CN107902984B - 一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料、其制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料、其制备方法及应用。浆料由下述原料按所述重量份数制备而成的：硅酸盐水泥50‑60份，胶粉5‑10份，聚苯颗粒10‑20份，石墨烯气凝胶4‑6份，无机纳米纤维3‑5份，十二烷基苯磺酸钠1‑3份，羟丙基甲基纤维素纤维素2‑4份，交联剂1‑2份，苯丙烯‑丙烯酸酯聚合物2‑5份，憎水剂0.5‑1份，水10‑20份。添加了石墨烯气凝胶以及无机纳米纤维改性后的聚苯颗粒保温浆料，其保温以及抗裂性能得到很大的提高。
Description
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料、其制备方法及其应用。
背景技术
在建筑节能领域中，外墙保温是建筑节能的重点。胶粉聚苯颗粒保温浆料是以预混合型干拌沙浆为主要胶凝材料，加入适当的抗裂纤维及多种添加剂，以聚苯乙烯泡沫颗粒为轻骨料，按比例配置，形成一种保温浆料。在现场加以搅拌均匀即可，外墙内外表面均可使用，施工方便，且保温效果较好该材料导热系数低，保温隔热性能好，抗压强度高，粘接力强，附着力强，耐冻融、干燥收缩率及浸水线性变行率小，不易空鼓、开裂。
由于采用现场成型抹灰工艺，材料和易性好，易操作，施工效率高，材料成型后整体性能好。避免了块材保温、接缝易开裂的弊病，且在各种转角处无需裁板做处理，施工工艺简单。胶粉聚苯颗粒保温系统总体造价较低，能满足相关节能规范要求，而且特别适合建筑造型复杂的各种外墙保温工程，是普及率较高的一种建筑保温节能做法。
中国专利CN104788048公开了一种高防水性不燃级胶粉聚苯颗粒防火保温浆料，本发明采用了B1级原生级配聚苯颗粒，可使浆料整体的憎水性能提高、需水量明显下降及防火等级提高。同时还具有节能环保且性能优异、抗压强度高、保温效果好，具有低吸水、高防火性能等优点，并可以实现大面积的手工批抹。
同时，为了提高聚苯颗粒保温浆料的性质，有科研人员在浆料中添加中各种改性添加剂从而进一步改善其浆料的保温防火性能。中国专利CN105218018A公开了一种聚苯乙烯颗粒防火保温浆料中，采用非离子—阴离子混合表面活性剂，相对于普通非离子表面活性剂，其灵敏度提高5-10倍，使防火保温板中MgCl2及其他亲水性物质与具有憎水性的聚苯乙烯泡沫颗粒能够紧密结合，使制备的防火保温板结构更加结实。中国专利 CN104961428A公开了一种无机改性聚苯乙烯保温板的制备方法，浆料中通过添加返卤剂或抗水增强剂、石膏粉等原料进行改性，克服了水泥自身的缺陷，并增加了与聚苯乙烯的相溶性，提高了防火要求。
然而，目前现阶段的胶粉聚苯颗粒保温浆料也存一些缺陷，主要有：聚苯颗粒属于有机高分子材料，与无机胶凝材料或一些添加剂在混合过程，由于性质上的差异而不相容，结合强度不理想，保温材料施工性能差，并与基层的粘结性差，应用于外墙保温系统时，容易出现空鼓、脱落、裂纹等问题，从而影响了胶粉聚苯颗粒保温浆料的应用。同时，现有技术中的添加剂多为有机添加剂，存在毒性、长时间失效等缺点。更为重要的是，目前大部分的添加剂用于改善浆料的其它性能如耐腐蚀性、防水等能性，在防火及抗裂性能要求越来越高的情况下，现有技术中目前没有有效的添加剂及方法来提高保温浆料的防火隔热及抗裂性能。
发明内容
本发明为解决现有胶料聚苯颗粒保温砂浆保温隔热性差、容易产生裂纹的问题，提供一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料，由下述原料按所述重量份数制备而成的：
硅酸盐水泥 50-60份，
胶粉 5-10份，
聚苯颗粒 10-20份，
石墨烯气凝胶 4-6份，
无机纳米纤维 3-5份，
十二烷基苯磺酸钠 1-3份，
羟丙基甲基纤维素纤维素 2-4份，
交联剂 1-2份，
苯丙烯-丙烯酸酯聚合物 2-5份，
憎水剂 0.5-1份，
水 10-20份。
优选的，胶粉为氢氧化钙。
优选的，石墨烯气凝胶为具有三维、多孔网络结构，以石墨烯为主体的气凝胶。
优选的，无机纳米纤维可为二氧化硅纳米纤维，碳纤维，氧化铝纤维。
优选的，交联剂为过氧化二异丙苯(DCP)。
本发明还提供一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料的制备方法，包含如下步骤：
