CN107973620A - 一种无机保温砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无机保温浆料及其制备方法，属于建筑材料制备技术领域。所述的无机保温浆料，包括以下原料：硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、铝酸钾、膨胀玻化微珠、聚丙烯纤维、磁粉、滑石粉、可再分散性乳胶、纤维素醚、防水剂、引气剂、氟化钙、聚氨酯‑乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸，所述的无机保温浆料是经过混合、搅拌等步骤制成的。本发明无机保温浆料能够提高抗压强度，降低表观密度、导热系数和体积吸水率。

Description

一种无机保温砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料制备技术领域，具体涉及一种无机保温砂浆及其制备方法。
背景技术
目前，我国民用建筑节能工程要求越来越高，市场涌现出了大量的建筑节能新材料、新工艺；其中无机保温砂浆外墙保温系统在现代高层建筑中起到了相当重要的作用。其可靠的构造处理已被社会认可，是目前综合优势最多的外墙保温隔热做法之一。无机保温砂浆是指以无机轻骨料、胶凝材料、外加剂、填料等混合制成的用于建筑物保温隔热的干粉料，使用时加水拌制成浆料并施抹于基层工作面，硬化后形成保温层。无机保温轻骨料大多为多孔结构，在保温砂浆中由于自身封闭或胶凝材料对其包裹封闭，空气在空隙中很难产生对流。大量的多孔轻质骨料均匀分布在无机保温砂浆内，对热传导起了很大的阻挡作用，从而起到了保温隔热的效果。目前常用的无机保温砂浆有膨胀珍珠岩保温砂浆、膨胀蛭石保温砂浆和玻化微珠保温砂浆，其中以玻化微珠保温砂浆性能较优异。
无机保温砂浆作为一种新型保温隔热材料与传统有机保温材料相比，具有独特的优越性，如:防火性能优异、强度高、耐久性好、与主体建筑物同寿命等。无机保温砂浆虽然具有如此明显的优势，但其仍然存在一些不足：(1)无机保温砂浆的导热系数较大，保温性能有待提高。(2)现有的砂浆制备方法及设备不能满足无机保温砂浆的特殊要求。无机保温砂浆的骨料存在一定的脆性，在砂浆制备过程中由于搅拌工艺不合理、搅拌时间过长或搅拌强度过大等原因，促使保温骨料发生破损，导致无机保温砂浆热工性能降低。(3)目前无机保温砂浆施工方式主要为人工抹灰，一般分多遍成活，且两次抹灰之间时间间隔较长，施工结束后保温层固化干燥时间更长，施工工期长、效率低。
中国发明专利“聚苯乙烯泡沫粒子保温砂浆(专利号：ZL200610025027.1)”公开了一种建筑内外墙用聚苯乙烯泡沫保温砂浆及其制备方法，所述的预混聚苯乙烯泡沫粒子保温砂浆，各组份的质量份数如下：胶凝材料65-88、矿物掺合料2-22、增稠剂0.1-2、引气剂0.1-0.4、增粘剂1-2.5、聚苯乙烯颗粒3-9、建筑用砂0-6。该发明具有较好的保温效果、保温体系的整体性较好的特点，但存在砂浆的抗压强度低，导热系数、表观密度和收缩率大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无机保温砂浆及其制备方法，以解决在中国发明专利“聚苯乙烯泡沫粒子保温砂浆(专利号：ZL200610025027.1)”公开的保温砂浆的基础上，如何优化组分、用量等，提高保温砂浆的抗压强度，降低表观密度、导热系数和体积吸水率的技术问题。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种无机保温浆料，包括以下原料：硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、铝酸钾、膨胀玻化微珠、聚丙烯纤维、磁粉、滑石粉、可再分散性乳胶、纤维素醚、防水剂、引气剂、氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸；
所述的氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸的重量比为(10-15)：(8-13)：(20-25)：(3-6)。
优选地，所述氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸的重量比为12:10:23:5。
优选地，所述可再分散性乳胶为醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯中的一种或一种以上组合物。
优选地，所述纤维素醚为苄基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素中的一种或一种以上组合物。
优选地，所述防水剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌的混合物。
优选地，所述砂为建筑用石英砂，粒径小于1mm。
优选地，所述引气剂为十二烷基硫酸钠或者松香树脂。
本发明还提供一种无机保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量份取硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、铝酸钾、膨胀玻化微珠、聚丙烯纤维、磁粉、滑石粉、可再分散性乳胶、纤维素醚、防水剂混合，搅拌均匀制得浆体；
