CN108218300A - 一种建筑节能保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑节能保温材料，包括重量份如下的各原料：废煤渣45‑55份，石墨烯海绵5‑10份，镁铝尖晶石20‑30份，空心玻璃微珠5‑10份，无石棉矿物纤维10‑20份，蕉麻纤维10‑20份，穴醚离子盐类防火保温功能助剂5‑10份，偶联剂2‑5份。本发明还公开了所述建筑节能保温材料的制备方法，包括如下步骤：将比例将各原料混合，得到混合料；然后将混合料装入球磨罐，球磨处理3‑6小时，后向混合粉料中加入与原料质量和相等质量的水，搅拌均匀，得到浆料，后将其注入模具中，将模具和混合浆料置于养护炉中，养护完成后自然冷却、脱模，得到保温材料。本发明公开的建筑节能保温材料价格更低廉、更加绿色环保、防火性能更强、保温隔热效果更显著、导热系数更低、使用温度范围更宽、粘结能力更强，耐急冷急热性能更好。

Description

一种建筑节能保温材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种建筑节能保温材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的发展及全球人口数量的增长，能源问题成为制约着社会发展的重要因素之一。提倡“节能、低碳、环保”的生活理念是解决这一问题的重要途径之一，这一生活理念是调整经济结构、转变经济发展方式的内在要求，也是推动节能减排，发展绿色经济和循环经济的战略选择。我国拥有目前世界上最大的建筑市场，建筑耗能也成为各类耗能之首，如何减少建筑物耗能是当前业界亟待解决的问题。
实现建筑节能的一个有效方法就是采用保温隔热材料与制品。目前建筑保温材料主要有无机类和有机类，无机保温材料是一种用于建筑物内外墙粉刷的保温节能材料，主要有空玻化微珠，膨胀珍珠岩，闭孔珍珠岩，岩棉，发泡混凝土等，具有防火防冻、耐老化以及低廉的价格等特点，但保温热效率差。有机保温材料主要是发泡塑料，主要产品为聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡棉和聚氨酯泡沫塑料，主要缺点是易燃、易滴熔，燃烧烟雾大、毒性大，燃烧能产生氰化氢气体，一旦发生火灾对人体毒害性极大，且保温效果不好等缺点。
因此，有必要寻求更为有效的方法，制备防火性能好、保温隔热性强、利用价值高、稳定性强、低成本且环保的建筑节能保温材料。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种建筑节能保温材料及其制备方法，该制备方法简单易行，对设备要求不高，原料易得，后处理方便，价格低廉，适合大规模生产；制备得到的建筑节能保温材料克服了现有传统保温材料成本高，防火等级差，施工难度大，粘结能力差，容易脱落，且抗风压、抗冲击能力差、保温隔热效果不明显、污染环境等缺陷，与现有技术中节能保温材料相比，本发明公开的建筑节能保温材料价格更低廉、更加绿色环保、防火性能更强、保温隔热效果更显著、导热系数更低、使用温度范围更宽、粘结能力更强，耐急冷急热性能更好。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种建筑节能保温材料，包括重量份如下的各原料：废煤渣45-55份，石墨烯海绵5-10份，镁铝尖晶石20-30份，空心玻璃微珠5-10份，无石棉矿物纤维10-20份，蕉麻纤维10-20份，穴醚离子盐类防火保温功能助剂5-10份，偶联剂2-5份。
优先地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570中的一种或几种。
