CN107445541B - 一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆的制备方法，属于建筑材料技术领域。称取水稻秸秆和双氧水放入氢氧化钠溶液中，过滤，得到滤渣，用蒸馏水洗涤，干燥后为纤维样品，取聚丙烯加热升温软化向聚丙烯中加入纤维样品和钛酸酯偶联剂，研磨后为改性纤维，取锌粉加入蛛丝中，研磨得改性天然蛛丝，将改性纤维和改性天然蛛丝混合后为改性天然蛛丝纤维，苹果皮放温室中，待腐烂，向聚苯中加入腐烂苹果皮，加入桃胶搅拌为改性聚苯颗粒，将硅酸盐水泥和硅烷偶联剂混合，向其中加入大豆油和酵母粉，装入发酵罐中，即为改性水泥，取上述改性物质、生石灰、粉煤灰、纤维素醚、硅灰，搅拌混合即可制得抗裂型聚苯颗粒保温砂浆。

Description

一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆的制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆及其制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
聚苯颗粒保温砂浆是以聚苯颗粒为轻质骨料与聚苯颗粒保温胶粉料按照一定比例配置而成的有机保温砂浆材料。该材料在施工现场加水搅拌成浆状即可进行涂抹施工，建筑外墙内外保温均可使用，施工方便，且保温效果较好。但是这种保温砂浆由于聚苯颗粒与胶凝材料的黏结性能较差，易出现结构松散、颗粒裸露等现象，表面的聚苯颗粒很容易脱落，导致其力学性能降低。所以，在保证其保温性的前提下，如何增加胶凝材料的包裹性，改善界面结合成为必然解决的问题。李宝佳、柴方磊等人以普通硅酸盐水泥为胶凝材料，以聚苯颗粒为轻质骨料，研究了聚苯颗粒保温砂浆的性能。针对其界面结合不好，内部结构松散的缺点，加入适量的发泡剂进行改善。但加入发泡剂的保温砂浆孔隙率较大，胶凝材料中较多的气孔使其与骨料的接触点较少，界面结合情况较不加发泡剂时差，使得保温砂浆力学性能下降，拉伸粘结强度变差。因此，为了满足人们不断增长的需求，研究开发一种孔隙率小、力学性能好、拉伸粘结强度佳的聚苯颗粒保温砂浆具有必要的意义，不仅为建筑材料的发展带来了新的希望，也为保温砂浆的推广使用做出了铺垫。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前聚苯颗粒保温砂浆孔隙率较大，使得其拉伸粘结强度变差和容易分裂的弊端，提供了一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取水稻秸秆放入质量分数为2％的氢氧化钠溶液中，加热煮沸处理，待其温度下降后，再加入质量分数为30％的双氧水，继续加热，进行过滤，分离得到滤渣，用蒸馏水洗涤滤渣至中性，放在烘箱中干燥后，出料即为纤维样品；
（2）称取聚丙烯加热升温使其软化，向软化后的聚丙烯中加入纤维样品和钛酸酯偶联剂KR-9S混合研磨，研磨后即为改性纤维；
（3）将锌粉加入到天然蛛丝中，通过多重脉冲气相渗透技术即可得到改性天然蛛丝；
（4）改性纤维和改性天然蛛丝混合搅拌，搅拌后即为改性天然蛛丝纤维；
（5）称取苹果皮放在温室中，静置腐烂，待腐烂结束后，向聚苯颗粒中加入腐烂后苹果皮，并加入桃胶混合搅拌，出料，即为改性聚苯颗粒；
（6）将普通硅酸盐水泥和硅烷偶联剂KH560混合搅拌，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量8%的大豆油和混合物质量0.3%的酵母粉，装入发酵罐中，在密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性水泥；
（7）取改性天然蛛丝纤维、改性聚苯颗粒、改性水泥颗粒、水、纤维素醚置于搅拌机中搅拌混合，再添加生石灰、粉煤灰和硅灰，继续搅拌混合，搅拌混合后即可制备得抗裂型聚苯颗粒保温砂浆。
步骤（1）所述的水稻秸秆的质量为1～2kg，双氧水的体积为100～150mL，煮沸时间为90～100min，加热时间为30～40min，加热温度为70～80℃，蒸馏水的体积为200～300mL，干燥温度为50～60℃，干燥时间为1～2h。
步骤（2）所述的聚丙烯的质量为80～90g，加热升温的温度为165～175℃，纤维样品和钛酸酯偶联剂KR-9S的质量分别为100～200g和10～20g，研磨时间为10～20min。
步骤（3）所述的锌粉的质量为2～3g，天然蛛丝的质量为100～200g。
