CN108298869A - 一种保温装饰材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种保温装饰材料及其制备方法，包括以下成分复配而成：硅藻土、聚氧丙烯甘油醚、改性纳米晶纤维、石英砂、粉煤灰、改性羧基聚酯树脂、聚碳化二亚胺、纳米磷酸钡、去离子水、交联剂、阻燃剂和防水剂。本发明制备的装饰材料保温效果好，具有较低的导热系数，还具有较高的阻燃性能，并且具有良好的稳定性，因此具有较好的应用前景，适合大规模推广使用。

Description

一种保温装饰材料及其制备方法
技术领域
本发明属于装饰材料技术领域，具体涉及一种保温装饰材料及其制备方法。
背景技术
我国的装饰材料主要包括各种涂料、油漆、镀层、贴面、各色瓷砖、具有特殊效果的玻璃等，保温性能差，导热系数较高。装饰用保温隔热材料种类繁多，根据使用部位的不同，可以分为内、外墙保温隔热材料；根据材质可分为有机保温材料、无机保温材料和复合保温材料。目前，单一材质保温材料受到材料本身的制约，不能够很好的兼顾保温性能、阻燃性能以及力学性能。无机保温材料是最早得到发展的保温材料，该类材料具有耐酸碱、耐腐蚀、稳定性好等优点，但是该类材料导热系数高，保温性能较差并且容重大。有机保温材料通常为多空类泡沫塑料，密度较小，力学性能良好并具有良好的抗压、抗拉韧性，但是其分解温度较低，分解放热大，不具有阻燃性能。
我国经济发展迅速，而能源的发展相对滞后，解决能源短缺的一个最好办法就是节约能源。因此，不断研究和开发节能新材料是国家的长期发展战略。由于建筑装饰能耗在所有能耗中占有较大的比重，目前越来越受到重视，于是建筑装饰的节能材料便应运而生。建筑装饰节能材料通常具有保温隔热的性能，可以最大限度地阻抗热流的传递，一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境，另一方面是为了节能。
综上所述，因此需要一种更好的装饰材料来改善现有技术的不足，推动建筑行业的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种保温装饰材料及其制备方法，本发明制备的装饰材料保温效果好，具有较低的导热系数，还具有较高的阻燃性能，并且具有良好的稳定性，因此具有较好的应用前景，适合大规模推广使用。
本发明提供了如下的技术方案：
一种保温装饰材料，包括以下重量份的原料：硅藻土35-42份、聚氧丙烯甘油醚12-17份、改性纳米晶纤维28-36份、石英砂14-19份、粉煤灰20-25份、改性羧基聚酯树脂18-27份、聚碳化二亚胺13-17份、纳米磷酸钡22-28份、去离子水23-34份、交联剂10-15份、阻燃剂12-16份和防水剂8-15份。
优选的，所述保温装饰材料包括以下重量份的原料：硅藻土35-41份、聚氧丙烯甘油醚12-15份、改性纳米晶纤维28-34份、石英砂15-19份、粉煤灰22-25份、改性羧基聚酯树脂18-25份、聚碳化二亚胺13-16份、纳米磷酸钡24-28份、去离子水27-34份、交联剂13-15份、阻燃剂14-16份和防水剂11-15份。
优选的，所述保温装饰材料包括以下重量份的原料：硅藻土41份、聚氧丙烯甘油醚12份、改性纳米晶纤维34份、石英砂15份、粉煤灰25份、改性羧基聚酯树脂25份、聚碳化二亚胺13份、纳米磷酸钡24份、去离子水34份、交联剂15份、阻燃剂14份和防水剂15份。
一种保温装饰材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将硅藻土置于80-100℃的烘箱中，干燥15-25min，再和石英砂、粉煤灰混合导入球磨机中，球磨至粉末粒径在2-4mm，得到混合物一；
b、将聚氧丙烯甘油醚、改性纳米晶纤维和交联剂混合，在温度120-140℃下高速搅拌25-30min，搅拌速度为200-280r/min，得到混合物二；
c、将混合物一、纳米磷酸钡、改性羧基聚酯树脂、聚碳化二亚胺和去离子水混合，进行超声处理后，再导入反应釜中加热并搅拌40-50min，加热温度为350-450℃，之后冷却至常温，得到混合物三；
d、将混合物二和混合物三一同投入混炼机中混炼，加热至温度为180-200℃时，向混炼机中缓慢加入阻燃剂，保温10-20min，将温度降至130-150℃，向混炼机中缓慢加入防水剂，保温15-20min，得到混合物四；
