CN107266115A - 一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板及其制备方法，由气凝胶泡沫混凝土、过渡层和饰面层组成，所述气凝胶泡沫混凝土由气凝胶粉体和泡沫混凝土构成，所述气凝胶粉体由内部疏水层和表面亲水层构成，所述表面亲水层厚度为0.1~100μm；其制备方法主要包括以下步骤：气凝胶粉体改性步骤，干混‑湿混步骤，发泡步骤，成型步骤，养护步骤，涂抹过渡层步骤，制作饰面层步骤。本发明的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板具有低密度、低导热系数、低吸水率、隔音、保温装饰防火一体化等优异性能，减少施工工序，降低工程造价，解决施工质量难以控制问题，应用前景广泛。

Description

一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑保温防火材料的制备方法，尤其涉及一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板及其制备方法，属于轻质、绝热、防火、隔音材料等领域。
背景技术
随着社会的进步，能源危机、环境恶化等问题日趋严重。2006年，《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》首次提出“节能减排”概念，提出了“十一五”期间（2006-2010年）单位国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。“节能”促进“减排”，在国内生产总能耗中，建筑能耗占33%，建筑节能是我国节能减排事业的重中之重。据统计，墙体结构的热损失相对最高，对墙体采取保温隔热措施是建筑节能的关键步骤。
常用的墙体保温材料有发泡聚苯乙烯、发泡聚氨酯、岩棉、保温砂浆、发泡玻璃、传统泡沫混凝土等。发泡聚苯乙烯和发泡聚氨酯隔热性能优异，但是其遇火易燃、产生窒息性烟雾，严重威胁业主安全；岩棉隔热性能优异，但遇水失效，并且施工难度大；保温砂浆防火性能好，但是导热系数相对较高；发泡玻璃容易掉渣，成本较高，影响其工程应用。
与现有保温材料相比，泡沫混凝土属于A级保温材料，且具有强度高、成本低等优势，但是，其隔热保温性能不及有机泡沫保温材料。因此，进一步提高泡沫混凝土的保温隔热性能具有重要意义。
气凝胶是一种具有三维网络骨架结构和纳米级孔洞的轻质无机固体材料，具有极高的孔隙率、比表面积，极低的密度和固含量，化学惰性和不燃性，表现出优异的轻质、保温隔热、防火、隔音、减震吸能等特性，导热系数可低至0.013W/m·K。因此，若将气凝胶添加到泡沫混凝土中有望突破制约进一步提高泡沫混凝土隔热保温性能的瓶颈。
然而，在研发带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板中遇到以下技术瓶颈：（1）由于气凝胶粉体与混凝土密度差异大，在混合过程中，二者之间极易出现相分离现象，导致气凝胶很难均匀分布在混凝土体系中，造成泡沫混凝土力学性能严重下降，且保温性能提高不明显；（2）在泡沫混凝土制备过程中，气凝胶纳米多孔结构极易被混凝土中的水和水泥原料中的添加剂等破坏，失去气凝胶因纳米多孔结构特征带来的优异的绝热性能；（3）气凝胶与胶凝材料之间常常因为界面强度低，导致泡沫混凝土力学性能显著降低，且容易导致气凝胶粉体从混凝土基体中脱落，严重影响泡沫混凝土的工程应用；（4）气凝胶泡沫混凝土板与饰面层之间界面强度较低，饰面层易出现空鼓、开裂、脱落等现象。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板及其制备方法。
一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板，由气凝胶泡沫混凝土、过渡层和饰面层组成，所述气凝胶泡沫混凝土由气凝胶粉体和泡沫混凝土构成，所述气凝胶粉体由内部疏水层和表面亲水层构成，所述表面亲水层厚度为0.1~100μm。
在其中一个实施例中，所述过渡层为抹面砂浆层、抗裂砂浆层、网格布、粘结砂浆层中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述饰面层为高强无机板抛光打磨仿石材饰面、氟碳金属漆层、彩色砂浆层、水包水乳胶漆层、真石漆层、瓷砖、大理石、铝板中的一种。
一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的制备方法，包括以下步骤：
（1）气凝胶粉体改性；
（2）将步骤（1）得到的气凝胶粉体与胶凝材料干混，然后加水湿混；
（3）将步骤（2）得到的湿混合料与发泡剂混合，搅拌；
（4）将步骤（3）得到的气凝胶泡沫混凝土成型；
（5）对步骤（4）的气凝胶泡沫混凝土板养护；
（6）在步骤（5）的气凝胶泡沫混凝土板上涂抹过渡层；
（7）在步骤（6）的过渡层上制作饰面层。