所述穴醚离子盐类防火保温功能助剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将穴醚加入到有机溶剂中，在80-90℃下搅拌，待其完全溶解后加入环氧氯丙烷，保温搅拌反应5-7小时，后将溶剂用旋转蒸发仪除去，得到粗产物；
2)将经过步骤1)制备得到的粗产物溶于高沸点溶剂中，并向其中加入氨基树脂、发泡剂，70-80℃下搅拌反应6-8小时，后在丙酮中沉出，再置于60-80℃下的真空干燥箱中烘10-15小时，得到穴醚离子盐修饰的氨基树脂；
3)将经过步骤2)制备得到的穴醚离子盐修饰的氨基树脂浸泡在50-60℃质量分数为10-20％的铝酸钠的水溶液中20-30小时，后再将其浸泡在水中5-10小时，取出并置于70-80℃下的真空干燥箱中烘12-15小时。
其中，步骤1)中所述穴醚、有机溶剂、环氧氯丙烷的质量比为1.8：(10-15)：1。
所述有机溶剂选自乙腈、乙醚、乙酸乙酯中的一种或几种。
步骤2)中所述粗产物、高沸点溶剂、氨基树脂、发泡剂的质量比为(1-2)：(10-15)：(3-5)：(0.03-0.05)。
所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
所述发泡剂选自偶氮二甲酰胺、水溶性聚乙烯醇、偶氮二异丁腈中的一种或几种。
进一步地，步骤3)中所述穴醚离子盐修饰的氨基树脂、铝酸钠的水溶液、水的质量比为1:(50-100):(50-100)。
优先地，一种所述建筑节能保温材料的制备方法，包括如下步骤：将比例将各原料混合，得到混合料；然后将混合料装入球磨罐，球磨处理3-6小时，后向混合粉料中加入与原料质量和相等质量的水，搅拌均匀，得到浆料，后将其注入模具中，将模具和混合浆料置于养护炉中，养护完成后自然冷却、脱模，得到保温材料。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明公开的建筑节能保温原料价格低廉，成本低，制备方法简单易行，对设备要求不高，适合大规模生产。
(2)本发明公开的建筑节能保温材料，克服了现有传统保温材料成本高，防火等级差，施工难度大，粘结能力差，容易脱落，且抗风压、抗冲击能力差、保温隔热效果不明显、污染环境等缺陷，与现有技术中节能保温材料相比，本发明公开的建筑节能保温材料价格更低廉、更加绿色环保、防火性能更强、保温隔热节能效果更显著、导热系数更低、使用温度范围更宽、粘结能力更强，耐急冷急热性能更好。
(3)本发明公开的建筑节能保温材料，添加废煤渣，对废弃物料进行回收利用，有利于节能减少环境污染，降低产品成品，另外，其能有效提高保温材料的阻燃防火性能和保温效果。
(4)本发明公开的建筑节能保温材料，主要原料均为超轻的无机材料，性能稳定粘接牢靠，界面拉毛均匀，涂抹干燥后与墙体形成致密性接触，无冷桥热桥产生，不与墙体发生化学反应，强度高，且不变形、不开裂、不空鼓、不脱落，冬季不结霜，夏季不反潮，通过硅烷偶联剂和防火保温助剂共同作用，增强其与墙体粘结力，另外，有利于有机成分的分散均匀；这种保温材料同时具备了无机类保温材料和有机类保温材料的优点。
(5)本发明公开的建筑节能保温材料，添加空心玻璃微珠、镁铝尖晶石、石墨烯海绵、无石棉矿物纤维、蕉麻纤维，由于这些材料良好的阻燃隔热性能，有利于提高保温材料阻燃防火保温性能。
(6)本发明公开的建筑节能保温材料，采用穴醚类离子聚合物修饰氨基树脂作为粘结功能，粘结力强，使得保温材料结构更紧凑，综合力学性能更好。穴醚内部空腔结构，有利于提高阻燃和保温性能。且通过离子键将铝酸根引入，形成有机铝酸盐，有利于保温材料综合性能的提高。
(7)本发明公开的建筑节能保温材料，抗紫外老化性能显著，且不需使用挥发性较大的有机溶剂作为溶剂，使用安全环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种建筑节能保温材料，包括重量份如下的各原料：废煤渣45份，石墨烯海绵5份，镁铝尖晶石20份，空心玻璃微珠5份，无石棉矿物纤维10份，蕉麻纤维10份，穴醚离子盐类防火保温功能助剂5份，硅烷偶联剂KH-550 2份。
