CN106904932A

CN106904932A - 一种具有高抗压强度的复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN106904932A
Application number: CN201710115947.0A
Authority: CN
Inventors: 陈红嘉
Original assignee: Suzhou Dingyu Energy Efficient Equipment Co Ltd
Current assignee: Suzhou Dingyu Energy Efficient Equipment Co Ltd
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2017-06-30

Abstract

本发明公开了一种具有高抗压强度的复合材料及其制备方法，其以硅酸盐水泥、珍珠岩、羟乙基纤维素醚、陶瓷粉为主要成分，通过加入蛭石、聚四氟乙烯、月桂基二甲基氧化胺、三乙醇胺、邻羟甲基苯甲酸内酯、硅酸铝高温棉、聚丙烯纤维、氢化蓖麻油、硬脂酸锌、粘合剂、表面活性剂、蒸馏水，辅以球磨、真空搅拌、升温搅拌、压制成型等工艺，使得制备而成的复合材料抗压强度和粘结强度高，保温效果好，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

Description

一种具有高抗压强度的复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及节能保温材料技术领域，特别涉及一种具有高抗压强度的复合材料及其制备方法。

背景技术

目前在国际上，能源问题已成为一个突出的矛盾。我国因经济高速发展而使能源与环保问题的矛盾更加突出。我国目前是世界上最大的建筑市场，每年新增约有20亿m²建筑，其中95%以上是高能耗建筑，若不采取节能措施，到2020年全国能源将有50%消耗在建筑上，将给国家经济和能源带来巨大损失。

建筑节能的主要目的是降低能源消耗，同时减少环境污染。政府相继以法律及文件的形式出台了专项政策，大力推动建筑节能工作，建筑节能已成为我国能源可持续发展的战略决策。因此建筑节能必须与社会经济可持续发展、生态环境保护等协调发展，这就促使了人们对于建筑材料的保温隔热性能、实用价值、材料的稳定性和使用寿命、工艺技术的可靠性、生态环保性和可循环利用等方面进行重点研究和开发。

我国现阶段所使用的建筑节能保温材料主要有以下几类：（1）无机保温材料，以岩棉、玻璃棉和膨胀珍珠岩为主，是最先发展起来的保温材料，对建筑节能保温起到了积极的作用。无机保温材料耐酸碱、耐腐蚀、不开裂、不脱落、稳定性高，不存在老化问题，与建筑墙体同寿命。施工简便，适用范围广，适用于各种墙体基层材质和各种形状复杂墙体的保温。而且全封闭、无接缝、无空腔，没有冷热桥产生。不但可以做外墙外保温还可以做外墙内保温，或者外墙内外同时保温及屋顶的保温和地热的隔热层。防火阻燃安全性好，可广泛用于密集型住宅、公共建筑、大型公共场所、易燃易爆场所、对防火要求严格场所。还可作为防火隔离带施工，提高建筑防火标准。然而同时存在以下主要缺点：保温性能差、占地面积大；抗撞击和受压强度差；吸湿性大、环保性能差，在施工和应用中对人体有害。（2）聚氨酯PU硬泡节能保温材料，是目前无机和有机保温材料导热系数最低的一种材料。在达到同样隔热效果条件下，它使用的保温材料厚度最小。PU硬泡呈闭孔结构，闭孔率高达95%以上，具有优良的防水、隔汽性能，能阻隔水及水蒸气渗透使墙体保持一个良好的稳定绝热状态，这是目前其它保温材料不具备的优点。聚氨酯PU硬泡节能保温材料具有一定的韧性，不易产生开裂现象，耐冲击性能优良，具有较强的抵抗外力的能力。但是国内产品的环保、阻燃和消烟性能不过关，在燃烧时易产生大量浓烟，引起人员伤亡。国内的几起火灾使人们对聚氨酯硬泡节能保温材料的防火性能产生担忧，有些地方甚至规定不许在高层及公共场所建筑使用该材料。（3）聚苯乙烯泡沫保温材料，目前我国建筑节能有机发泡类保温材料有发泡聚苯板EPS、挤塑聚苯板XPS、喷涂聚氨酯SPU及聚苯颗粒等，辅助材料是聚合物粘结砂浆、界面处理剂或界面砂浆、专用膨胀螺钉、耐碱玻纤网和镀锌钢丝网等。塑料板材类保温材料的施工工艺一般是先粘后钉、界面处理或专用处理剂、贴网、抹抗裂砂浆等。有机保温材料具有重量轻、可加工性能好、致密性好、保温隔热效果好的特点。聚苯乙烯泡沫保温材料是一种热塑性材料，比无机保温材料性能更加优越，但在使用过程中逐渐暴露出它的一些缺点：聚苯乙烯保温材料有空腔结构，外界空气容易通过缝隙在空腔流动而影响保温效果；抗风揭性差：EPS抗拉强度在干燥状况下，仅为0.1 Mpa，浸水后的抗拉强度更低，因而EPS一般不用于高层建筑；聚苯乙烯保温材料要求存放40天后才能用于施工，在实际中很难做到，所以应用EPS保温的工程易出现裂缝、墙体透湿和返水现象。聚苯乙烯保温材料大都采用氟利昂发泡，易造成大气污染，遇火高温下产生熔滴，易发生二次燃烧且具有极快的火焰传播速度。因此公共场所和高层建筑采用此类保温材料必须谨慎。（4）复合型材料，指利用处理过的农作物秸杆、具有保温性能并经无害化处理的垃圾及通过发泡等技术手段生产的空心材料等。复合材料的保温隔热效果好，它具有无机材料的很多优点：防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、生态环保性好、保温层强度高、使用寿命长、施工难度小、工程成本低等优点，而且其原材料来源广泛、能耗低，可节约资源，提高资源的循环再利用率。但复合材料仍然处于研制开发阶段，没有市场化。此外，正在发展起来的新型保温材料如隔热涂料、防辐射涂料等，这些材料有一定的保温隔热效果，应用上也取得了一些进展，但其性能和应用上存在局限性：一是成本较高，二是涂层老化快，使用寿命有限。