在其中一个实施例中，所述步骤（1）包括疏水改性步骤；所述疏水改性为在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性；所述疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述步骤（1）还包括表面亲水改性步骤；所述表面亲水改性为采用表面亲水改性溶液对疏水气凝胶粉体表面进行改性；所述表面亲水改性溶液是表面活性剂和低表面张力溶剂的水溶液或低表面张力溶剂的水溶液；所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种或多种；所述阴离子型表面活性剂为脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、甘油脂肪酸酯硫酸盐、硫酸化蓖麻酸盐、环烷硫酸盐、脂肪酰胺烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪酸甲酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐中的一种或多种；所述阳离子型表面活性剂为脂肪族铵盐；所述两性表面活性剂为烷基氨基酸、羧酸基甜菜碱、磺基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱、烷基羟基氧化胺中的一种或多种；所述非离子型表面活性剂为脂肪族聚酯、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烯加成物、失水山梨醇酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基酯酰胺中的一种或多种；所述低表面张力溶剂为丙酮、正己烷、正戊烷、正庚烷、乙醇、异丙醇、叔丁醇、丙二醇、甘油中的一种或多种混合物；所述表面亲水改性步骤中，还包括外加物理场作用步骤；所述外加物理场作用步骤为远红外辐射、搅拌、超声波处理、球磨中的一种。
在其中一个实施例中，所述步骤（1）还包括干燥处理步骤；所述干燥处理步骤为远红外干燥、喷雾干燥、微波干燥、常压干燥、超临界干燥、亚临界干燥、冷冻干燥中的一种。
在其中一个实施例中，所述步骤（2）和/或步骤（3）中还可以加入相变储能材料、轻骨料、掺合料、纤维、阻燃剂、木粉、外加剂中的一种或多种；所述相变储能材料为微胶囊包覆的无机水和盐、高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸中的一种或多种；所述轻骨料为陶粒、炉渣、膨胀蛭石、火山石、膨胀珍珠岩、玻化微珠、轻砂、聚氨酯泡沫颗粒、聚苯乙烯泡沫颗粒的一种或多种；所述掺和料为增钙粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磷渣粉中的一种或多种；所述纤维为聚苯乙烯纤维、聚丙烯纤维、木质素纤维、耐碱玻璃纤维、钢纤维中的一种或多种；所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种；所述外加剂为所述表面活性剂、减水剂、憎水剂、促凝剂、缓凝剂、增稠剂、稳泡剂、防腐剂中的一种或多种；所述减水剂为聚羧酸类减水剂、木质素磺酸钠盐减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂中的一种或多种；所述憎水剂为硬磺酸盐憎水剂、有机硅憎水剂中的一种或多种；所述促凝剂为硅酸钠、硫酸铝、硝酸钠、硝酸钙、硫酸钠、碳酸钠、碳酸锂中的一种或多种；所述缓凝剂为柠檬酸、多聚磷酸钠、骨胶蛋白质、硼砂中的一种或多种；所述增稠剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、白炭黑、淀粉中的一种或多种；所述稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硅树脂聚醚乳液、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺中的一种或多种；所述防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、1,3,5-三(2-羟乙基)均三嗪、六氢-1,3,5-三乙基-三嗪中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氯氧镁水泥、石膏、石灰、水玻璃、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂中的一种或多种；所述发泡剂为松香类发泡剂、合成类表面活性剂发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂、双氧水发泡剂、碳酸氢铵发泡剂、偶氮二甲酰胺发泡剂、铝粉发泡剂中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述步骤（4）中的成型为浇筑成型和/或切割成型。
在其中一个实施例中，所述步骤（5）中的养护为自然养护、蒸汽养护、蒸压养护中的一种。
上述带装饰面的气凝胶保温防火板具有低密度、低导热系数、低吸水率、隔音、保温装饰防火一体化等优异性能，减少施工工序，降低工程造价，解决施工质量难以控制问题，可以广泛适用于绿色建筑和超低能耗以及近零能耗建筑的外墙、自保温墙体、楼层隔板等领域。
附图说明
图1为本发明一种带装饰面的气凝胶保温防火板的结构示意图。
图中1为气凝胶泡沫混凝土保温层，2为过渡层，3为饰面层。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的一种实施例，由气凝胶泡沫混凝土、过渡层和饰面层组成，所述气凝胶泡沫混凝土由气凝胶粉体和泡沫混凝土构成，所述气凝胶粉体在所述泡沫混凝土中为纳米多孔结构。
如此，本发明将气凝胶粉体与泡沫混凝土复配，使得气凝胶粉体在泡沫混凝土中均匀分布，气凝胶粉体仍保持纳米多孔结构；与市场上现有泡沫混凝土板相比，本发明的气凝胶泡沫混凝土保温防火板具有优异的外观、力学性能和保温隔热性能，可广泛适用于绿色建筑和超低能耗以及近零能耗建筑的外墙、自保温墙体、楼层隔板等领域。
本实施例中，所述过渡层为抹面砂浆层、抗裂砂浆层、网格布、粘结砂浆层中的一种或多种。