1)、制备无机材料改性的聚苯颗粒：将粗聚苯颗粒进行粉碎成粒径0.5-5mm的颗粒，将粒度适中的石墨烯气凝胶、无机纳米纤维以及交联剂倒入容器中，加入适量乙醇溶液，进行充分搅拌混合1-4h，静置30min，在真空或惰性气氛下，以1-10℃/min的速率升温至150-250℃，保温并搅拌4-6h，得到均一、表面光滑的颗粒，将该颗粒置于气流干燥器于100-110℃下干燥30min，得到石墨烯气凝胶和无机纤维改性的聚苯颗粒；
2)、制备保温浆料：按照原料配比，将硅酸盐水泥、胶粉、十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素纤维素、苯丙烯-丙烯酸酯聚合物、憎水剂以及适量水，加入步骤1)得到的聚苯颗粒为轻骨料，搅拌均匀，得到具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒保温浆料。
优选的，步骤2)中搅拌时间为2-10h。
本发明使用了石墨烯气凝胶与纳米纤维复合，对聚苯颗粒进行改性。气凝胶中极低的固体含量，限定了骨架中固体传热的有效面积，同时形成多孔结构，也会对通过保温板的传热的气体介质产生阻碍、分散，能够有效地阻断热传导。而纳米纤维能够有效的将聚苯颗粒与石墨烯气凝胶交联在一起，同时纳米纤维的独特的高韧性及强度，能够提高浆料固化成型时的表面张力，使得成型的保温层表面不易产生裂纹。另外，石墨烯为一层极薄的纳米二维材料，它能够紧密地附在聚苯颗粒与纤维结合的表面形成致密的薄膜，提高结合强度，保证聚苯颗粒与改性材料的之间的结合力。交联剂的加入，也使得聚苯颗粒与无机材料的结合更加紧密，形成结构均一的多孔组织。
本发明还提供上述胶料聚苯颗粒砂浆在外墙施工中的应用方案。一种外墙防水保温一体化施工方法，包括以下步骤：
1)、在基层墙体(1)外侧粘贴岩棉板(2)；所述岩棉板(2)经过防水界面处理剂处理后的岩棉板；
2)、在步骤一所述的岩棉板(2)上铺设钢丝网(3)，并采用固定件(4)固定在钢丝网(3)外侧；
3)、采用具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料作为防火过渡的抗裂找平层(5)；
4)、采用一布两浆方式在所述找平层上制作抗裂层(7)；具体为：在所述找平层上批刮抗裂砂浆层，然后铺设网格布，最后再批刮抗裂砂浆层。
优选的，在步骤4)之后，还包括最后的抗裂砂浆层在制作饰面层.
优选的，步骤1)中，在基层墙体外侧粘贴岩棉板(2)的面积大于50％。
优选的，所述的固定件(4)为锚栓，通过锚栓固定在钢丝网(3)外侧，并在锚栓与钢丝网(3) 的接触位置设置有塑料垫片(6)。
本发明的有益效果：本发明所述的聚苯颗粒，通过石墨烯气凝胶与纳米纤维进行改性之后，形成纳米纤维连接气凝胶与聚苯颗粒，三相交联一体的均匀相物质，其能最大限度的阻断热传导，实现保温
聚苯颗粒表面表成致密的石墨烯薄膜层也能够有效提高浆料的抗裂性能。
外墙施工得到一体化保温系统，施工简便、能够实现A级防火，且提高了抗裂功能。
附图说明
图1为本发明所述的外墙防水保温一体化施工方法中保温板的结构示意图。
图中，1、基层墙体，2、岩棉板，3、钢丝网，4、固定件，5、找平层，6、塑料垫片，7、抗裂层。
具体实施方式
还可进一步通过实施例来理解本发明，其中所述实施例说明了一些制备或使用方法。然而，要理解的是，这些实施例不限制本发明。现在已知的或进一步开发的本发明的变化被认为落入本文中描述的和以下要求保护的本发明范围之内。
本发明的实施例利用石墨烯气凝胶和无机纳米纤维聚苯颗粒进行了改性，然后与水泥、助剂等原料混合制备浆料。外墙保温施工工艺中，将该浆料用作保温层，形成节能保温系统。还对该浆料的保温、抗裂等性能进行测量比较。
实施例一：
一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料，由下述原料按所述重量份数组成：硅酸盐水泥50份，氢氧化钙胶粉5份，聚苯颗粒10份，石墨烯气凝胶4份，纳米碳纤维3 份，十二烷基苯磺酸钠1份，羟丙基甲基纤维素纤维素2份，过氧化二异丙苯(DCP)1 份，苯丙烯-丙烯酸酯聚合物2份，憎水剂0.5份，水10份。按照如下步骤制备砂浆：
1)、制备无机材料改性的聚苯颗粒：将粗聚苯颗粒进行粉碎成粒径3mm的颗粒，将粒度适中的石墨烯气凝胶、纳米碳纤维以及过氧化二异丙苯倒入容器中，加入适量乙醇溶液，进行充分搅拌混合1h，静置30min，在真空或惰性气氛下，以7℃/min的速率升温至200℃，保温并搅拌4h，得到均一、表面光滑的颗粒，将该颗粒置于气流干燥器于100℃下干燥30min，得到石墨烯气凝胶和碳纤维改性的聚苯颗粒；