e、将混合物四进行加压成型，在冷却至常温，即可得到成品。
优选的，所述步骤b的改性纳米晶纤维的制备方法为：将纳米晶纤维分散于去离子水中，加入聚乙二醇和硅烷偶联剂，在50-55℃条件下进行超声波分散20-25min，过滤后，在真空环境中干燥3-5h即可。
优选的，所述步骤b的交联剂为丙烯酸异辛酯、甘油二甲基丙烯酸酯和三乙醇胺中的任一种。
优选的，所述步骤c的改性羧基聚酯树脂的制备方法为：将羧基聚酯树脂置于反应釜中，升温至130-160℃，在真空条件下加热1-2h，随后升温至180-220℃，加入四丁酚醛、聚己二酸乙二醇酯和甲氧基聚乙二醇，反应50-60min，将反应产物用稀盐酸洗涤3-5次，然后用去离子水洗涤至中性，即可得到改性羧基聚酯树脂。
优选的，所述步骤c的超声处理的条件为：温度60-80℃，超声功率500-600W，处理时间为30-45min。
优选的，所述步骤d的阻燃剂为三聚氰胺、聚磷酸铵、双季戊四醇、氢氧化铝和硼酸锌中的任一种或几种的混合。
优选的，所述步骤d的防水剂为硅烷防水剂、无机铝盐防水剂和高级脂肪酸防水剂中的任一种。
本发明的有益效果是：
本发明制备的装饰材料保温效果好，具有较低的导热系数，还具有较高的阻燃性能，并且具有良好的稳定性，因此具有较好的应用前景，适合大规模推广使用。
本发明的制备方法简单、易操作，原材料成本低廉且来源广泛，且制备过程中环保、无污染，对制备机械无特殊要求。
本发明材料中改性羧基聚酯树脂的添加，提高了材料本身的防水性能和阻燃性能，相较于普通的树脂，其阻燃性得到了大大的提升。
本发明中的改性纳米晶纤维，使得制备的成品具有了一定改性过后的纤维本身的强度和疏水性，从而提高了成品的防水性能。
具体实施方式
实施例1
一种保温装饰材料，包括以下重量份的原料：硅藻土35份、聚氧丙烯甘油醚15份、改性纳米晶纤维28份、石英砂19份、粉煤灰22份、改性羧基聚酯树脂25份、聚碳化二亚胺16份、纳米磷酸钡24份、去离子水34份、交联剂13份、阻燃剂16份和防水剂11份。
一种保温装饰材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将硅藻土置于80℃的烘箱中，干燥15min，再和石英砂、粉煤灰混合导入球磨机中，球磨至粉末粒径在2mm，得到混合物一；
b、将聚氧丙烯甘油醚、改性纳米晶纤维和交联剂混合，在温度140℃下高速搅拌25min，搅拌速度为280r/min，得到混合物二；
c、将混合物一、纳米磷酸钡、改性羧基聚酯树脂、聚碳化二亚胺和去离子水混合，进行超声处理后，再导入反应釜中加热并搅拌45min，加热温度为450℃，之后冷却至常温，得到混合物三；
d、将混合物二和混合物三一同投入混炼机中混炼，加热至温度为180℃时，向混炼机中缓慢加入阻燃剂，保温10min，将温度降至150℃，向混炼机中缓慢加入防水剂，保温20min，得到混合物四；
e、将混合物四进行加压成型，在冷却至常温，即可得到成品。
步骤b的改性纳米晶纤维的制备方法为：将纳米晶纤维分散于去离子水中，加入聚乙二醇和硅烷偶联剂，在55℃条件下进行超声波分散25min，过滤后，在真空环境中干燥3h即可。
步骤b的交联剂为三乙醇胺。
步骤c的改性羧基聚酯树脂的制备方法为：将羧基聚酯树脂置于反应釜中，升温至130℃，在真空条件下加热2h，随后升温至220℃，加入四丁酚醛、聚己二酸乙二醇酯和甲氧基聚乙二醇，反应50min，将反应产物用稀盐酸洗涤5次，然后用去离子水洗涤至中性，即可得到改性羧基聚酯树脂。
步骤c的超声处理的条件为：温度80℃，超声功率600W，处理时间为35min。
步骤d的阻燃剂为三聚氰胺、聚磷酸铵、双季戊四醇、氢氧化铝和硼酸锌的混合。
步骤d的防水剂为高级脂肪酸防水剂。
实施例2
一种保温装饰材料，包括以下重量份的原料：硅藻土42份、聚氧丙烯甘油醚12份、改性纳米晶纤维28份、石英砂19份、粉煤灰20份、改性羧基聚酯树脂18份、聚碳化二亚胺17份、纳米磷酸钡28份、去离子水23份、交联剂15份、阻燃剂16份和防水剂15份。