如此，显著提高气凝胶泡沫混凝土的抗弯强度和抗压强度，提高气凝胶泡沫混凝土与饰面层的粘结强度，避免饰面层在使用过程中出现空鼓、开裂、脱落等问题。
本实施例中，所述饰面层为高强无机板抛光打磨仿石材饰面、氟碳金属漆层、彩色砂浆层、水包水乳胶漆层、真石漆层、瓷砖、大理石、铝板中的一种。
如此，在材料出厂前制作饰面层，减少现场施工工序，降低工程造价，避免因现场工人施工差异性造成工程质量差等问题，并且根据需求选用适合的饰面层。
一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的制备方法，包括以下步骤：
（1）气凝胶粉体改性；
（2）将步骤（1）得到的气凝胶粉体与胶凝材料干混，然后加水湿混；
（3）将步骤（2）得到的湿混合料与发泡剂混合，搅拌；
（4）将步骤（3）得到的气凝胶泡沫混凝土成型；
（5）对步骤（4）的气凝胶泡沫混凝土板1养护；
（6）在步骤（5）的气凝胶泡沫混凝土板上涂抹过渡层2；
（7）在步骤（6）的过渡层上制作饰面层3。
此外，粒径为1~10000μm的气凝胶粉体均适用于本发明。
此外，本发明步骤（2）还可以为将胶凝材料干混，然后加水湿混，湿混时加入步骤（1）得到的气凝胶粉体。
此外，气凝胶泡沫混凝土保温板与饰面层之间还可以通过锚固方式连接。
如此，本发明的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的制备方法具有工艺简单、工艺周期短、利废环保等优势，适合工业化生产。
本实施例中，所述步骤（1）包括疏水改性步骤；所述疏水改性步骤为在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性；所述疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
如此，由于现有气凝胶制备方法中，前躯体、置换溶剂和干燥工艺对气凝胶的疏水性有极大的影响，如果气凝胶的表面与水的接触角大于90°，可以不预先进行疏水改性，直接进行表面亲水改性；如果气凝胶的表面与水的接触角小于90°，则需要预先进行疏水改性；在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性，除了显著提高气凝胶粉体的改性效果，确保后续亲水改性时内部纳米多孔结构不被破坏外，还显著提高改性效率和生产效率，降低生产成本。
本实施例中，所述步骤（1）还包括表面亲水改性步骤；所述表面亲水改性步骤为采用表面亲水改性溶液对疏水气凝胶粉体表面进行改性；所述表面亲水改性溶液是表面活性剂和低表面张力溶剂的水溶液或低表面张力溶剂的水溶液；所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种或多种；所述阴离子型表面活性剂为脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、甘油脂肪酸酯硫酸盐、硫酸化蓖麻酸盐、环烷硫酸盐、脂肪酰胺烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪酸甲酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐中的一种或多种；所述阳离子型表面活性剂为脂肪族铵盐；所述两性表面活性剂为烷基氨基酸、羧酸基甜菜碱、磺基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱、烷基羟基氧化胺中的一种或多种；所述非离子型表面活性剂为脂肪族聚酯、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烯加成物、失水山梨醇酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基酯酰胺中的一种或多种；所述低表面张力溶剂为丙酮、正己烷、正戊烷、正庚烷、乙醇、异丙醇、叔丁醇、丙二醇、甘油中的一种或多种；所述表面亲水改性步骤中，还包括外加物理场作用步骤；所述外加物理场作用步骤为远红外辐射、搅拌、超声波处理、球磨中的一种。
如此，采用表面活性剂和低表面张力溶剂的水溶液或低表面张力溶剂的水溶液，在对疏水气凝胶粉体表面进行亲水改性处理过程中具有表面协同亲水改性效应，可显著提高表面亲水改性溶液在气凝胶粉体表面的润湿扩展速率，同时显著减缓向气凝胶粉体内部的润湿扩展，通过调控改性溶液的用量，可以精确地实现对气凝胶粉体表面亲水层厚度的调控，低表面张力溶剂不仅与水以及表面活性剂具有表面协同亲水改性效应，而且可以大大地降低进入气凝胶粉体表层纳米孔中的亲水改性溶液的毛细管力，很容易通过干燥工艺将气凝胶粉体表层纳米孔中的亲水改性溶液蒸发出来，而不破坏其纳米多孔结构，使得气凝胶粉体呈现内部疏水、表面亲水、表面亲水层仍保留纳米多孔结构且表面亲水层厚度为0.1~100μm的结构特征，与胶凝材料之间具有良好的界面结合；外加物理场作用可以显著提高表面亲水改性溶液的活性以及与气凝胶粉体的接触几率，降低表面活性剂用量，提高气凝胶粉体的表面亲水改性速率，降低成本，提高生产效率。
本实施例中，所述步骤（1）还包括干燥处理步骤；所述干燥处理步骤为远红外干燥、喷雾干燥、微波干燥、常压干燥、超临界干燥、亚临界干燥、冷冻干燥中的一种。
如此，如果亲水改性后的气凝胶粉体与胶凝材料复合时，表层残余的亲水改性溶液会影响界面结合，需预先干燥处理；利用上述干燥工艺，在确保气凝胶粉体表层纳米孔结构不被破坏的前提下，将气凝胶粉体表层纳米孔中残余的表面亲水改性溶液蒸发出来，提高气凝胶粉体与胶凝材料之间的界面结合强度。