S2：在浆体中边搅拌边加入引气剂，搅拌10-15min后静置30-60min；
S3：在步骤S2的基础上添加氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸，用搅拌机搅拌均匀，得成品。
优选地，步骤S3所述的搅拌速度为80-200r/min。
本发明具有以下有益效果：
(1)由实施例1-3和对比例6的数据可见，按照实施例1-3制备的无机保温砂浆其抗压强度明显提高，导热系数、表观密度和收缩率明显降低；同时由实施例1-3的数据可见，实施例1为最优实施例。
(2)由实施例1和对比例1-5的数据可见，氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸在制备无机保温砂浆中起到了协同作用，协同提高了无机保温砂浆的抗压强度，降低了导热系数、表观密度和收缩率，这是：
1)氟化钙作为一种矿化剂能够改善反应物的反应性能，在本发明中氟化钙能促进聚氨酯-乙烯共聚物和碳酸钠在无机保温砂浆中的发泡效果，在砂浆中引入大量微小气泡，这些独立、封闭、细小的气泡在保温砂浆中能够稳定存在并均匀排布，可明显降低保温砂浆的导热系数、表观密度和收缩率，提高其保温隔热性能，从而增强无机保温砂浆的和易性。此外，保温砂浆中引入的大量细小气泡，起到了润滑与缓冲作用，避免了无机轻骨料在搅拌过程中与搅拌机内壁和叶片直接接触，减小无机轻骨料在砂浆搅拌过程中的破损率，提高出料率，节约材料，提高保温砂浆的闭孔孔隙率，从而使保温砂浆表观密度、导热系数和体积吸水率降低。
2)碳酸钠能在水中溶解，于盐酸反应生产二氧化碳并且泡腾，从而产生气泡，在本发明中加入盐酸能够促进生成二氧化碳，增大泡沫量，利用此发泡技术制备泡沫型无机保温砂浆，可以有效降低无机保温砂浆的导热系数，提高其保温性能。此外，碳酸钠具有速凝的功能，可以缩短保温层固化干燥的时间，使无机保温砂浆在短时间内凝结，降低表观密度，提高施工性能。
3)聚氨酯-乙烯共聚物、氟化钙、碳酸钠在无机保温浆料中可形成乱向分布的网状结构，使晶格活化，加速固相反应，使混凝土在硬化初期形成的微裂纹在发展过程中受到阻挡，难以进一步发展，从而提高无机保温浆料抗裂性能和抗压强度。
(3)氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸作为补强体系，通过控制氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸重量比为(10-15)：(8-13)：(20-25)：(3-6)，实现在补强体系中以碳酸钠作为补强体系的主要原料，利用碳酸钠、盐酸促进发泡的作用，在砂浆中产生大量泡沫，保温砂浆表观密度、导热系数和体积吸水率降低；利用聚氨酯-乙烯共聚物、氟化钙、碳酸钠在无机保温浆料中可形成乱向分布的网状结构的特点，提高无机保温浆料抗裂性能和抗压强度，使得补强体系运用到本发明的无机保温浆料中能够有效提高无机保温浆料抗裂性能和抗压强度，降低表观密度、导热系数和体积吸水率。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述的无机保温浆料，以重量份为单位，包括以下组份：硅酸盐水泥55-65份、粉煤灰45-60份、砂32-48份、铝酸钾12-15份、膨胀玻化微珠5-8份、聚丙烯纤维4-7份、磁粉12-16份、滑石粉8-15份、可再分散性乳胶4-9份、纤维素醚3-6份、防水剂2-5份、引气剂2-4份、氟化钙10-15份、聚氨酯-乙烯共聚物8-13份、碳酸钠20-25份、盐酸3-6份。
所述可再分散性乳胶为醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯中的一种或一种以上组合物。
所述纤维素醚为苄基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素中的一种或一种以上组合物。
所述防水剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌的混合物。
所述砂为建筑用石英砂，粒径小于1mm。
所述引气剂为十二烷基硫酸钠或者松香树脂。
所述的无机保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量份取硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、铝酸钾、膨胀玻化微珠、聚丙烯纤维、磁粉、滑石粉、可再分散性乳胶、纤维素醚、防水剂混合，搅拌均匀制得浆体；
S2：在浆体中边搅拌边加入引气剂，搅拌10-15min后静置30-60min；
S3：在步骤S2的基础上添加氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸，用搅拌机以80-200r/min的速度搅拌均匀，即得成品。
实施例1