所述穴醚离子盐类防火保温功能助剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将穴醚18g加入到乙腈100g中，在80℃下搅拌，待其完全溶解后加入环氧氯丙烷10g，保温搅拌反应5小时，后将溶剂用旋转蒸发仪除去，得到粗产物；
2)将经过步骤1)制备得到的粗产物10g溶于二甲亚砜100g中，并向其中加入氨基树脂30g、偶氮二甲酰胺0.3g，70℃下搅拌反应6小时，后在丙酮中沉出，再置于60℃下的真空干燥箱中烘10小时，得到穴醚离子盐修饰的氨基树脂；
3)将经过步骤2)制备得到的穴醚离子盐修饰的氨基树脂10g浸泡在50℃质量分数为20％的铝酸钠的水溶液500g中20小时，后再将其浸泡在水500g中5小时，取出并置于70℃下的真空干燥箱中烘12小时。
优先地，一种所述建筑节能保温材料的制备方法，包括如下步骤：将比例将各原料混合，得到混合料；然后将混合料装入球磨罐，球磨处理3小时，后向混合粉料中加入与原料质量和相等质量的水，搅拌均匀，得到浆料，后将其注入模具中，将模具和混合浆料置于养护炉中，养护完成后自然冷却、脱模，得到保温材料。
实施例2
一种建筑节能保温材料，包括重量份如下的各原料：废煤渣47份，石墨烯海绵7份，镁铝尖晶石23份，空心玻璃微珠7份，无石棉矿物纤维13份，蕉麻纤维13份，穴醚离子盐类防火保温功能助剂7份，硅烷偶联剂KH-560 3份。
所述穴醚离子盐类防火保温功能助剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将穴醚18g加入到乙醚120g中，在83℃下搅拌，待其完全溶解后加入环氧氯丙烷35g，保温搅拌反应5.5小时，后将溶剂用旋转蒸发仪除去，得到粗产物；
2)将经过步骤1)制备得到的粗产物13g溶于N,N-二甲基甲酰胺120g中，并向其中加入氨基树脂35g、水溶性聚乙烯醇0.35g，73℃下搅拌反应6.5小时，后在丙酮中沉出，再置于65℃下的真空干燥箱中烘12小时，得到穴醚离子盐修饰的氨基树脂；
3)将经过步骤2)制备得到的穴醚离子盐修饰的氨基树脂10g浸泡在53℃质量分数为18％的铝酸钠的水溶液650g中23小时，后再将其浸泡在水700g中7小时，取出并置于73℃下的真空干燥箱中烘13.5小时。
优先地，一种所述建筑节能保温材料的制备方法，包括如下步骤：将比例将各原料混合，得到混合料；然后将混合料装入球磨罐，球磨处理4小时，后向混合粉料中加入与原料质量和相等质量的水，搅拌均匀，得到浆料，后将其注入模具中，将模具和混合浆料置于养护炉中，养护完成后自然冷却、脱模，得到保温材料。
实施例3
一种建筑节能保温材料，包括重量份如下的各原料：废煤渣50份，石墨烯海绵8份，镁铝尖晶石27份，空心玻璃微珠8份，无石棉矿物纤维17份，蕉麻纤维17份，穴醚离子盐类防火保温功能助剂8份，硅烷偶联剂KH-570 4份。
所述穴醚离子盐类防火保温功能助剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将穴醚18g加入到乙酸乙酯130g中，在86℃下搅拌，待其完全溶解后加入环氧氯丙烷10g，保温搅拌反应6小时，后将溶剂用旋转蒸发仪除去，得到粗产物；
2)将经过步骤1)制备得到的粗产物17g溶于N-甲基吡咯烷酮130g中，并向其中加入氨基树脂40g、偶氮二异丁腈0.4g，76℃下搅拌反应7小时，后在丙酮中沉出，再置于70℃下的真空干燥箱中烘13.5小时，得到穴醚离子盐修饰的氨基树脂；
3)将经过步骤2)制备得到的穴醚离子盐修饰的氨基树脂10g浸泡在57℃质量分数为15％的铝酸钠的水溶g液800中25小时，后再将其浸泡在水750g中8小时，取出并置于76℃下的真空干燥箱中烘14.5小时。