本实施例中，所述步骤（2）和/或步骤（3）中还可以加入相变储能材料、轻骨料、掺合料、纤维、阻燃剂、木粉、外加剂中的一种或多种；所述相变储能材料为微胶囊包覆的无机水和盐、高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸中的一种或多种；所述轻骨料为陶粒、炉渣、膨胀蛭石、火山石、膨胀珍珠岩、玻化微珠、轻砂、聚氨酯泡沫颗粒、聚苯乙烯泡沫颗粒的一种或多种；所述掺和料为增钙粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磷渣粉中的一种或多种；所述纤维为聚苯乙烯纤维、聚丙烯纤维、木质素纤维、耐碱玻璃纤维、钢纤维中的一种或多种；所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种；所述外加剂为所述表面活性剂、减水剂、憎水剂、促凝剂、缓凝剂、增稠剂、稳泡剂、防腐剂中的一种或多种；所述减水剂为聚羧酸类减水剂、木质素磺酸钠盐减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂中的一种或多种；所述憎水剂为硬磺酸盐憎水剂、有机硅憎水剂中的一种或多种；所述促凝剂为硅酸钠、硫酸铝、硝酸钠、硝酸钙、硫酸钠、碳酸钠、碳酸锂中的一种或多种；所述缓凝剂为柠檬酸、多聚磷酸钠、骨胶蛋白质、硼砂中的一种或多种；所述增稠剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、白炭黑、淀粉中的一种或多种；所述稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硅树脂聚醚乳液、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺中的一种或多种；所述防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、1,3,5-三(2-羟乙基)均三嗪、六氢-1,3,5-三乙基-三嗪中的一种或多种。
如此，相变储能材料可以通过相变吸收或释放大量热能，具有储能作用，本发明的气凝胶泡沫混凝土用于建筑物墙体，可以调节建筑室内温度，提高建筑舒适度，节约能源，并且，加入相变储能材料可以提高本发明的气凝胶泡沫混凝土的抗冻融性能；轻骨料具有低的密度、高的抗压强度、良好的绝热性能，添加轻骨料可以提高气凝胶泡沫混凝土力学性能、绝热性能，不明显增加或降低其密度；使用掺合料可以提高混凝土的和易性、黏聚性，降低混凝土的塌落度，有利于气凝胶泡沫混凝土的孔径分布均匀，进而提高气凝胶泡沫混凝土的力学性能和绝热性能；并且，使用掺合料有利于工业废料的使用，降低气凝胶泡沫混凝土的成本，节能利废；添加纤维可以提高气凝胶泡沫混凝土的抗折等力学性能；添加阻燃剂可以提高本发明的气凝胶泡沫混凝土的防火等级，由于氢氧化镁、氢氧化铝等阻燃剂遇火发生脱水吸热反应，延长基体温度升高的速率；添加木粉可以提高气凝胶泡沫混凝土与锚固件、螺钉之间的强度；添加表面活性剂可以提高胶凝材料对纤维、轻骨料等表面的润湿效率，进而提高胶凝材料与纤维、胶凝材料与轻骨料之间的界面结合强度；添加减水剂可以改善混凝土流动性和坍塌度，降低用水量，提高气凝胶泡沫混凝土的力学性能；添加憎水剂可以显著降低气凝胶泡沫混凝土、特别是具有通孔结构的气凝胶泡沫混凝土的吸水率，提高气凝胶泡沫混凝土的抗冻融性和耐候性；添加促凝剂加速胶凝材料的固化速率，可以降低气凝胶泡沫混凝土的初凝时间，减少气凝胶泡沫混凝土孔径，使得气凝胶泡沫混凝土孔径分布均匀，提高气凝胶泡沫混凝土力学性能和绝热性能；添加缓凝剂可以减缓胶凝材料的固化速率，当使用石膏时，由于石膏固化速率过快，需要添加缓凝剂调节硬化时间；添加增稠剂可以增加混凝土粘度，提高泡沫混凝土泡孔的稳定性和孔隙率，使得气凝胶泡沫混凝土泡孔的形状多为规则的球型，进而提高气凝胶泡沫混凝土的力学性能和绝热性能；添加稳泡剂可以提高气凝胶泡沫混凝土的泡孔稳定性和孔隙率，进而提高气凝胶泡沫混凝土的力学性能和绝热性能；添加防腐剂可以避免气凝胶泡沫混凝土发生霉变，提高其使用寿命和耐久性；本发明采用干混-湿混的两步混合工艺，解决因气凝胶粉体与其他材料的比重差大混合时引起分层，实现改性气凝胶粉体在混凝土中的均匀混合，同时减少气凝胶粉体对发泡过程的影响，有利于控制发泡质量，实现低的导热系数。
本实施例中，所述胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氯氧镁水泥、石膏、石灰、水玻璃、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂中的一种或多种；所述发泡剂为松香类发泡剂、合成类表面活性剂发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂、双氧水发泡剂、碳酸氢铵发泡剂、偶氮二甲酰胺发泡剂、铝粉发泡剂中的一种或多种。
如此，发泡剂类型对气凝胶泡沫混凝土的孔型、孔径分布、吸水率、保温性能有较大影响，本发明既可以通过物理发泡方式制备气凝胶泡沫混凝土，也可以通过化学发泡方式制备气凝胶发泡混凝土，本发明制得的气凝胶泡沫混凝土或发泡混凝土具有优异保温隔热、隔音、防火性能。
本实施例中，所述步骤（4）中的成型为浇筑成型和/或切割成型。
本实施例中，所述步骤（5）中的养护为自然养护、蒸汽养护、蒸压养护中的一种。
如此，提高气凝胶泡沫混凝土保温防火板的力学性能。
上述带装饰面的气凝胶保温防火板具有低密度、低导热系数、低吸水率、隔音、保温装饰防火一体化等优异性能，减少施工工序，降低工程造价，解决施工质量难以控制问题，可以广泛适用于绿色建筑和超低能耗以及近零能耗建筑的外墙、自保温墙体、楼层隔板等领域。