一种保温装饰材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将硅藻土置于80℃的烘箱中，干燥15min，再和石英砂、粉煤灰混合导入球磨机中，球磨至粉末粒径在2mm，得到混合物一；
b、将聚氧丙烯甘油醚、改性纳米晶纤维和交联剂混合，在温度120℃下高速搅拌25min，搅拌速度为200r/min，得到混合物二；
c、将混合物一、纳米磷酸钡、改性羧基聚酯树脂、聚碳化二亚胺和去离子水混合，进行超声处理后，再导入反应釜中加热并搅拌40min，加热温度为350℃，之后冷却至常温，得到混合物三；
d、将混合物二和混合物三一同投入混炼机中混炼，加热至温度为180℃时，向混炼机中缓慢加入阻燃剂，保温10min，将温度降至130℃，向混炼机中缓慢加入防水剂，保温15min，得到混合物四；
e、将混合物四进行加压成型，在冷却至常温，即可得到成品。
步骤b的改性纳米晶纤维的制备方法为：将纳米晶纤维分散于去离子水中，加入聚乙二醇和硅烷偶联剂，在50℃条件下进行超声波分散20min，过滤后，在真空环境中干燥3h即可。
步骤b的交联剂为甘油二甲基丙烯酸酯。
步骤c的改性羧基聚酯树脂的制备方法为：将羧基聚酯树脂置于反应釜中，升温至130℃，在真空条件下加热1h，随后升温至180℃，加入四丁酚醛、聚己二酸乙二醇酯和甲氧基聚乙二醇，反应50min，将反应产物用稀盐酸洗涤3次，然后用去离子水洗涤至中性，即可得到改性羧基聚酯树脂。
步骤c的超声处理的条件为：温度60℃，超声功率500W，处理时间为30min。
步骤d的阻燃剂为三聚氰胺、聚磷酸铵、双季戊四醇、氢氧化铝和硼酸锌的混合。
步骤d的防水剂为硅烷防水剂。
实施例3
一种保温装饰材料，包括以下重量份的原料：硅藻土41份、聚氧丙烯甘油醚12份、改性纳米晶纤维34份、石英砂15份、粉煤灰25份、改性羧基聚酯树脂25份、聚碳化二亚胺13份、纳米磷酸钡24份、去离子水34份、交联剂15份、阻燃剂14份和防水剂15份。
一种保温装饰材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将硅藻土置于100℃的烘箱中，干燥25min，再和石英砂、粉煤灰混合导入球磨机中，球磨至粉末粒径在4mm，得到混合物一；
b、将聚氧丙烯甘油醚、改性纳米晶纤维和交联剂混合，在温度140℃下高速搅拌30min，搅拌速度为280r/min，得到混合物二；
c、将混合物一、纳米磷酸钡、改性羧基聚酯树脂、聚碳化二亚胺和去离子水混合，进行超声处理后，再导入反应釜中加热并搅拌50min，加热温度为450℃，之后冷却至常温，得到混合物三；
d、将混合物二和混合物三一同投入混炼机中混炼，加热至温度为200℃时，向混炼机中缓慢加入阻燃剂，保温20min，将温度降至150℃，向混炼机中缓慢加入防水剂，保温20min，得到混合物四；
e、将混合物四进行加压成型，在冷却至常温，即可得到成品。
步骤b的改性纳米晶纤维的制备方法为：将纳米晶纤维分散于去离子水中，加入聚乙二醇和硅烷偶联剂，在55℃条件下进行超声波分散25min，过滤后，在真空环境中干燥5h即可。
步骤b的交联剂为丙烯酸异辛酯。
步骤c的改性羧基聚酯树脂的制备方法为：将羧基聚酯树脂置于反应釜中，升温至160℃，在真空条件下加热2h，随后升温至220℃，加入四丁酚醛、聚己二酸乙二醇酯和甲氧基聚乙二醇，反应60min，将反应产物用稀盐酸洗涤5次，然后用去离子水洗涤至中性，即可得到改性羧基聚酯树脂。
步骤c的超声处理的条件为：温度80℃，超声功率600W，处理时间为45min。
步骤d的阻燃剂为三聚氰胺、聚磷酸铵、双季戊四醇、氢氧化铝和硼酸锌的混合。
步骤d的防水剂为无机铝盐防水剂。
检测以上实施例制备的装饰材料的性能，得到如下表的数据：
表一：
项目 实施例1 实施例2 实施例3
导热系数（W/m.K） 0.16 0.17 0.17
热失重率（%） 1.8 1.7 1.8
阻燃等级（UL94） 5VB 5VB 5VB
防水效果 用水浸泡10天，材料质量没有改变，表面无膨胀、发泡现象 用水浸泡10天，材料质量没有改变，表面无膨胀、发泡现象 用水浸泡10天，材料质量没有改变，表面无膨胀、发泡现象
