易控制和保证。如何利用工业的废弃物开发出性能优异的保温材料实现节能降耗、节约资源、减小环境污染，是当前我国浆体保温材料研究的热点，是适合中国国情的保温材料研究方向。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种石墨烯改性的保温材料及其制备方法，可增强保温材料的抗折弯强度
一种石墨烯改性的保温材料，按照重量分数计算，包括以下原料制成：聚碳酸酯颗粒4-12份，酚醛树脂15-55份，邻苯二甲酸二酯1-5份，环烷酸铜2-8份，膨胀珍珠岩5-15份，石灰石4-10份，石墨烯8-22份，明胶2-8份；
所述保温材料通过以下步骤制得：
步骤（1）：按上述比例，称取聚碳酸酯颗粒、酚醛树脂、邻苯二甲酸二酯与石墨烯于粉碎机中粉碎，得到混合物A；
步骤（2）：将混合物A加入无水乙醇中，超声分散20min，然后转移至三颈烧瓶中，于70-105℃的水浴环境中，以260-400rpm的搅拌速率搅拌2-4小时，得混合物B；
步骤（3）将上述混合物B和环烷酸铜、膨胀珍珠岩、石灰石和明胶加入至反应釜中，调节温度至200-450℃反应4-8小时，制得保温材料。
进一步地，按照重量分数计算，包括以下原料制成：聚碳酸酯颗粒6-10份，酚醛树脂20-40份，邻苯二甲酸二酯2-4份，环烷酸铜3-6份，膨胀珍珠岩7-12份，石灰石6-8份，石墨烯10-18份，明胶3-6份。
进一步地，按照重量分数计算，包括以下原料制成：聚碳酸酯颗粒8份，酚醛树脂35份，邻苯二甲酸二酯3份，环烷酸铜5份，膨胀珍珠岩10份，石灰石7份，石墨烯15份，明胶5份。
进一步地，所述石墨烯由氧化还原法或者高温还原法制得。
进一步地，所述反应釜内部为真空条件。
进一步地，所述步骤（3）中还需要添加过硫酸铵0.8-1.2份。
表1是本方案制备的保温材料的性能指数：
高保温材料 抗折强度(MPa) 吸收率（%） 导热系数（W/mK）
数值 12-18 6-12 0.02-0.05
与现有技术相比，本发明提供一种具有高强度的保温材料，并且其抗压性高、抗渗性强；使用寿命长，导热系数低；制备工艺短、流程简单、易操作。
具体实施例
下面结合实施例具体阐述本发明，做进一步了解。
实施例1
一种石墨烯改性的保温材料，按照重量分数计算，包括以下原料制成：聚碳酸酯颗粒4份，酚醛树脂55份，邻苯二甲酸二酯1份，环烷酸铜8份，膨胀珍珠岩5份，石灰石10份，石墨烯8份，明胶8份；
所述保温材料通过以下步骤制得：
步骤（1）：按上述比例，称取聚碳酸酯颗粒、酚醛树脂、邻苯二甲酸二酯与石墨烯于粉碎机中粉碎，得到混合物A；
步骤（2）：将混合物A加入无水乙醇中，超声分散20min，然后转移至三颈烧瓶中，于70℃的水浴环境中，以400rpm的搅拌速率搅拌4小时，得混合物B；
步骤（3）将上述混合物B和环烷酸铜、膨胀珍珠岩、石灰石和明胶加入至反应釜中，调节温度至450℃反应4小时，制得保温材料。
所述石墨烯由氧化还原法或者高温还原法制得。
所述反应釜内部为真空条件。
实施例2
一种石墨烯改性的保温材料，按照重量分数计算，包括以下原料制成：聚碳酸酯颗粒12份，酚醛树脂15份，邻苯二甲酸二酯5份，环烷酸铜2份，膨胀珍珠岩15份，石灰石4份，石墨烯22份，明胶2份；
所述保温材料通过以下步骤制得：
步骤（1）：按上述比例，称取聚碳酸酯颗粒、酚醛树脂、邻苯二甲酸二酯与石墨烯于粉碎机中粉碎，得到混合物A；
步骤（2）：将混合物A加入无水乙醇中，超声分散20min，然后转移至三颈烧瓶中，于70℃的水浴环境中，以260rpm的搅拌速率搅拌2小时，得混合物B；
步骤（3）将上述混合物B和环烷酸铜、膨胀珍珠岩、石灰石和明胶加入至反应釜中，调节温度至200℃反应8小时，制得保温材料。
所述石墨烯由氧化还原法或者高温还原法制得。
所述反应釜内部为真空条件。
实施例3
一种石墨烯改性的保温材料，按照重量分数计算，包括以下原料制成：聚碳酸酯颗粒6份，酚醛树脂40份，邻苯二甲酸二酯2份，环烷酸铜6份，膨胀珍珠岩7份，石灰石8份，石墨烯10份，明胶6份；
所述保温材料通过以下步骤制得：
步骤（1）：按上述比例，称取聚碳酸酯颗粒、酚醛树脂、邻苯二甲酸二酯与石墨烯于粉碎机中粉碎，得到混合物A；