一种无机保温浆料，以重量份为单位，包括以下组份：硅酸盐水泥60份、粉煤灰60份、砂48份、铝酸钾15份、膨胀玻化微珠8份、聚丙烯纤维5份、磁粉16份、滑石粉12份、可再分散性乳胶9份、纤维素醚4份、防水剂5份、引气剂3份、氟化钙12份、聚氨酯-乙烯共聚物10份、碳酸钠23份、盐酸5份。
所述可再分散性乳胶为丙烯酸酯5份与苯乙烯共聚胶粉2份、醋酸乙烯酯2份的组合物。
所述纤维素醚为羟乙基纤维素2份、羟丙基甲基纤维素1份、羧甲基羟乙基纤维素1份的组合物。
所述防水剂为硬脂酸钙4份、硬脂酸锌1份的混合物。
所述砂为建筑用石英砂，粒径小于1mm。
所述引气剂为十二烷基硫酸钠。
所述的无机保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量份取硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、铝酸钾、膨胀玻化微珠、聚丙烯纤维、磁粉、滑石粉、可再分散性乳胶、纤维素醚、防水剂混合，搅拌均匀制得浆体；
S2：在浆体中边搅拌边加入引气剂，搅拌15min后静置60min；
S3：在步骤S2的基础上添加氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸，用搅拌机以200r/min的速度搅拌均匀，即得成品。
实施例2
一种无机保温浆料，以重量份为单位，包括以下组份：硅酸盐水泥55份、粉煤灰60份、砂40份、铝酸钾14份、膨胀玻化微珠8份、聚丙烯纤维4份、磁粉16份、滑石粉8份、可再分散性乳胶6份、纤维素醚3份、防水剂5份、引气剂2份、氟化钙10份、聚氨酯-乙烯共聚物8份、碳酸钠20份、盐酸3份。
所述可再分散性乳胶为丙烯酸酯4份与苯乙烯共聚胶粉2份。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素2份、羧甲基羟乙基纤维素1份的组合物。
所述防水剂为硬脂酸钙3份、硬脂酸锌2份的混合物。
所述砂为建筑用石英砂，粒径小于1mm。
所述引气剂为者松香树脂。
所述的无机保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量份取硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、铝酸钾、膨胀玻化微珠、聚丙烯纤维、磁粉、滑石粉、可再分散性乳胶、纤维素醚、防水剂混合，搅拌均匀制得浆体；
S2：在浆体中边搅拌边加入引气剂，搅拌15min后静置60min；
S3：在步骤S2的基础上添加氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸，用搅拌机以150r/min的速度搅拌均匀，即得成品。
实施例3
一种无机保温浆料，以重量份为单位，包括以下组份：硅酸盐水泥65份、粉煤灰50份、砂32份、铝酸钾12份、膨胀玻化微珠6份、聚丙烯纤维7份、磁粉14份、滑石粉15份、可再分散性乳胶4份、纤维素醚6份、防水剂3份、引气剂4份、氟化钙15份、聚氨酯-乙烯共聚物13份、碳酸钠25份、盐酸6份。
所述可再分散性乳胶为醋酸乙烯酯2份与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉3份。
所述纤维素醚为苄基纤维素。
所述防水剂为硬脂酸钙1份、硬脂酸锌2份的混合物。
所述砂为建筑用石英砂，粒径小于1mm。
所述引气剂为十二烷基硫酸钠。
所述的无机保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量份取硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、铝酸钾、膨胀玻化微珠、聚丙烯纤维、磁粉、滑石粉、可再分散性乳胶、纤维素醚、防水剂混合，搅拌均匀制得浆体；
S2：在浆体中边搅拌边加入引气剂，搅拌12min后静置40min；
S3：在步骤S2的基础上添加氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸，用搅拌机以80r/min的速度搅拌均匀，即得成品。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是组分中缺少氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是组分中缺少氟化钙。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是组分中缺少聚氨酯-乙烯共聚物。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是组分中缺少碳酸钠。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是组分中缺少盐酸。
对比例6
采用中国发明专利“聚苯乙烯泡沫粒子保温砂浆(专利号：ZL200610025027.1)”实施例1的工艺制备保温砂浆。
按照实施例1-3和对比例1-6所述的制备工艺制备保温砂浆，检测各组砂浆的基本性能，见下表所示：
由上表可知：(1)由实施例1-3和对比例6的数据可见，按照实施例1-3制备的无机保温砂浆其抗压强度明显提高，导热系数、表观密度和收缩率明显降低；同时由实施例1-3的数据可见，实施例1为最优实施例。