步骤（4）所述的改性纤维和改性天然蛛丝的质量比为2：1。
步骤（5）所述的苹果皮质量为3～5g，温度为30～40℃、空气相对湿度为60～70%，苹果皮腐烂时间为3～5天，聚苯颗粒质量为100～200g，桃胶质量为1～2g。
步骤（6）所述的硅酸盐水泥和硅烷偶联剂KH560的质量比为10：1，发酵温度为35～55℃，发酵时间为7～9天。
步骤（7）所述的按重量计，分别称取1～5g改性天然蛛丝纤维、30～50g改性聚苯颗粒、80～100g改性水泥颗粒、300～500mL水、10～30g生石灰、10～15g粉煤灰、1～2g纤维素醚、16～21g硅灰，搅拌时间为25～30min。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明选用聚苯颗粒为基材，首先利用桃胶对聚苯颗粒进行改性，提高聚苯颗粒基材的粘结性，再用聚丙树脂和钛酸酯偶联剂对植物纤维进行改性，形成共价键，从而提高界面的结合能力，继续用金属对天然蛛丝进行改性，进一步增强了与聚苯颗粒的粘结性，接着通过对水泥粉末进行表面改性，加入硅烷偶联剂混合搅拌，将其和植物油以及酵母菌共混发酵，利用微生物将植物油分解产生亲油性酯基，并在微生物的自交联作用下使得酯基接枝到水泥粉末表面，从而提高水泥粉末和聚苯颗粒的相容性，提高树脂和无机颗粒间界面结合能力，使其改性后作为界面结合剂，使颗粒对保温砂浆内部孔隙进行有效的填充，同时由于两相间结合力大大增强，有效提高了材料的抗裂性，改善材料体积稳定性能，还可有效降低砂浆材料施工后发生开裂的现象。
具体实施方式
称取1～2kg水稻秸秆放入质量分数为2％的氢氧化钠溶液中，加热煮沸处理90～100min，待其温度降至70～80℃后，再加入100～150mL质量分数为30％的双氧水，继续加热30～40min，使温度保持在70～80℃，进行过滤，分离得到滤渣，用200～300mL蒸馏水洗涤滤渣至中性，放在烘箱中，在50～60℃下干燥1～2h后，出料即为纤维样品，称取80～90g聚丙烯加热升温至165～175℃使其软化，向软化后的聚丙烯中加入100～200g纤维样品和10～20g钛酸酯偶联剂KR-9S混合研磨10～20min，研磨后即为改性纤维，称取2～3g锌粉加入到100～200g天然蛛丝中，研磨混合30～40min后即可得到改性天然蛛丝，按质量比为2：1将改性纤维和改性天然蛛丝混合搅拌，搅拌后即为改性天然蛛丝纤维，称取3～5g苹果皮放在温度为30～40℃、空气相对湿度为60～70%的温室中，静置腐烂3～5天，待腐烂结束后，向100～200g聚苯颗粒中加入腐烂后苹果皮，并加入1～2g桃胶混合搅拌，出料，即为改性聚苯颗粒，按质量比为10:1将普通硅酸盐水泥和硅烷偶联剂KH560混合搅拌10～15min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量8%的大豆油和混合物质量0.3%的酵母粉，装入发酵罐中，在35～55℃下密封发酵7～9天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性水泥，分别称取1～5g改性天然蛛丝纤维、30～50g改性聚苯颗粒、80～100g改性水泥颗粒、300～500mL水、10～30g生石灰、10～15g粉煤灰、1～2g纤维素醚、16～21g硅灰，先取改性天然蛛丝纤维、改性聚苯颗粒、改性水泥颗粒、水、纤维素醚置于搅拌机中搅拌混合，再添加生石灰、粉煤灰和硅灰，继续搅拌混合25～30min后，即可制得抗裂型聚苯颗粒保温砂浆。
实例1
称取1kg水稻秸秆放入质量分数为2％的氢氧化钠溶液中，加热煮沸处理90min，待其温度降至70℃后，再加入100mL质量分数为30％的双氧水，继续加热30min，使温度保持在70℃，进行过滤，分离得到滤渣，用250mL蒸馏水洗涤滤渣至中性，放在烘箱中，在50℃下干燥1h后，出料即为纤维样品，称取80g聚丙烯加热升温至170℃使其软化，向软化后的聚丙烯中加入100g纤维样品和10g钛酸酯偶联剂KR-9S混合研磨10min，研磨后即为改性纤维，称取2g锌粉加入到100g天然蛛丝中，研磨混合30min后即可得到改性天然蛛丝，按质量比为2：1将改性纤维和改性天然蛛丝混合搅拌，搅拌后即为改性天然蛛丝纤维，称取3g苹果皮放在温度为30℃、空气相对湿度为60%的温室中，静置腐烂3天，待腐烂结束后，向150g聚苯颗粒中加入腐烂后苹果皮，并加入1g桃胶混合搅拌，出料，即为改性聚苯颗粒，按质量比为10:1将普通硅酸盐水泥和硅烷偶联剂KH560混合搅拌10