CN107382178B - 粉煤灰发泡混凝土防火保温材料及其制备方法 - Google Patents

粉煤灰发泡混凝土防火保温材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种粉煤灰发泡混凝土防火保温材料及其制备方法。每立方米该材料由以下质量的原料制成：粉煤灰200‑220公斤、粉煤灰纤维40‑50公斤、铝粉0.3‑0.4公斤、石灰30‑40公斤、水泥30‑40公斤、水200‑220公斤、添加剂5‑8公斤。所述的添加剂由聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、交联剂、催化剂、多亚甲基多苯基多异氰酸酯制备得到。本发明利用粉煤灰纤维和保温材料制备过程中反应生成的聚氨酯对保温材料进行改性，在粉煤灰添加量较大的前提下，保温材料抗压强度大，保温效果好。

Description

粉煤灰发泡混凝土防火保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种粉煤灰发泡混凝土防火保温材料及其制备方法。
背景技术
外墙保温材料按材料类别分为有机保温材料与无机保温材料两种。有机保温材料包括聚苯乙烯泡沫板、挤塑板、硬质泡沫聚氨酯等，其特点是吸水率低、重量轻、容易施工。但其极易老化，不能与建筑物同寿命。而更换保温层不仅浪费大量人力财力，而且还会造成白色污染等环境灾害。无机保温材料包括膨胀珍珠岩、泡沫混凝土等，具有轻质、保温、防火、抗裂、防水、吸音减噪、绿色环保的特点，但因其力学强度低、易破损、易粉化、易老化、使用寿命短等缺陷限制了它的推广应用。
粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。因粉煤灰价格低廉，因此将粉煤灰添加到防火保温材料中成为趋势。然而，随着粉煤灰添加量的增大，防火保温材料的容重会相应降低，造成防火保温材料的强度明显下降。
中国专利CN101736852A公开一种高粉煤灰掺量的装饰板材及其生产方法，该装饰板材由水泥、粉煤灰、维纶纤维、珍珠岩、海泡石、纸浆、微硅粉、玻璃纤维、聚丙烯酰胺组成。该专利的配方中加入适量的微硅粉，用于减少抄取过程中轻质材料的漂浮，粉煤灰的用量最高掺量达到40％，另外该专利采用现有的无石棉水泥制品抄取成型工艺：先将粉煤灰、微硅粉及氢氧化铝与水泥同时加入料浆池内打浆，再进行抄取，抄取的过程中使用三个真空泵进行脱水处理成板坯。但该专利未涉及采用有机材料增强装饰板材的性能。
中国专利CN10301238A公开一种改性粉煤灰增强硬质聚氨酯泡沫材料及其制备方法。该方法包括以下步骤：先用电动搅拌器将聚醚多元醇、发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂和改性粉煤灰微珠在容器中充分搅拌均匀；再加入一定配比的异氰酸酯，快速搅拌，得到预混物；最后将预混物浇注到已准备好的模具中于室温下发泡，固化成型，保压后脱模，即制得粉煤灰增强的硬质聚氨酯泡沫。该专利通过添加改性粉煤灰微珠改善硬质聚氨酯泡沫材料的性能，粉煤灰微珠的用量少。
目前，还未发现采用有机聚氨酯材料改善无机保温材料性能的专利或文献。
发明内容
本发明的目的是提供一种粉煤灰发泡混凝土防火保温材料，利用粉煤灰纤维和保温材料制备过程中反应生成的聚氨酯对保温材料进行改性，在粉煤灰添加量较大的前提下，保温材料抗压强度大，保温效果好；本发明同时提供其制备方法。
本发明所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料，每立方米的粉煤灰纤维发泡混凝土防火保温材料由以下质量的原料制成：
所述添加剂中A组分和B组分的质量比为1:1.2：
A组分如下，各组分以质量份数计：
B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
其中：
所述聚醚多元醇A的官能度5-6，羟值440-460mgKOH/g，粘度7500-8500mPa·s。
所述聚醚多元醇B的官能度2-3，羟值270-460mgKOH/g，粘度60-400mPa·s。