下面为具体实施例部分。
实施例1
采用以下步骤制备带装饰面的SiO2气凝胶泡沫混凝土保温防火板：
（1）使用接触角测量仪检测待用的SiO2气凝胶表面与水的接触角，检测结果为40°，然后将粒径为1.1mm的SiO2气凝胶粉体放置于真空加热炉中，用容器将称量后的六甲基二硅氮烷放置于真空加热炉中，加热气化，疏水改性1h，得到疏水SiO2气凝胶，用接触角测量仪检测疏水SiO2气凝胶表面与水的接触角，检测结果为135°；
（2）在室温下，按质量比1:0.5:20称取烷基苯磺酸钠、正己烷以及去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；
（3）按疏水SiO2气凝胶和表面亲水改性溶液体积比2:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水SiO2气凝胶放入由过滤网制成的盛具中，一同浸入表面亲水改性溶液中，1min后取出；
（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的气凝胶放置于远红外干燥炉中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，即得内部疏水、表面亲水且亲水层厚度为99.5μm的气凝胶粉体；
（5）干混，按配比依次称取步骤（4）制得的改性SiO2气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、半水石膏、陶粒、可再分散乳胶粉、羟甲基纤维素、聚羧酸类减水剂、柠檬酸钠，进行干法混合，得到干混合料；
（6）湿混，将步骤（5）得到的干混合料加水进行湿法混合，得到湿混合料；
（7）泡沫体制备，使用发泡机对含有动物蛋白发泡剂的水溶液发泡，动物蛋白发泡剂与水的体积比为1:30，制得泡沫体；
（8）发泡，将步骤（6）得到的湿混合料与泡沫体混合，机械搅拌1min，转速为1500转/min，即得气凝胶泡沫混凝土，自然养护7d；
（9）在气凝胶泡沫混凝土板上涂抹抹面砂浆，待抹面砂浆具有强度后涂抹抗裂砂浆，然后放置耐碱玻纤网格布，待抗裂砂浆具有强度后，涂抹粘结胶浆，然后放置大理石饰面层，养护28d，得到带大理石装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板。表1为本实施例的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的性能指标。
表1 本实施例的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的性能指标
实施例2
采用以下步骤制备带装饰面的SiO2气凝胶泡沫混凝土保温防火板：
（1）使用接触角测量仪检测待用的粒径为55μm的SiO2气凝胶表面与水的接触角，检测结果为126°，则该SiO2气凝胶具有疏水性；
（2）在室温下，按质量比1:0.2:0.8:120称取烷基苯磺酸钠、正己烷、丙酮以及去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；
（3）按疏水SiO2气凝胶和表面亲水改性溶液体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水SiO2气凝胶放入由过滤网制成的盛具中，一同浸入表面亲水改性溶液中，5min后取出；
（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的气凝胶放置于远红外干燥炉中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，即得内部疏水、表面亲水且亲水层厚度为8.7μm的气凝胶粉体；
（5）干混，按配比依次称取步骤（4）制得的改性SiO2气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、陶粒、可再分散乳胶粉、羟甲基纤维素、聚羧酸类减水剂、硫酸钠，进行干法混合，得到干混合料；
（6）湿混，将步骤（5）得到的干混合料加水进行湿法混合，得到湿混合料；
（7）泡沫体制备，使用发泡机对含有植物蛋白发泡剂的水溶液发泡，水与植物蛋白发泡剂的质量比为40:1，制得泡沫体；
（8）发泡，将步骤（6）得到的湿混合料与泡沫体混合，机械搅拌1min，转速为1500转/min，即得气凝胶泡沫混凝土，自然养护7d；
（9）在气凝胶泡沫混凝土板上涂抹抹面砂浆，待抹面砂浆具有强度后涂抹抗裂砂浆，然后放置耐碱玻纤网格布，待抗裂砂浆具有强度后，涂抹粘结胶浆，然后放置铝板饰面层，养护，得到带铝板装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板。表2为本实施例的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的性能指标。
表2 本实施例的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的性能指标
实施例3
采用以下步骤制备带装饰面的SiO2气凝胶泡沫混凝土保温防火板：
（1）使用接触角测量仪检测待用的SiO2气凝胶表面与水的接触角，检测结果为30°，然后将粒径为3mm的SiO2气凝胶粉体放置于真空加热炉中，用容器将称量后的六甲基二硅氮烷放置于真空加热炉中，加热气化，疏水改性1h，得到疏水SiO2气凝胶，用接触角测量仪检测疏水SiO2气凝胶表面与水的接触角，检测结果为131°；