优先地，一种所述建筑节能保温材料的制备方法，包括如下步骤：将比例将各原料混合，得到混合料；然后将混合料装入球磨罐，球磨处理5小时，后向混合粉料中加入与原料质量和相等质量的水，搅拌均匀，得到浆料，后将其注入模具中，将模具和混合浆料置于养护炉中，养护完成后自然冷却、脱模，得到保温材料。
实施例4
一种建筑节能保温材料，包括重量份如下的各原料：废煤渣52份，石墨烯海绵9份，镁铝尖晶石28份，空心玻璃微珠9份，无石棉矿物纤维18份，蕉麻纤维19份，穴醚离子盐类防火保温功能助剂9份，偶联剂4份；所述偶联剂是硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560按质量比2:1混合而成。
所述穴醚离子盐类防火保温功能助剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将穴醚18g加入到乙腈145g中，在88℃下搅拌，待其完全溶解后加入环氧氯丙烷10g，保温搅拌反应6.8小时，后将溶剂用旋转蒸发仪除去，得到粗产物；
2)将经过步骤1)制备得到的粗产物18.5g溶于N-甲基吡咯烷酮143g中，并向其中加入氨基树脂44g、偶氮二甲酰胺0.45g，79℃下搅拌反应8小时，后在丙酮中沉出，再置于78℃下的真空干燥箱中烘14小时，得到穴醚离子盐修饰的氨基树脂；
3)将经过步骤2)制备得到的穴醚离子盐修饰的氨基树脂10g浸泡在58℃质量分数为13％的铝酸钠的水溶液900g中28小时，后再将其浸泡在水1000g中9小时，取出并置于78℃下的真空干燥箱中烘15小时。
优先地，一种所述建筑节能保温材料的制备方法，包括如下步骤：将比例将各原料混合，得到混合料；然后将混合料装入球磨罐，球磨处理5.5小时，后向混合粉料中加入与原料质量和相等质量的水，搅拌均匀，得到浆料，后将其注入模具中，将模具和混合浆料置于养护炉中，养护完成后自然冷却、脱模，得到保温材料。
实施例5
一种建筑节能保温材料，包括重量份如下的各原料：废煤渣55份，石墨烯海绵10份，镁铝尖晶石30份，空心玻璃微珠10份，无石棉矿物纤维20份，蕉麻纤维20份，穴醚离子盐类防火保温功能助剂10份，硅烷偶联剂KH-560 5份。
所述穴醚离子盐类防火保温功能助剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将穴醚18g加入到有机溶剂150g中，在90℃下搅拌，待其完全溶解后加入环氧氯丙烷10g，保温搅拌反应7小时，后将溶剂用旋转蒸发仪除去，得到粗产物；所述有机溶剂是乙腈、乙醚按质量比3:5混合而成。
2)将经过步骤1)制备得到的粗产物20g溶于高沸点溶剂150g中，并向其中加入氨基树脂50g、发泡剂0.5g，80℃下搅拌反应8小时，后在丙酮中沉出，再置于80℃下的真空干燥箱中烘15小时，得到穴醚离子盐修饰的氨基树脂；所述高沸点溶剂是二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:2:3混合而成；所述发泡剂是偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈按质量比3:2混合而成。
3)将经过步骤2)制备得到的穴醚离子盐修饰的氨基树脂10g浸泡在60℃质量分数为10％的铝酸钠的水溶液1000g中30小时，后再将其浸泡在水1000g中10小时，取出并置于80℃下的真空干燥箱中烘15小时。
优先地，一种所述建筑节能保温材料的制备方法，包括如下步骤：将比例将各原料混合，得到混合料；然后将混合料装入球磨罐，球磨处理6小时，后向混合粉料中加入与原料质量和相等质量的水，搅拌均匀，得到浆料，后将其注入模具中，将模具和混合浆料置于养护炉中，养护完成后自然冷却、脱模，得到保温材料。