所述交联剂为甘油。
所述催化剂为N,N-二甲基环己胺和1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪，两者的质量比为1:0.2。
所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料的制备方法，先将一部分粉煤灰、粉煤灰纤维与A组分、一部分水混合均匀，再加入一部分B组分搅拌制成预聚料浆，再将配方中剩余的粉煤灰、水与预聚料浆、铝粉混合，再加入石灰、水泥以及剩余的B组分常温下搅拌均匀制成主体料浆，然后浇注静养、蒸压养护制成粉煤灰发泡混凝土防火保温材料。
所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预聚料浆制备：先将粉煤灰纤维、A组分、水总量20-30wt.％的水、粉煤灰总量10-15wt.％的粉煤灰混合均匀，再加入B组分总量40-50wt.％的B组分，进行反应，制得预聚料浆；
(2)主体料浆制备：先将预聚料浆、剩余的粉煤灰、剩余的水与铝粉混合后，再与石灰、水泥以及剩余的B组分一起送入搅拌机内，常温下搅拌均匀，制得主体料浆；
(3)浇注静养：将主体料浆浇注得到坯体，保温静置养护2-3小时；
(4)蒸压养护：将静养后的坯体进行切割，蒸压养护8-10小时。
其中：
步骤(1)反应时间为0.5-1小时，反应温度为30-40℃。
本发明的有益效果如下：
本发明先将一部分粉煤灰、粉煤灰纤维与A组分、一部分水混合均匀，再加入一部分B组分搅拌制成预聚料浆，该过程中A组分与B组分反应生成聚氨酯，最终形成以粉煤灰纤维为骨架，在粉煤灰纤维周围形成聚氨酯结构，粉煤灰则均匀地分散在聚氨酯结构中，从而增强粉煤灰发泡混凝土防火保温材料的力学性能和保温性能；再将配方中剩余的粉煤灰、水与预聚料浆、铝粉混合，再加入石灰、水泥以及剩余的B组分制成主体料浆，其中剩余的B组分与预聚料浆中的A组分继续反应生成聚氨酯分散在粉煤灰纤维的周围，进一步增强粉煤灰发泡混凝土防火保温材料的力学性能和保温性能。
本发明分步加入粉煤灰、B组分至反应体系中，使得材料生成一部分预聚物，再将预聚物添到主体料浆中继续反应，使得聚氨酯更好的与粉煤灰纤维及粉煤灰结合。另外，第二步添加的B组分代替了延缓剂，因此，本发明省略延缓剂。
综上，本发明利用粉煤灰纤维和保温材料制备过程中反应生成的聚氨酯对保温材料进行改性，在粉煤灰添加量为60％左右的前提下，保温材料抗压强度大，保温效果好。同时，本发明的制备方法简单，易于实现。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
每立方米的粉煤灰纤维发泡混凝土防火保温材料由以下质量的原料制成：
所述添加剂中A组分和B组分的质量比为1:1.2：
A组分如下，各组分以质量份数计：
B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
所述聚醚多元醇A的官能度5，羟值440mgKOH/g，粘度7500mPa·s。
所述聚醚多元醇B的官能度2，羟值275mgKOH/g，粘度80mPa·s。
所述交联剂为甘油。
所述催化剂为N,N-二甲基环己胺和1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪，两者的质量比为1:0.2。
所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预聚料浆制备：先将粉煤灰纤维、A组分、水总量20wt.％的水、粉煤灰总量10wt.％的粉煤灰混合均匀，再加入B组分总量41wt.％的B组分，40℃下反应0.5h，制得预聚料浆；
(2)主体料浆制备：先将预聚料浆、剩余的粉煤灰、剩余的水与铝粉混合后，再与石灰、水泥以及剩余的B组分一起送入搅拌机内，常温下搅拌均匀，制得主体料浆；
(3)浇注静养：将步骤(2)得到的主体料浆注入成型模具内得到坯体，保温静置养护2小时；
(4)蒸压养护：将静养后的坯体切割成500mm×400mm的坯块，把坯块放入蒸养釜中蒸压养护8小时，取出静置，自然养护，得到粉煤灰发泡混凝土防火保温材料，其中粉煤灰添加量为64.6％。