2)、制备保温浆料：按照原料配比，将硅酸盐水泥、氢氧化钙胶粉、十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素纤维素、苯丙烯-丙烯酸酯聚合物、憎水剂以及适量水，加入步骤1)得到的聚苯颗粒为轻骨料，搅拌均匀，得到具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒保温浆料。
实施例二：
一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料，由下述原料按所述重量份数组成：硅酸盐水泥55份，氢氧化钙胶粉6份，聚苯颗粒12份，石墨烯气凝胶5份，纳米二氧化硅纤维4份，十二烷基苯磺酸钠1份，羟丙基甲基纤维素纤维素2份，过氧化二异丙苯 (DCP)1份，苯丙烯-丙烯酸酯聚合物2份，憎水剂0.5份，水15份。按照如下步骤制备砂浆：
1)、制备无机材料改性的聚苯颗粒：将粗聚苯颗粒进行粉碎成粒径1mm的颗粒，将粒度适中的石墨烯气凝胶、纳米二氧化硅纤维以及过氧化二异丙苯倒入容器中，加入适量乙醇溶液，进行充分搅拌混合2h，静置30min，在真空或惰性气氛下，以10℃/min的速率升温至180℃，保温并搅拌5h，得到均一、表面光滑的颗粒，将该颗粒置于气流干燥器于100℃下干燥30min，得到石墨烯气凝胶和碳纤维改性的聚苯颗粒；
2)、制备保温浆料：按照原料配比，将硅酸盐水泥、氢氧化钙胶粉、十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素纤维素、苯丙烯-丙烯酸酯聚合物、憎水剂以及适量水，加入步骤1)得到的聚苯颗粒为轻骨料，搅拌均匀，得到具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒保温浆料。
实施例三：
一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料，由下述原料按所述重量份数组成：硅酸盐水泥60份，氢氧化钙胶粉8份，聚苯颗粒19份，石墨烯气凝胶5份，纳米氧化铝纤维3份，十二烷基苯磺酸钠1份，羟丙基甲基纤维素纤维素2份，过氧化二异丙苯(DCP) 1份，苯丙烯-丙烯酸酯聚合物2份，憎水剂0.5份，水20份。按照如下步骤制备砂浆：
1)、制备无机材料改性的聚苯颗粒：将粗聚苯颗粒进行粉碎成粒径5mm的颗粒，将粒度适中的石墨烯气凝胶、纳米氧化铝纤维以及过氧化二异丙苯倒入容器中，加入适量乙醇溶液，进行充分搅拌混合1h，静置30min，在真空或惰性气氛下，以10℃/min的速率升温至230℃，保温并搅拌6h，得到均一、表面光滑的颗粒，将该颗粒置于气流干燥器于 1110℃下干燥30min，得到石墨烯气凝胶和碳纤维改性的聚苯颗粒；
2)、制备保温浆料：按照原料配比，将硅酸盐水泥、氢氧化钙胶粉、十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素纤维素、苯丙烯-丙烯酸酯聚合物、憎水剂以及适量水，加入步骤1)得到的聚苯颗粒为轻骨料，搅拌均匀，得到具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒保温浆料。
对比例一：
除去原料不含纳米碳纤维，浆料的其余原料及制备方法与实施例一相同，获得保温浆料。对比例二：
原料中不含纳米碳纤维和石墨烯气凝胶，方法中没有纳米碳纤维和石墨烯气凝胶改性聚苯颗粒的步骤，其他步骤与实施例一相同，获得保温浆料。
上述实施例和对比例的保温浆料的性能及一些物理力学性能见表1。
表1保温浆料的性能
可见，本发明在使用了石墨烯气凝胶和无机纳米纤维改性的聚苯颗粒后，制备的保温浆料在隔热保温性能上和抗裂性能上有了很大的提升。
另外，本发明的实施例也包括该砂浆在外墙保温施工中的应用，其方法由以下步骤实现：步骤1)、在基层墙体1外侧粘贴岩棉板2；所述岩棉板2经过防水界面处理剂处理后的岩棉板；
步骤2)、在步骤一所述的岩棉板2上铺设钢丝网3，并采用固定件4固定在钢丝网3外侧；
步骤3)、采用本发明的所有实施例的得到胶粉聚苯颗粒保温浆料作为防火过渡的抗裂找平层5；
步骤4)、采用一布两浆方式在所述找平层上制作抗裂层7；具体为：在所述找平层上批刮抗裂砂浆层，然后铺设网格布，最后再批刮抗裂砂浆层。
本发明的外墙防水保温一体化施工方法中保温板的结构示意图如图1 所示。