min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量8%的大豆油和混合物质量0.3%的酵母粉，装入发酵罐中，在35℃下密封发酵7天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性水泥，分别称取1g改性天然蛛丝纤维、30g改性聚苯颗粒、80g改性水泥颗粒、300mL水、10g生石灰、10g粉煤灰、1g纤维素醚、16g硅灰，先取改性天然蛛丝纤维、改性聚苯颗粒、改性水泥颗粒、水、纤维素醚置于搅拌机中搅拌混合，再添加生石灰、粉煤灰和硅灰，继续搅拌混合25min后，即可制得抗裂型聚苯颗粒保温砂浆。
实例2
称取1.5kg水稻秸秆放入质量分数为2％的氢氧化钠溶液中，加热煮沸处理95min，待其温度降至75℃后，再加入120mL质量分数为30％的双氧水，继续加热35min，使温度保持在75℃，进行过滤，分离得到滤渣，用25mL蒸馏水洗涤滤渣至中性，放在烘箱中，在55℃下干燥1.5h后，出料即为纤维样品，称取85g聚丙烯加热升温至170℃使其软化，向软化后的聚丙烯中加入150g纤维样品和15g钛酸酯偶联剂KR-9S混合研磨15min，研磨后即为改性纤维，称取2.5g锌粉加入到150g天然蛛丝中，研磨混合35min后即可得到改性天然蛛丝，按质量比为2：1将改性纤维和改性天然蛛丝混合搅拌，搅拌后即为改性天然蛛丝纤维，称取4g苹果皮放在温度为35℃、空气相对湿度为65%的温室中，静置腐烂4天，待腐烂结束后，向150g聚苯颗粒中加入腐烂后苹果皮，并加入1.5g桃胶混合搅拌，出料，即为改性聚苯颗粒，按质量比为10:1将普通硅酸盐水泥和硅烷偶联剂KH560混合搅拌12min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量8%的大豆油和混合物质量0.3%的酵母粉，装入发酵罐中，在45℃下密封发酵8天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性水泥，分别称取3g改性天然蛛丝纤维、40g改性聚苯颗粒、90g改性水泥颗粒、400mL水、20g生石灰、12g粉煤灰、1.5g纤维素醚、18g硅灰，先取改性天然蛛丝纤维、改性聚苯颗粒、改性水泥颗粒、水、纤维素醚置于搅拌机中搅拌混合，再添加生石灰、粉煤灰和硅灰，继续搅拌混合27min后，即可制得抗裂型聚苯颗粒保温砂浆。
实例3
称取2kg水稻秸秆放入质量分数为2％的氢氧化钠溶液中，加热煮沸处理100min，待其温度降至80℃后，再加入150mL质量分数为30％的双氧水，继续加热40min，使温度保持在80℃，进行过滤，分离得到滤渣，用300mL蒸馏水洗涤滤渣至中性，放在烘箱中，在60℃下干燥2h后，出料即为纤维样品，称取90g聚丙烯加热升温至175℃使其软化，向软化后的聚丙烯中加入200g纤维样品和20g钛酸酯偶联剂KR-9S混合研磨20min，研磨后即为改性纤维，称取3g锌粉加入到200g天然蛛丝中，研磨混合40min后即可得到改性天然蛛丝，按质量比为2：1将改性纤维和改性天然蛛丝混合搅拌，搅拌后即为改性天然蛛丝纤维，称取5g苹果皮放在温度为40℃、空气相对湿度为70%的温室中，静置腐烂5天，待腐烂结束后，向200g聚苯颗粒中加入腐烂后苹果皮，并加入2g桃胶混合搅拌，出料，即为改性聚苯颗粒，按质量比为10:1将普通硅酸盐水泥和硅烷偶联剂KH560混合搅拌15min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量8%的大豆油和混合物质量0.3%的酵母粉，装入发酵罐中，在55℃下密封发酵9天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性水泥，分别称取5g改性天然蛛丝纤维、50g改性聚苯颗粒、100g改性水泥颗粒、500mL水、30g生石灰、15g粉煤灰、2g纤维素醚、21g硅灰，先取改性天然蛛丝纤维、改性聚苯颗粒、改性水泥颗粒、水、纤维素醚置于搅拌机中搅拌混合，再添加生石灰、粉煤灰和硅灰，继续搅拌混合30min后，即可制得抗裂型聚苯颗粒保温砂浆。
对照例：徐州某公司生产的聚苯颗粒保温砂浆。
对上述实施例所得抗裂型聚苯颗粒保温砂浆与对照例的聚苯颗粒保温砂浆进行检测，具体检测结果如下表1所示：
1、抗折、抗压强度：按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》（ISO法）进行检测；