实施例2
每立方米的粉煤灰纤维发泡混凝土防火保温材料由以下质量的原料制成：
所述添加剂中A组分和B组分的质量比为1:1.2：
A组分如下，各组分以质量份数计：
B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
所述聚醚多元醇A的官能度5.5，羟值450mgKOH/g，粘度8000mPa·s。
所述聚醚多元醇B的官能度2.5，羟值320mgKOH/g，粘度180mPa·s。
所述交联剂为甘油。
所述催化剂为N,N-二甲基环己胺和1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪，两者的质量比为1:0.2。
所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预聚料浆制备：先将粉煤灰纤维、A组分、水总量25wt.％的水、粉煤灰总量13wt.％的粉煤灰混合均匀，再加入B组分总量46wt.％的B组分，36℃下反应0.8h，制得预聚料浆；
(2)主体料浆制备：先将预聚料浆、剩余的粉煤灰、剩余的水与铝粉混合后，再与石灰、水泥以及剩余的B组分一起送入搅拌机内，常温下搅拌均匀，制得主体料浆；
(3)浇注静养：将步骤(2)得到的主体料浆注入成型模具内得到坯体，保温静置养护2.5小时；
(4)蒸压养护：将静养后的坯体切割成500mm×400mm的坯块，把坯块放入蒸养釜中蒸压养护8.5小时，取出静置，自然养护，得到粉煤灰发泡混凝土防火保温材料，其中粉煤灰添加量为61.3％。
实施例3
每立方米的粉煤灰纤维发泡混凝土防火保温材料由以下质量的原料制成：
所述添加剂中A组分和B组分的质量比为1:1.2：
A组分如下，各组分以质量份数计：
B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
所述聚醚多元醇A的官能度6，羟值460mgKOH/g，粘度8400mPa·s。
所述聚醚多元醇B的官能度3，羟值450mgKOH/g，粘度350mPa·s。
所述交联剂为甘油。
所述催化剂为N,N-二甲基环己胺和1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪，两者的质量比为1:0.2。
所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预聚料浆制备：先将粉煤灰纤维、A组分、水总量28wt.％的水、粉煤灰总量15wt.％的粉煤灰混合均匀，再加入B组分总量49wt.％的B组分，32℃下反应0.9h，制得预聚料浆；
(2)主体料浆制备：先将预聚料浆、剩余的粉煤灰、剩余的水与铝粉混合后，再与石灰、水泥以及剩余的B组分一起送入搅拌机内，常温下搅拌均匀，制得主体料浆；
(3)浇注静养：将步骤(2)得到的主体料浆注入成型模具内得到坯体，保温静置养护3小时；
(4)蒸压养护：将静养后的坯体切割成500mm×400mm的坯块，把坯块放入蒸养釜中蒸压养护9.5小时，取出静置，自然养护，得到粉煤灰发泡混凝土防火保温材料，其中粉煤灰添加量为64.1％。
对比例1
每立方米的粉煤灰纤维发泡混凝土防火保温材料中的原料与实施例1相同。
所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预聚料浆制备：先将粉煤灰纤维、A组分、水、粉煤灰混合均匀，再加入B组分，40℃下反应05h，制得预聚料浆；
(2)主体料浆制备：先将预聚料浆、与铝粉、石灰、水泥一起送入搅拌机内，常温下搅拌均匀，制得主体料浆；
(3)浇注静养：将步骤(2)得到的料浆注入成型模具内得到坯体，保温静置养护2小时；
(4)蒸压养护：将静养后的坯体切割成500mm×400mm的坯块，把坯块放入蒸养釜中蒸压养护8小时，取出静置，自然养护，得到粉煤灰发泡混凝土防火保温材料。
对比例2
每立方米的粉煤灰纤维发泡混凝土防火保温材料中的原料与实施例1相同。
所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)主体料浆制备：依次将粉煤灰、粉煤灰纤维、A组分、B组分、铝粉、石灰、水泥、水送入搅拌机内，常温下搅拌均匀制成主体料浆；