综上所述，目前市场上的节能保温材料在使用效果上还存在着诸多欠缺，给上述材料的应用带来了诸多限制，使得建筑物整体无法达到理想的质量水准，同时也给建筑节能总体目标的实现带来了不小的挑战。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有高抗压强度的复合材料，通过采用特定的原料进行组合，配合特定的生产工艺，使得制备而成的复合材料抗压强度和粘结强度高，保温效果好，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有高抗压强度的复合材料，由下列重量份的原料制成：硅酸盐水泥35-45份、珍珠岩30-40份、羟乙基纤维素醚28-32份、陶瓷粉25-35份、蛭石18-20份、聚四氟乙烯12-16份、月桂基二甲基氧化胺10-15份、三乙醇胺8-10份、邻羟甲基苯甲酸内酯6-8份、硅酸铝高温棉6-8份、聚丙烯纤维4-6份、氢化蓖麻油2-4份、硬脂酸锌2-4份、粘合剂3-5份、表面活性剂3-5份、蒸馏水150份。

优选地，所述粘合剂选自磷酸二氢铝、乙烯丙烯共聚物、脲醛树脂中的任意一种。

优选地，所述表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、聚丙烯酰胺、甲基硅油中的任意一种。

所述的具有高抗压强度的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照所述重量份准确称取各原料；

（2）将硅酸盐水泥、珍珠岩、陶瓷粉、蛭石、硬脂酸锌共同置于球磨机中进行球磨处理，随后过250-350目筛，得初步混合料；

（3）将羟乙基纤维素醚、月桂基二甲基氧化胺、三乙醇胺、邻羟甲基苯甲酸内酯置于搅拌机中进行搅拌处理，搅拌速度为120-150 r/min，至原料完全混和均匀后，加入初步混合料和蒸馏水，抽真空条件下以180-220 r/min的速度搅拌15-20 min，得中间混合料；

（4）将中间混合料送入反应釜，调节反应釜内温度为110-120℃，再加入聚四氟乙烯、硅酸铝高温棉、聚丙烯纤维、氢化蓖麻油、粘合剂、表面活性剂，以120 -180 r/min的速度搅拌15-20 min，随后将反应釜内温度升至150-160℃，继续搅拌20-30 min，得最终混合料；