2、拉伸粘结强度：参照《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》（JG158-2004）试验方法进行检测。
结果如表1所示。
表1：
检测项目 实例1 实例2 实例3 对照例
抗折强度/MPa（28天） 0.26 0.32 0.35 0.22
抗压强度/MPa（28天） 1.14 1.23 1.34 0.65
拉伸粘结强度/MPa 0.16 0.19 0.21 0.12
孔隙率/％ 6 5 4 12
由上表可知，本发明抗裂型聚苯颗粒保温砂浆孔隙率小，力学性能好，具有较佳的拉伸粘结强度以及抗裂型性能得到提高，值得推广与使用。

Claims (8)

1.一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取水稻秸秆放入质量分数为2％的氢氧化钠溶液中，加热煮沸处理，待其温度下降后，再加入质量分数为30％的双氧水，继续加热，进行过滤，分离得到滤渣，用蒸馏水洗涤滤渣至中性，放在烘箱中干燥后，出料即为纤维样品；
（2）称取聚丙烯加热升温使其软化，向软化后的聚丙烯中加入纤维样品和钛酸酯偶联剂KR-9S混合研磨，研磨后即为改性纤维；
（3）将锌粉加入到天然蛛丝中，通过多重脉冲气相渗透技术即可得到改性天然蛛丝；
（4）改性纤维和改性天然蛛丝混合搅拌，搅拌后即为改性天然蛛丝纤维；
（5）称取苹果皮放在温室中，静置腐烂，待腐烂结束后，向聚苯颗粒中加入腐烂后苹果皮，并加入桃胶混合搅拌，出料，即为改性聚苯颗粒；
（6）将普通硅酸盐水泥和硅烷偶联剂KH560混合搅拌，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量8%的大豆油和混合物质量0.3%的酵母粉，装入发酵罐中，在密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性水泥；
（7）取改性天然蛛丝纤维、改性聚苯颗粒、改性水泥颗粒、水、纤维素醚置于搅拌机中搅拌混合，再添加生石灰、粉煤灰和硅灰，继续搅拌混合，搅拌混合后即可制备得抗裂型聚苯颗粒保温砂浆。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的水稻秸秆的质量为1～2kg，双氧水的体积为100～150mL，煮沸时间为90～100min，加热时间为30～40min，加热温度为70～80℃，蒸馏水的体积为200～300mL，干燥温度为50～60℃，干燥时间为1～2h。
3.根据权利要求1所述的一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的聚丙烯的质量为80～90g，加热升温的温度为165～175℃，纤维样品和钛酸酯偶联剂KR-9S的质量分别为100～200g和10～20g，研磨时间为10～20min。
4.根据权利要求1所述的一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的锌粉的质量为2～3g，天然蛛丝的质量为100～200g。
5.根据权利要求1所述的一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的改性纤维和改性天然蛛丝的质量比为2：1。
6.根据权利要求1所述的一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的苹果皮质量为3～5g，温度为30～40℃、空气相对湿度为60～70%，苹果皮腐烂时间为3～5天，聚苯颗粒质量为100～200g，桃胶质量为1～2g。
7.根据权利要求1所述的一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述的硅酸盐水泥和硅烷偶联剂KH560的质量比为10：1，发酵温度为35～55℃，发酵时间为7～9天。
8.根据权利要求1所述的一种抗裂型聚苯颗粒保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（7）所述的按重量计，分别称取1～5g改性天然蛛丝纤维、30～50g改性聚苯颗粒、80～100g改性水泥颗粒、300～500mL水、10～30g生石灰、10～15g粉煤灰、1～2g纤维素醚、16～21g硅灰，搅拌时间为25～30min。
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