（2）在室温下，按质量比1:1:1000称取异丙醇、正己烷以及去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；
（3）按疏水SiO2气凝胶和表面亲水改性溶液体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水SiO2气凝胶放入由过滤网制成的盛具中，一同浸入表面亲水改性溶液中，10min后取出；
（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的气凝胶放置于远红外干燥炉中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，即得内部疏水、表面亲水且亲水层厚度为0.1μm的气凝胶粉体；
（5）干混，按配比依次称取步骤（4）制得的改性SiO2气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、陶粒、可再分散乳胶粉、羟甲基纤维素、聚羧酸类减水剂、硫酸钠，进行干法混合，得到干混合料；
（6）湿混，将步骤（5）得到的干混合料加水进行湿法混合，得到湿混合料；
（7）发泡，将步骤（6）得到的湿混合料与铝粉发泡剂混合，搅拌，发泡，即得气凝胶泡沫混凝土，自然养护10d；
（8）在气凝胶泡沫混凝土板上涂抹抹面砂浆，待抹面砂浆具有强度后涂抹抗裂砂浆，然后放置耐碱玻纤网格布，待抗裂砂浆具有强度后，涂抹真石漆，养护，得到带真石漆装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板。表3为本实施例的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的性能指标。
表3 本实施例的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的性能指标
实施例4
采用以下步骤制备带装饰面的SiO2气凝胶泡沫混凝土保温防火板：
（1）使用接触角测量仪检测待处理的粒径为77μm的 SiO2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为140°，则该SiO2气凝胶粉体具有疏水性；
（2）在室温下，按质量比1:150称取丙酮和去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；
（3）按疏水SiO2气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水SiO2气凝胶粉体与表面亲水改性溶液混合，球磨处理25min后，取出过滤；
（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的SiO2气凝胶粉体放置于鼓风干燥箱中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对SiO2气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为6.9μm；
（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性SiO2气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、粉煤灰、陶粒、可再分散乳胶粉、羟乙基纤维素、聚羧酸类减水剂、硫酸钠，进行干法混合，得到干混合料；
（6）将步骤（5）得到的干混合料加水进行湿法混合，得到湿混合料；
（7）将步骤（6）得到的湿混合料与双氧水发泡剂混合，机械搅拌5min，发泡，即得SiO2气凝胶泡沫混凝土，自然养护7d；
（8）在气凝胶泡沫混凝土板上涂抹抹面砂浆，待抹面砂浆具有强度后涂抹抗裂砂浆，然后放置耐碱玻纤网格布，待抗裂砂浆具有强度后，涂抹水包水涂料，干燥后，继续养护15d，得到带装饰面的SiO2气凝胶泡沫混凝土保温防火板。表4为本实施例的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的性能指标。
表4 本实施例的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的性能指标
实施例5
采用以下步骤制备带装饰面的SiO2气凝胶泡沫混凝土保温防火板：
（1）使用接触角测量仪检测待处理的SiO2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为31°，然后将粒径为22μm的SiO2气凝胶粉体放置于真空加热炉中，用容器将称量后的六甲基二硅氮烷放置于真空加热炉中，加热气化，疏水改性2.5h，得到疏水SiO2气凝胶粉体，用接触角测量仪检测疏水SiO2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为150°；
（2）在室温下，按质量比1:0.5:1000称取正己烷、甘油以及去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；
（3）按疏水SiO2气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水SiO2气凝胶粉体放入由过滤网制成的盛具中，一同浸入表面亲水改性溶液中，1min后取出；
（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的SiO2气凝胶板材放置于远红外干燥炉中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对SiO2气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为2.2μm；