（5）将最终混合料送入模具成型机压制成型，压制温度为100-110℃，压制压力为13-15MPa，压制时间为3-4 h，压制后将成型材料冷却至室温，静置5 h，得成品材料。

优选地，所述步骤（2）中的球磨处理采用行星式球磨机，球磨机的转速为220-280r/min，球磨时间为1-2 h。

优选地，所述步骤（3）中，抽真空的真空度为0.02-0.06 MPa。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

（1）本发明的具有高抗压强度的复合材料以硅酸盐水泥、珍珠岩、羟乙基纤维素醚、陶瓷粉为主要成分，通过加入蛭石、聚四氟乙烯、月桂基二甲基氧化胺、三乙醇胺、邻羟甲基苯甲酸内酯、硅酸铝高温棉、聚丙烯纤维、氢化蓖麻油、硬脂酸锌、粘合剂、表面活性剂、蒸馏水，辅以球磨、真空搅拌、升温搅拌、压制成型等工艺，使得制备而成的复合材料抗压强度和粘结强度高，保温效果好，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

（2）本发明的具有高抗压强度的复合材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。

具体实施方式

下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

（1）按所述重量份准确称取硅酸盐水泥35份、珍珠岩30份、羟乙基纤维素醚28份、陶瓷粉25份、蛭石18份、聚四氟乙烯12份、月桂基二甲基氧化胺10份、三乙醇胺8份、邻羟甲基苯甲酸内酯6份、硅酸铝高温棉6份、聚丙烯纤维4份、氢化蓖麻油2份、硬脂酸锌2份、磷酸二氢铝3份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、蒸馏水150份；

（2）将硅酸盐水泥、珍珠岩、陶瓷粉、蛭石、硬脂酸锌共同置于行星式球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为220 r/min，球磨时间为1 h，随后过250目筛，得初步混合料；

（3）将羟乙基纤维素醚、月桂基二甲基氧化胺、三乙醇胺、邻羟甲基苯甲酸内酯置于搅拌机中进行搅拌处理，搅拌速度为120 r/min，至原料完全混和均匀后，加入初步混合料和蒸馏水，在真空度为0.02 MPa条件下以180 r/min的速度搅拌15 min，得中间混合料；

（4）将中间混合料送入反应釜，调节反应釜内温度为110℃，再加入聚四氟乙烯、硅酸铝高温棉、聚丙烯纤维、氢化蓖麻油、磷酸二氢铝、脂肪醇聚氧乙烯醚，以120 r/min的速度搅拌15 min，随后将反应釜内温度升至150℃，继续搅拌20 min，得最终混合料；

（5）将最终混合料送入模具成型机压制成型，压制温度为100℃，压制压力为13 MPa，压制时间为3 h，压制后将成型材料冷却至室温，静置5 h，得成品材料。

制得的具有高抗压强度的复合材料的性能测试结果如表1所示。

实施例2

（1）按所述重量份准确称取硅酸盐水泥40份、珍珠岩35份、羟乙基纤维素醚30份、陶瓷粉30份、蛭石19份、聚四氟乙烯14份、月桂基二甲基氧化胺13份、三乙醇胺9份、邻羟甲基苯甲酸内酯7份、硅酸铝高温棉7份、聚丙烯纤维5份、氢化蓖麻油3份、硬脂酸锌3份、乙烯丙烯共聚物4份、聚丙烯酰胺4份、蒸馏水150份；

（2）将硅酸盐水泥、珍珠岩、陶瓷粉、蛭石、硬脂酸锌共同置于行星式球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为250 r/min，球磨时间为1.5h，随后过300目筛，得初步混合料；

（3）将羟乙基纤维素醚、月桂基二甲基氧化胺、三乙醇胺、邻羟甲基苯甲酸内酯置于搅拌机中进行搅拌处理，搅拌速度为135 r/min，至原料完全混和均匀后，加入初步混合料和蒸馏水，在真空度为0.04 MPa条件下以200 r/min的速度搅拌17 min，得中间混合料；