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种保温装饰材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：硅藻土35-42份、聚氧丙烯甘油醚12-17份、改性纳米晶纤维28-36份、石英砂14-19份、粉煤灰20-25份、改性羧基聚酯树脂18-27份、聚碳化二亚胺13-17份、纳米磷酸钡22-28份、去离子水23-34份、交联剂10-15份、阻燃剂12-16份和防水剂8-15份。
2.根据权利要求1所述的一种保温装饰材料，其特征在于，所述保温装饰材料包括以下重量份的原料：硅藻土35-41份、聚氧丙烯甘油醚12-15份、改性纳米晶纤维28-34份、石英砂15-19份、粉煤灰22-25份、改性羧基聚酯树脂18-25份、聚碳化二亚胺13-16份、纳米磷酸钡24-28份、去离子水27-34份、交联剂13-15份、阻燃剂14-16份和防水剂11-15份。
3.根据权利要求1所述的一种，其特征在于，所述保温装饰材料包括以下重量份的原料：硅藻土41份、聚氧丙烯甘油醚12份、改性纳米晶纤维34份、石英砂15份、粉煤灰25份、改性羧基聚酯树脂25份、聚碳化二亚胺13份、纳米磷酸钡24份、去离子水34份、交联剂15份、阻燃剂14份和防水剂15份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种保温装饰材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将硅藻土置于80-100℃的烘箱中，干燥15-25min，再和石英砂、粉煤灰混合导入球磨机中，球磨至粉末粒径在2-4mm，得到混合物一；
b、将聚氧丙烯甘油醚、改性纳米晶纤维和交联剂混合，在温度120-140℃下高速搅拌25-30min，搅拌速度为200-280r/min，得到混合物二；
c、将混合物一、纳米磷酸钡、改性羧基聚酯树脂、聚碳化二亚胺和去离子水混合，进行超声处理后，再导入反应釜中加热并搅拌40-50min，加热温度为350-450℃，之后冷却至常温，得到混合物三；
d、将混合物二和混合物三一同投入混炼机中混炼，加热至温度为180-200℃时，向混炼机中缓慢加入阻燃剂，保温10-20min，将温度降至130-150℃，向混炼机中缓慢加入防水剂，保温15-20min，得到混合物四；
e、将混合物四进行加压成型，在冷却至常温，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种保温装饰材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的改性纳米晶纤维的制备方法为：将纳米晶纤维分散于去离子水中，加入聚乙二醇和硅烷偶联剂，在50-55℃条件下进行超声波分散20-25min，过滤后，在真空环境中干燥3-5h即可。
6.根据权利要求4所述的一种保温装饰材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的交联剂为丙烯酸异辛酯、甘油二甲基丙烯酸酯和三乙醇胺中的任一种。
7.根据权利要求4所述的一种保温装饰材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的改性羧基聚酯树脂的制备方法为：将羧基聚酯树脂置于反应釜中，升温至130-160℃，在真空条件下加热1-2h，随后升温至180-220℃，加入四丁酚醛、聚己二酸乙二醇酯和甲氧基聚乙二醇，反应50-60min，将反应产物用稀盐酸洗涤3-5次，然后用去离子水洗涤至中性，即可得到改性羧基聚酯树脂。
8.根据权利要求4所述的一种保温装饰材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的超声处理的条件为：温度60-80℃，超声功率500-600W，处理时间为30-45min。
9.根据权利要求4所述的一种保温装饰材料的制备方法，其特征在于，所述步骤d的阻燃剂为三聚氰胺、聚磷酸铵、双季戊四醇、氢氧化铝和硼酸锌中的任一种或几种的混合。
10.根据权利要求4所述的一种保温装饰材料的制备方法，其特征在于，所述步骤d的防水剂为硅烷防水剂、无机铝盐防水剂和高级脂肪酸防水剂中的任一种。
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