（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性SiO2气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、半水石膏、聚羧酸类减水剂、柠檬酸钠、氢氧化镁、微胶囊包覆十八烷，进行干法混合，得到干混合料；
（6）将步骤（5）得到的干混合料加水和丙烯酸乳液进行湿法混合，得到湿混合料；
（7）泡沫体制备，使用发泡机对由发泡剂、丙烯酸乳液和水组成的发泡剂溶液发泡，动物蛋白发泡剂和水的体积比为1:0.05:80，制得泡沫体；
（8）将步骤（6）得到的湿混合料与泡沫体混合，机械搅拌1min，即得SiO2气凝胶泡沫混凝土，自然养护7d；
（9）在气凝胶泡沫混凝土板上涂抹抹面砂浆，待抹面砂浆具有强度后涂抹抗裂砂浆，然后放置耐碱玻纤网格布，待抗裂砂浆具有强度后，涂抹水包水涂料，干燥后，继续养护15d，得到带装饰面的SiO2气凝胶泡沫混凝土保温防火板。表5为本实施例的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的性能指标。
表5 本实施例的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的性能指标
实施例6
采用以下步骤制备带装饰面的SiO2气凝胶泡沫混凝土保温防火板：
（1）使用接触角测量仪检测待处理的粒径为177μm的 SiO2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为141°，则该SiO2气凝胶粉体具有疏水性；
（2）在室温下，按质量比1:100称取丙酮和去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；
（3）按疏水SiO2气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水SiO2气凝胶粉体与表面亲水改性溶液混合，球磨处理25min后，取出过滤；
（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的SiO2气凝胶粉体放置于鼓风干燥箱中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对SiO2气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为6.5μm；
（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性SiO2气凝胶粉体、粉煤灰、可再分散乳胶粉、羟乙基纤维素、聚羧酸类减水剂、聚丙烯纤维，进行干法混合，得到干混合料；
（6）将步骤（5）得到的干混合料加水玻璃和水进行湿法混合，得到湿混合料；
（7）将步骤（6）得到的湿混合料与铝粉发泡剂混合，机械搅拌5min，发泡，即得SiO2气凝胶泡沫混凝土，自然养护7d；
（8）在气凝胶泡沫混凝土板上涂抹抹面砂浆，待抹面砂浆具有强度后涂抹抗裂砂浆，然后放置耐碱玻纤网格布和锚固件，待抗裂砂浆具有强度后，涂抹粘结胶浆，然后放置大理石饰面层，将大理石饰面层与气凝胶泡沫混凝土板锚固粘结在一起，养护28d，得到带大理石装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板。表6为本实施例的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的性能指标。
表6 本实施例的带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的性能指标
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板，其特征在于，由气凝胶泡沫混凝土、过渡层和饰面层组成，所述气凝胶泡沫混凝土由气凝胶粉体和泡沫混凝土构成，所述气凝胶粉体由内部疏水层和表面亲水层构成，所述表面亲水层厚度为0.1~100μm。
2.根据权利要求1所述一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板，其特征在于，所述过渡层为抹面砂浆层、抗裂砂浆层、网格布、粘结砂浆层中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板，其特征在于，所述饰面层为高强无机板抛光打磨仿石材饰面、氟碳金属漆层、彩色砂浆层、水包水乳胶漆层、真石漆层、瓷砖、大理石、铝板中的一种。
4.一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）气凝胶粉体改性；
（2）将步骤（1）得到的气凝胶粉体与胶凝材料干混，然后加水湿混；
（3）将步骤（2）得到的湿混合料与发泡剂混合，搅拌；
（4）将步骤（3）得到的气凝胶泡沫混凝土成型；
（5）对步骤（4）的气凝胶泡沫混凝土板养护；
（6）在步骤（5）的气凝胶泡沫混凝土板上涂抹过渡层；
（7）在步骤（6）的过渡层上制作饰面层。