(2)浇注静养：将步骤(1)得到的主体料浆注入成型模具内，保温静置养护2小时；
(3)蒸压养护：将静养后的坯体切割成500mm×400mm的坯块，把坯块放入蒸养釜中蒸压养护8小时，取出静置，自然养护，得到粉煤灰发泡混凝土防火保温材料。
对比例3
每立方米的粉煤灰纤维发泡混凝土防火保温材料中的原料与实施例1相同。
所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预聚料浆制备：将粉煤灰、粉煤灰纤维、铝粉、石灰、水泥、水混合均匀，40℃下反应0.5h，制得预聚料浆；
(2)主体料浆制备：将预聚料浆与A组分、B组分一起送入搅拌机内，常温下搅拌均匀，制得主体料浆；
(3)浇注静养：将步骤(2)得到的料浆注入成型模具内得到坯体，保温静置养护2小时；
(4)蒸压养护：将静养后的坯体切割成500mm×400mm的坯块，把坯块放入蒸养釜中蒸压养护8小时，取出静置，自然养护，得到粉煤灰发泡混凝土防火保温材料。
将实施例1-3与对比例1-3得到的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料做成保温板材，然后对其进行性能测试，数据如表1：
表1粉煤灰发泡混凝土防火保温板材的性能测试数据表

Claims (6)

1.一种粉煤灰发泡混凝土防火保温材料，其特征在于每立方米的粉煤灰纤维发泡混凝土防火保温材料由以下质量的原料制成：
粉煤灰 200-220公斤
粉煤灰纤维 40-50公斤
铝粉 0.3-0.4公斤
石灰 30-40公斤
水泥 30-40公斤
水 200-220公斤
添加剂 5-8公斤
所述添加剂中A组分和B组分的质量比为1:1.2：
A组分如下，各组分以质量份数计：
聚醚多元醇A 30-40份
聚醚多元醇B 20-30份
交联剂 0.5-1份
催化剂 0.1-0.2份
B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
所述粉煤灰纤维发泡混凝土防火保温材料的制备方法，包括以下步骤：
1）预聚料浆制备：先将粉煤灰纤维、A组分、水总量20-30wt.%的水、粉煤灰总量10-15wt.%的粉煤灰混合均匀，再加入B组分总量40-50wt.%的B组分，进行反应，制得预聚料浆；
（2）主体料浆制备：先将预聚料浆、剩余的粉煤灰、剩余的水与铝粉混合后，再与石灰、水泥以及剩余的B组分一起送入搅拌机内，常温下搅拌均匀，制得主体料浆；
（3）浇注静养：将主体料浆浇注得到坯体，保温静置养护2-3小时；
（4）蒸压养护：将静养后的坯体进行切割，蒸压养护8-10小时。
2.根据权利要求1所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料，其特征在于：所述聚醚多元醇A的官能度5-6，羟值440-460mgKOH/g，粘度7500-8500mPa·s 。
3.根据权利要求1所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料，其特征在于：所述聚醚多元醇B的官能度2-3，羟值270-460mgKOH/g，粘度60-400mPa·s 。
4.根据权利要求1所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料，其特征在于：所述交联剂为甘油。
5.根据权利要求1所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料，其特征在于：所述催化剂为N,N-二甲基环己胺和1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪，两者的质量比为1:0.2。
6.根据权利要求1所述的粉煤灰发泡混凝土防火保温材料，其特征在于： 步骤（1）反应时间为0.5-1小时，反应温度为30-40℃。
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