（4）将中间混合料送入反应釜，调节反应釜内温度为115℃，再加入聚四氟乙烯、硅酸铝高温棉、聚丙烯纤维、氢化蓖麻油、乙烯丙烯共聚物、聚丙烯酰胺，以150 r/min的速度搅拌18 min，随后将反应釜内温度升至155℃，继续搅拌25min，得最终混合料；

（5）将最终混合料送入模具成型机压制成型，压制温度为105℃，压制压力为14 MPa，压制时间为3.5 h，压制后将成型材料冷却至室温，静置5 h，得成品材料。

实施例3

（1）按所述重量份准确称取硅酸盐水泥45份、珍珠岩40份、羟乙基纤维素醚32份、陶瓷粉35份、蛭石20份、聚四氟乙烯16份、月桂基二甲基氧化胺15份、三乙醇胺10份、邻羟甲基苯甲酸内酯8份、硅酸铝高温棉8份、聚丙烯纤维6份、氢化蓖麻油4份、硬脂酸锌4份、脲醛树脂5份、甲基硅油5份、蒸馏水150份；

（2）将硅酸盐水泥、珍珠岩、陶瓷粉、蛭石、硬脂酸锌共同置于行星式球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为280 r/min，球磨时间为2 h，随后过350目筛，得初步混合料；

（3）将羟乙基纤维素醚、月桂基二甲基氧化胺、三乙醇胺、邻羟甲基苯甲酸内酯置于搅拌机中进行搅拌处理，搅拌速度为150 r/min，至原料完全混和均匀后，加入初步混合料和蒸馏水，在真空度为0.06 MPa条件下以220 r/min的速度搅拌20 min，得中间混合料；

（4）将中间混合料送入反应釜，调节反应釜内温度为120℃，再加入聚四氟乙烯、硅酸铝高温棉、聚丙烯纤维、氢化蓖麻油、脲醛树脂、甲基硅油，以180 r/min的速度搅拌20 min，随后将反应釜内温度升至160℃，继续搅拌30 min，得最终混合料；

（5）将最终混合料送入模具成型机压制成型，压制温度为110℃，压制压力为15 MPa，压制时间为4 h，压制后将成型材料冷却至室温，静置5 h，得成品材料。

实施例4

（1）按所述重量份准确称取硅酸盐水泥45份、珍珠岩30份、羟乙基纤维素醚32份、陶瓷粉25份、蛭石20份、聚四氟乙烯12份、月桂基二甲基氧化胺15份、三乙醇胺8份、邻羟甲基苯甲酸内酯8份、硅酸铝高温棉6份、聚丙烯纤维6份、氢化蓖麻油2份、硬脂酸锌4份、脲醛树脂3份、聚丙烯酰胺5份、蒸馏水150份；

（2）将硅酸盐水泥、珍珠岩、陶瓷粉、蛭石、硬脂酸锌共同置于行星式球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为220 r/min，球磨时间为2 h，随后过250目筛，得初步混合料；

（3）将羟乙基纤维素醚、月桂基二甲基氧化胺、三乙醇胺、邻羟甲基苯甲酸内酯置于搅拌机中进行搅拌处理，搅拌速度为150 r/min，至原料完全混和均匀后，加入初步混合料和蒸馏水，在真空度为0.02 MPa条件下以220 r/min的速度搅拌15 min，得中间混合料；

（4）将中间混合料送入反应釜，调节反应釜内温度为120℃，再加入聚四氟乙烯、硅酸铝高温棉、聚丙烯纤维、氢化蓖麻油、脲醛树脂、聚丙烯酰胺，以120 r/min的速度搅拌20 min，随后将反应釜内温度升至150℃，继续搅拌30 min，得最终混合料；

（5）将最终混合料送入模具成型机压制成型，压制温度为100℃，压制压力为15 MPa，压制时间为3 h，压制后将成型材料冷却至室温，静置5 h，得成品材料。

对比例1

（1）按所述重量份准确称取硅酸盐水泥40份、珍珠岩35份、羟乙基纤维素醚30份、陶瓷粉30份、聚四氟乙烯14份、月桂基二甲基氧化胺13份、三乙醇胺9份、邻羟甲基苯甲酸内酯7份、硅酸铝高温棉7份、聚丙烯纤维5份、硬脂酸锌3份、乙烯丙烯共聚物4份、聚丙烯酰胺4份、蒸馏水150份；