对比例
市售普通保温材料。
对上述实施例1-5以及对比例所得建筑节能保温材料进行测试，测试结果和测试方法见表1。
表1实施例及对比例建筑节能保温性能
从上表可以看出，本发明实施例公开的建筑节能保温材料，抗拉强度258-300KPa，憎水性98.9-100％，导热系数(20±5℃)0.030-0.015W/mk，耐火性能44.8-52.6min，而市售普通保温材料抗拉强度180KPa，憎水性90％，导热系数(20±5℃)0.095W/mk，耐火性能20min，可见，本发明实施例公开的建筑节能保温材料具有较好的耐火、保温、憎水性能，且其力学性能优异。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种建筑节能保温材料，其特征在于，包括重量份如下的各原料：废煤渣45-55份，石墨烯海绵5-10份，镁铝尖晶石20-30份，空心玻璃微珠5-10份，无石棉矿物纤维10-20份，蕉麻纤维10-20份，穴醚离子盐类防火保温功能助剂5-10份，偶联剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的建筑节能保温材料，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的建筑节能保温材料，其特征在于，所述穴醚离子盐类防火保温功能助剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将穴醚加入到有机溶剂中，在80-90℃下搅拌，待其完全溶解后加入环氧氯丙烷，保温搅拌反应5-7小时，后将溶剂用旋转蒸发仪除去，得到粗产物；
2)将经过步骤1)制备得到的粗产物溶于高沸点溶剂中，并向其中加入氨基树脂、发泡剂，70-80℃下搅拌反应6-8小时，后在丙酮中沉出，再置于60-80℃下的真空干燥箱中烘10-15小时，得到穴醚离子盐修饰的氨基树脂；
3)将经过步骤2)制备得到的穴醚离子盐修饰的氨基树脂浸泡在50-60℃质量分数为10-20％的铝酸钠的水溶液中20-30小时，后再将其浸泡在水中5-10小时，取出并置于70-80℃下的真空干燥箱中烘12-15小时。
4.根据权利要求3所述的建筑节能保温材料，其特征在于，步骤1)中所述穴醚、有机溶剂、环氧氯丙烷的质量比为1.8：(10-15)：1。
5.根据权利要求3所述的建筑节能保温材料，其特征在于，所述有机溶剂选自乙腈、乙醚、乙酸乙酯中的一种或几种。
6.根据权利要求3所述的建筑节能保温材料，其特征在于，步骤2)中所述粗产物、高沸点溶剂、氨基树脂、发泡剂的质量比为(1-2)：(10-15)：(3-5)：(0.03-0.05)。
7.根据权利要求3所述的建筑节能保温材料，其特征在于，所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种；所述发泡剂选自偶氮二甲酰胺、水溶性聚乙烯醇、偶氮二异丁腈中的一种或几种。
8.根据权利要求3所述的建筑节能保温材料，其特征在于，步骤3)中所述穴醚离子盐修饰的氨基树脂、铝酸钠的水溶液、水的质量比为1:(50-100)：(50-100)。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的建筑节能保温材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将比例将各原料混合，得到混合料；然后将混合料装入球磨罐，球磨处理3-6小时，后向混合粉料中加入与原料质量和相等质量的水，搅拌均匀，得到浆料，后将其注入模具中，将模具和混合浆料置于养护炉中，养护完成后自然冷却、脱模，得到保温材料。
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