5.根据权利要求4所述一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）包括疏水改性步骤；所述疏水改性步骤为在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性；所述疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）还包括表面亲水改性步骤；所述表面亲水改性步骤为采用表面亲水改性溶液对疏水气凝胶粉体表面进行改性；所述表面亲水改性溶液是表面活性剂和低表面张力溶剂的水溶液或低表面张力溶剂的水溶液；所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种或多种；所述阴离子型表面活性剂为脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、甘油脂肪酸酯硫酸盐、硫酸化蓖麻酸盐、环烷硫酸盐、脂肪酰胺烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪酸甲酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐中的一种或多种；所述阳离子型表面活性剂为脂肪族铵盐；所述两性表面活性剂为烷基氨基酸、羧酸基甜菜碱、磺基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱、烷基羟基氧化胺中的一种或多种；所述非离子型表面活性剂为脂肪族聚酯、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烯加成物、失水山梨醇酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基酯酰胺中的一种或多种；所述低表面张力溶剂为丙酮、正己烷、正戊烷、正庚烷、乙醇、异丙醇、叔丁醇、丙二醇、甘油中的一种或多种；所述表面亲水改性步骤中，还包括外加物理场作用步骤；所述外加物理场作用步骤为远红外辐射、搅拌、超声波处理、球磨中的一种。
7.根据权利要求4所述一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）还包括干燥处理步骤；所述干燥处理步骤为远红外干燥、喷雾干燥、微波干燥、常压干燥、超临界干燥、亚临界干燥、冷冻干燥中的一种。
8.根据权利要求4所述一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）和/或步骤（3）中还可以加入相变储能材料、轻骨料、掺合料、纤维、阻燃剂、木粉、外加剂中的一种或多种；所述相变储能材料为微胶囊包覆的无机水和盐、高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸中的一种或多种；所述轻骨料为陶粒、炉渣、膨胀蛭石、火山石、膨胀珍珠岩、玻化微珠、轻砂、聚氨酯泡沫颗粒、聚苯乙烯泡沫颗粒的一种或多种；所述掺和料为增钙粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磷渣粉中的一种或多种；所述纤维为聚苯乙烯纤维、聚丙烯纤维、木质素纤维、耐碱玻璃纤维、钢纤维中的一种或多种；所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种；所述外加剂为所述表面活性剂、减水剂、憎水剂、促凝剂、缓凝剂、增稠剂、稳泡剂、防腐剂中的一种或多种；所述减水剂为聚羧酸类减水剂、木质素磺酸钠盐减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂中的一种或多种；所述憎水剂为硬磺酸盐憎水剂、有机硅憎水剂中的一种或多种；所述促凝剂为硅酸钠、硫酸铝、硝酸钠、硝酸钙、硫酸钠、碳酸钠、碳酸锂中的一种或多种；所述缓凝剂为柠檬酸、多聚磷酸钠、骨胶蛋白质、硼砂中的一种或多种；所述增稠剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、白炭黑、淀粉中的一种或多种；所述稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硅树脂聚醚乳液、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺中的一种或多种；所述防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、1,3,5-三(2-羟乙基)均三嗪、六氢-1,3,5-三乙基-三嗪中的一种或多种。
9.根据权利要求4所述一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的制备方法，其特征在于，所述胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氯氧镁水泥、石膏、石灰、水玻璃、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂中的一种或多种；所述发泡剂为松香类发泡剂、合成类表面活性剂发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂、双氧水发泡剂、碳酸氢铵发泡剂、偶氮二甲酰胺发泡剂、铝粉发泡剂中的一种或多种。
10.根据权利要求4所述一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的成型为浇筑成型和/或切割成型。
11.根据权利要求4所述一种带装饰面的气凝胶泡沫混凝土保温防火板的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中的养护为自然养护、蒸汽养护、蒸压养护中的一种。
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