（2）将硅酸盐水泥、珍珠岩、陶瓷粉、硬脂酸锌共同置于行星式球磨机中进行球磨处理，球磨机的转速为250 r/min，球磨时间为1.5h，随后过300目筛，得初步混合料；

（4）将中间混合料送入反应釜，调节反应釜内温度为115℃，再加入聚四氟乙烯、硅酸铝高温棉、聚丙烯纤维、乙烯丙烯共聚物、聚丙烯酰胺，以150 r/min的速度搅拌18 min，随后将反应釜内温度升至155℃，继续搅拌25min，得最终混合料；

对比例2

（1）按所述重量份准确称取硅酸盐水泥45份、珍珠岩30份、羟乙基纤维素醚32份、陶瓷粉25份、蛭石20份、聚四氟乙烯12份、月桂基二甲基氧化胺15份、邻羟甲基苯甲酸内酯8份、硅酸铝高温棉6份、氢化蓖麻油2份、硬脂酸锌4份、脲醛树脂3份、聚丙烯酰胺5份、蒸馏水150份；

（3）将羟乙基纤维素醚、月桂基二甲基氧化胺、邻羟甲基苯甲酸内酯置于搅拌机中进行搅拌处理，搅拌速度为150 r/min，至原料完全混和均匀后，加入初步混合料和蒸馏水，在真空度为0.02 MPa条件下以220 r/min的速度搅拌15 min，得中间混合料；

（4）将中间混合料送入反应釜，调节反应釜内温度为120℃，再加入聚四氟乙烯、硅酸铝高温棉、氢化蓖麻油、脲醛树脂、聚丙烯酰胺，以120 r/min的速度搅拌20 min，随后将反应釜内温度升至150℃，继续搅拌30 min，得最终混合料；

将实施例1-4和对比例1-2的具有高抗压强度的复合材料分别进行抗压强度、粘结强度、导热系数这几项性能测试。

表1

	抗压强度（MPa）	粘结强度（KPa）
				实施例1	1.64	82	0.018
实施例2	1.72	89	0.015
				实施例3	1.67	88	0.017
实施例4	1.70	81	0.015
				对比例1	1.26	64	0.026
对比例2	1.15	61	0.030

本发明的具有高抗压强度的复合材料以硅酸盐水泥、珍珠岩、羟乙基纤维素醚、陶瓷粉为主要成分，通过加入蛭石、聚四氟乙烯、月桂基二甲基氧化胺、三乙醇胺、邻羟甲基苯甲酸内酯、硅酸铝高温棉、聚丙烯纤维、氢化蓖麻油、硬脂酸锌、粘合剂、表面活性剂、蒸馏水，辅以球磨、真空搅拌、升温搅拌、压制成型等工艺，使得制备而成的复合材料抗压强度和粘结强度高，保温效果好，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的一种具有高抗压强度的复合材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种具有高抗压强度的复合材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：硅酸盐水泥35-45份、珍珠岩30-40份、羟乙基纤维素醚28-32份、陶瓷粉25-35份、蛭石18-20份、聚四氟乙烯12-16份、月桂基二甲基氧化胺10-15份、三乙醇胺8-10份、邻羟甲基苯甲酸内酯6-8份、硅酸铝高温棉6-8份、聚丙烯纤维4-6份、氢化蓖麻油2-4份、硬脂酸锌2-4份、粘合剂3-5份、表面活性剂3-5份、蒸馏水150份。

2.根据权利要求1所述的具有高抗压强度的复合材料，其特征在于：所述粘合剂选自磷酸二氢铝、乙烯丙烯共聚物、脲醛树脂中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的具有高抗压强度的复合材料，其特征在于：所述表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、聚丙烯酰胺、甲基硅油中的任意一种。

4.根据权利要求1-3任一所述的具有高抗压强度的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按照所述重量份准确称取各原料；

5.根据权利要求4所述的具有高抗压强度的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的球磨处理采用行星式球磨机，球磨机的转速为220-280 r/min，球磨时间为1-2h。

6.根据权利要求4所述的具有高抗压强度的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，抽真空的真空度为0.02-0.06 MPa。