实施方式中步骤1)所述的在基层墙体外侧粘贴岩棉板的面积在50％以上。步骤2)中，可以根据基层墙体的不同，选择合适的固定件4。所述的固定件4可以为锚栓，通过锚栓固定在钢丝网外侧，同时在锚栓与钢丝网的接触位置采用塑料垫片6，避免锚栓穿过钢丝网，以及保证接触牢固等。
实施方式中还包括饰面层，在步骤四之后，可以涂饰面层。
本发明内容仅仅举例说明了要求保护的一些具体实施方案，其中一个或更多个技术方案中所记载的技术特征可以与任意的一个或多个技术方案相组合，这些经组合而得到的技术方案也在本申请保护范围内，就像这些经组合而得到的技术方案已经在本发明公开内容中具体记载一样。
Claims (11)
1.一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料，其特征在于是由下述原料按下述重量份数制备而成的：
硅酸盐水泥50-60份，
氢氧化钙粉5-10份，
聚苯颗粒10-20份，
石墨烯气凝胶4-6份，
无机纳米纤维3-5份，
十二烷基苯磺酸钠1-3份，
羟丙基甲基纤维素2-4份，
交联剂1-2份，
苯丙烯-丙烯酸酯聚合物2-5份，
憎水剂0.5-1份，水10-20份。
2.如权利要求1所述的一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料，其特征在于，交联剂为过氧化二异丙苯(DCP)。
3.如权利要求1-2任一项所述的一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料，其特征在于，石墨烯气凝胶为具有三维、多孔网络结构，以石墨烯为主体的气凝胶。
4.如权利要求1-2任一项所述的一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料，其特征在于，无机纳米纤维为二氧化硅纳米纤维，碳纤维，氧化铝纤维。
5.如权利要求3所述的一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料，其特征在于，无机纳米纤维为二氧化硅纳米纤维，碳纤维，氧化铝纤维。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料的制备方法，包含如下步骤：
1)、制备无机材料改性的聚苯颗粒：将粗聚苯颗粒进行粉碎成粒径0.5-5mm的颗粒，将粒度适中的石墨烯气凝胶、无机纳米纤维以及交联剂倒入容器中，加入适量乙醇溶液，进行充分搅拌混合1-4h，静置30min，在真空或惰性气氛下，以1-10℃/min的速率升温至150-250℃，保温并搅拌4-6h，得到均一、表面光滑的颗粒，将该颗粒置于气流干燥器于100-110℃下干燥30min，得到石墨烯气凝胶和无机纤维改性的聚苯颗粒；
2)、制备保温浆料：按照原料配比，将硅酸盐水泥、氢氧化钙粉、十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素、苯丙烯-丙烯酸酯聚合物、憎水剂以及适量水，加入步骤1)得到的聚苯颗粒为轻骨料，搅拌均匀，得到具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒保温浆料。
7.如权利要求6所述的一种具有保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料的制备方法，其特征在于，步骤2)中搅拌时间为2-10h。
8.一种外墙防水保温一体化施工方法，包括以下步骤：
1)、在基层墙体(1)外侧粘贴岩棉板(2)；所述岩棉板(2)经过防水界面处理剂处理后的岩棉板；
2)、在步骤一所述的岩棉板(2)上铺设钢丝网(3)，并采用固定件(4)固定在钢丝网(3)外侧；
3)、采用如权利要求1-5任一所述的保温、抗裂功能的胶粉聚苯颗粒浆料作为防火过渡的抗裂找平层(5)；
4)、采用一布两浆方式在所述找平层上制作抗裂层(7)；具体为：在所述找平层上批刮抗裂砂浆层，然后铺设网格布，最后再批刮抗裂砂浆层。
9.根据权利要求8所述的外墙防水保温一体化施工方法，其特征在于，在步骤4)之后，还包括最后的抗裂砂浆层在制作饰面层。
10.根据权利要求8或9所述的外墙防水保温一体化施工方法，其特征在于，步骤1)中，在基层墙体外侧粘贴岩棉板(2)的面积大于50％。
11.根据权利要求10所述的外墙防水保温一体化施工方法，其特征在于，所述的固定件(4)为锚栓，通过锚栓固定在钢丝网(3)外侧，并在锚栓与钢丝网(3)的接触位置设置有塑料垫片(6)。
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