步骤（2）：将混合物A加入无水乙醇中，超声分散20min，然后转移至三颈烧瓶中，于105℃的水浴环境中，以400rpm的搅拌速率搅拌4小时，得混合物B；
步骤（3）将上述混合物B和环烷酸铜、膨胀珍珠岩、石灰石和明胶加入至反应釜中，调节温度至250℃反应6小时，制得保温材料。
所述石墨烯由氧化还原法或者高温还原法制得。
所述反应釜内部为真空条件。
实施例4
一种石墨烯改性的保温材料，按照重量分数计算，包括以下原料制成：聚碳酸酯颗粒10份，酚醛树脂20份，邻苯二甲酸二酯4份，环烷酸铜3份，膨胀珍珠岩12份，石灰石6份，石墨烯18份，明胶3份；硫酸铵0.8份；
所述保温材料通过以下步骤制得：
步骤（1）：按上述比例，称取聚碳酸酯颗粒、酚醛树脂、邻苯二甲酸二酯与石墨烯于粉碎机中粉碎，得到混合物A；
步骤（2）：将混合物A加入无水乙醇中，超声分散20min，然后转移至三颈烧瓶中，于105℃的水浴环境中，以400rpm的搅拌速率搅拌4小时，得混合物B；
步骤（3）将上述混合物B和环烷酸铜、膨胀珍珠岩、石灰石、硫酸铵和明胶加入至反应釜中，调节温度至200℃反应8小时，制得保温材料。
所述石墨烯由氧化还原法或者高温还原法制得。
所述反应釜内部为真空条件。
实施例5
一种石墨烯改性的保温材料，按照重量分数计算，包括以下原料制成：聚碳酸酯颗粒8份，酚醛树脂35份，邻苯二甲酸二酯3份，环烷酸铜5份，膨胀珍珠岩10份，石灰石7份，石墨烯15份，明胶5份；硫酸铵1.2份；
所述保温材料通过以下步骤制得：
步骤（1）：按上述比例，称取聚碳酸酯颗粒、酚醛树脂、邻苯二甲酸二酯与石墨烯于粉碎机中粉碎，得到混合物A；
步骤（2）：将混合物A加入无水乙醇中，超声分散20min，然后转移至三颈烧瓶中，于105℃的水浴环境中，以400rpm的搅拌速率搅拌4小时，得混合物B；
步骤（3）将上述混合物B和环烷酸铜、膨胀珍珠岩、石灰石、硫酸铵和明胶加入至反应釜中，调节温度至200℃反应8小时，制得保温材料。
所述石墨烯由氧化还原法或者高温还原法制得。
所述反应釜内部为真空条件。
总而言之，本发明提供一种具有高强度的保温材料，并且其抗压性高、抗渗性强；使用寿命长，导热系数低；制备工艺短、流程简单、易操作。

Claims (6)

1.一种石墨烯改性的保温材料，其特征在于，按照重量分数计算，包括以下原料制成：聚碳酸酯颗粒4-12份，酚醛树脂15-55份，邻苯二甲酸二酯1-5份，环烷酸铜2-8份，膨胀珍珠岩5-15份，石灰石4-10份，石墨烯8-22份，明胶2-8份；
所述保温材料通过以下步骤制得：
步骤（1）：按上述比例，称取聚碳酸酯颗粒、酚醛树脂、邻苯二甲酸二酯与石墨烯于粉碎机中粉碎，得到混合物A；
步骤（2）：将混合物A加入无水乙醇中，超声分散20min，然后转移至三颈烧瓶中，于70-105℃的水浴环境中，以260-400rpm的搅拌速率搅拌2-4小时，得混合物B；
步骤（3）将上述混合物B和环烷酸铜、膨胀珍珠岩、石灰石和明胶加入至反应釜中，调节温度至200-450℃反应4-8小时，制得保温材料。
2.根据权利要求1所述的石墨烯改性的保温材料，其特征在于，按照重量分数计算，包括以下原料制成：聚碳酸酯颗粒6-10份，酚醛树脂20-40份，邻苯二甲酸二酯2-4份，环烷酸铜3-6份，膨胀珍珠岩7-12份，石灰石6-8份，石墨烯10-18份，明胶3-6份。
3.根据权利要求1所述的石墨烯改性的保温材料，其特征在于，按照重量分数计算，包括以下原料制成：聚碳酸酯颗粒8份，酚醛树脂35份，邻苯二甲酸二酯3份，环烷酸铜5份，膨胀珍珠岩10份，石灰石7份，石墨烯15份，明胶5份。
4.根据权利要求1所述的石墨烯改性的保温材料，其特征在于，所述石墨烯由氧化还原法或者高温还原法制得。
5.根据权利要求1所述的石墨烯改性的保温材料，其特征在于，所述反应釜内部为真空条件。
6.根据权利要求1所述的石墨烯改性的保温材料，其特征在于，所述步骤（3）中还需要添加过硫酸铵0.8-1.2份。
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