(2)由实施例1和对比例1-5的数据可见，氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸在制备无机保温砂浆中起到了协同作用，协同提高了无机保温砂浆的抗压强度，降低了导热系数、表观密度和收缩率，这是：
1)氟化钙作为一种矿化剂能够改善反应物的反应性能，在本发明中氟化钙能促进聚氨酯-乙烯共聚物和碳酸钠在无机保温砂浆中的发泡效果，在砂浆中引入大量微小气泡，这些独立、封闭、细小的气泡在保温砂浆中能够稳定存在并均匀排布，可明显降低保温砂浆的导热系数、表观密度和收缩率，提高其保温隔热性能，从而增强无机保温砂浆的和易性。此外，保温砂浆中引入的大量细小气泡，起到了润滑与缓冲作用，避免了无机轻骨料在搅拌过程中与搅拌机内壁和叶片直接接触，减小无机轻骨料在砂浆搅拌过程中的破损率，提高出料率，节约材料，提高保温砂浆的闭孔孔隙率，从而使保温砂浆表观密度、导热系数和体积吸水率降低。
2)碳酸钠能在水中溶解，于盐酸反应生产二氧化碳并且泡腾，从而产生气泡，在本发明中加入盐酸能够促进生成二氧化碳，增大泡沫量，利用此发泡技术制备泡沫型无机保温砂浆，可以有效降低无机保温砂浆的导热系数，提高其保温性能。此外，碳酸钠具有速凝的功能，可以缩短保温层固化干燥的时间，使无机保温砂浆在短时间内凝结，降低表观密度，提高施工性能。
3)聚氨酯-乙烯共聚物、氟化钙、碳酸钠在无机保温浆料中可形成乱向分布的网状结构，使晶格活化，加速固相反应，使混凝土在硬化初期形成的微裂纹在发展过程中受到阻挡，难以进一步发展，从而提高无机保温浆料抗裂性能和抗压强度。
本发明中氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸作为补强体系，通过控制氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸重量比为(10-15)：(8-13)：(20-25)：(3-6)，实现在补强体系中以碳酸钠作为补强体系的主要原料，利用碳酸钠、盐酸促进发泡的作用，在砂浆中产生大量泡沫，保温砂浆表观密度、导热系数和体积吸水率降低；利用聚氨酯-乙烯共聚物、氟化钙、碳酸钠在无机保温浆料中可形成乱向分布的网状结构的特点，提高无机保温浆料抗裂性能和抗压强度，使得补强体系运用到本发明的无机保温浆料中能够有效提高无机保温浆料抗裂性能和抗压强度，降低表观密度、导热系数和体积吸水率。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种无机保温浆料，其特征在于，包括以下原料：硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、铝酸钾、膨胀玻化微珠、聚丙烯纤维、磁粉、滑石粉、可再分散性乳胶、纤维素醚、防水剂、引气剂、氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸；
所述的氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸的重量比为(10-15)：(8-13)：(20-25)：(3-6)。
2.根据权利要求1所述的无机保温浆料，其特征在于，所述氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸的重量比为12:10:23:5。
3.根据权利要求1所述的无机保温浆料，其特征在于，所述可再分散性乳胶为醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯中的一种或一种以上组合物。
4.根据权利要求1所述的无机保温浆料，其特征在于，所述纤维素醚为苄基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素中的一种或一种以上组合物。
5.根据权利要求1所述的无机保温浆料，其特征在于，所述防水剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌的混合物。
6.根据权利要求1所述的无机保温浆料，其特征在于，所述砂为建筑用石英砂，粒径小于1mm。
7.根据权利要求1所述的无机保温浆料，其特征在于，所述引气剂为十二烷基硫酸钠或者松香树脂。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的无机保温砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按重量份取硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、铝酸钾、膨胀玻化微珠、聚丙烯纤维、磁粉、滑石粉、可再分散性乳胶、纤维素醚、防水剂混合，搅拌均匀制得浆体；
S2：在浆体中边搅拌边加入引气剂，搅拌10-15min后静置30-60min；
S3：在步骤S2的基础上添加氟化钙、聚氨酯-乙烯共聚物、碳酸钠、盐酸，用搅拌机搅拌均匀，即得成品。
9.根据权利要求8所述的无机保温砂浆的制备方法，其特征在于，步骤S3所述的搅拌速度为80-200r/min。
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