CN108314392A - 一种轻质发泡水泥复合保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻质发泡水泥复合保温材料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。该材料是由硫铝酸盐水泥60‑90份、改性发泡酚醛粉10‑15份、粉煤灰15‑20份、纳米二氧化硅粉1‑2份、双氧水3‑7份、甲酸钙0.5‑1.5份、聚丙烯纤维0.2‑1份、硬脂酸钙0.5‑1.5份和碳酸锂0.01‑0.1份组成。本发明的发泡水泥复合保温材料为无机材料，防火性能好，属于A级不燃材料；使用寿命长，可达到与建筑物同寿命。

Description

一种轻质发泡水泥复合保温材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑工程材料，特别涉及一种轻质发泡水泥复合保温材料。

背景技术

我国建筑能耗占国家总耗能的三分之一，其中建筑墙体能量流失的比例高达40％～45％，因此，建筑环保与节能已成为当今社会一种必然趋势。为了可持续发展，减少能源负荷，无论国家还是地方都相继出台相关政策，大力发展绿色建筑。在建筑节能中最重要的就是保温材料的使用，使用节能率高的保温材料，可有效实现建筑节能。目前外墙保温材料分为有机发泡材料和无机发泡材料，其中以聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯等有机保温材料制成的外墙保温材料为主，其质轻、导热系数低，但是其着火点低、易燃，不仅不能满足建筑保温材料A级防火的要求，而且燃后产生的烟气有毒，会对人体产生危害。相变材料(PCM)，能够将能量以相变潜热的形式储藏在其体内，能在特定温度范围下发生物质相态变化，进行吸收或放出大量的相变潜热，可用来蓄热或蓄冷。由于相变过程是一个等温或者近乎等温的过程，相变材料在相变发生时前后温度变化不大，会形成一个宽的温度平台，所以常常把温度变化维持在一个较小的。将相变材料加入到墙体材料中制成相变储能建筑墙体，利用相变材料的蓄热、放热特性，可以调整、控制建筑物内部及周围环境的温度，减轻能源供求在时间和速度上的不匹配，使建筑物达到自调温效果。因此在温度变化时使建筑供暖或空调不用或少用的前提下减小建筑物内的温度波动，提高能源的利用率，为节约建筑能耗提供新的途径。因此有效利用两者各自的优点，以达到保温材料保温控温与防火相结合的目的。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种轻质发泡水泥复合保温材料，该材料采用快硬硫铝酸盐水泥作为胶凝材料，采用双氧水作为发泡剂，以改性发泡酚醛粉作为调孔剂与快硬硫酸盐水泥共混发泡，同时改性发泡酚醛粉还具有微相变的功能，可以和双氧水协同作用，不仅改善复合材料的内部气孔结构，使具有相变功能的改性发泡酚醛粉最大限度的被复合材料所吸附，最大化体现复合材料在保温的同时还可以储温、控温，提高建筑材料的能源利用率，节约建筑能耗。

本发明还提供了一种轻质发泡水泥复合保温材料的制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种轻质发泡水泥复合保温材料，它是由以下重量份的原料制成：硫铝酸盐水泥60-90份、改性发泡酚醛粉10-15份、粉煤灰15-20份、纳米二氧化硅粉1-2份、双氧水3-7份、甲酸钙0.5-1.5份、聚丙烯纤维0.2-1份、硬脂酸钙0.5-1.5份和碳酸锂0.01-0.1份，水灰比控制为0.50-0.55；所述改性发泡酚醛粉是通过下述方法制备得到的：将50份石蜡加热融化完全然后加入15份乳化剂形成乳液，将乳液加入到30份液体热固性酚醛树脂、0.5份阻燃剂、2份发泡剂组成的混合物中搅拌均匀，最后加入5份固化剂搅拌均匀后加入模具中在95-105℃下发泡固化9min后降温粉磨过200目筛即得。

优选的，所述轻质发泡水泥复合保温材料是由以下重量份的原料制成：硫铝酸盐水泥80份、改性发泡酚醛粉12份、粉煤灰17份、纳米二氧化硅粉1.5份、双氧水5份、甲酸钙1份、聚丙烯纤维0.5份、硬脂酸钙1份和碳酸锂0.05份。

一种轻质发泡水泥复合保温材料的制备方法，它包括以下步骤：

1)将准确称量的水泥、粉煤灰、甲酸钙、聚丙烯纤维、碳酸锂、硬脂酸钙、纳米二氧化硅粉，低速搅拌20s混合均匀，得到干粉物料，然后添加水控制水灰比为0.50-0.55，搅拌100s得到水泥浆体，备用；

2)准确称取改性发泡酚醛粉，然后加热至完全熔融状态后加入到步骤1)所得的水泥浆体中搅拌均匀，并在20秒内将定量的发泡剂掺加到混合水泥浆体中，快速搅拌120s之后得到发泡水泥料浆，迅速倒入模具中成型，在标准养护箱内养护至规定龄期即得。

本发明的有益效果是：本发明的发泡水泥复合保温材料为无机材料，防火性能好，属于A级不燃材料；使用寿命长，可达到与建筑物同寿命；此外，本发明的复合保温材料采用具有微相变功能的改性发泡酚醛粉与双氧水协同作用，可有效改善复合材料的内部气孔结构，使相变功能材料最大限度的被复合材料所吸附，最大化体现复合材料在保温的同时还可以储温、控温，节约建筑能源，且本发明中还添加了少了纳米二氧化硅，有效改善了因复合材料相变时产生的体积变化而引起的性能缺陷，增强了复合材料的使用寿命。经测试，本发明的复合保温材料的干密度为340-350kg/m³，强度为5.1-5.3MPa，体积吸水率为20.7％-21.8％，相变潜能较高，抗冻性、耐久性、保温性好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的内容做进一步的详细说明。

实施例1

一种轻质发泡水泥复合保温材料，它是由以下重量份的原料制成：硫铝酸盐水泥60份、改性发泡酚醛粉10份、粉煤灰15份、纳米二氧化硅粉1份、双氧水3份、甲酸钙0.5份、聚丙烯纤维0.2份、硬脂酸钙0.5份和碳酸锂0.01份；所述改性发泡酚醛粉是通过下述方法制备得到的：将50份石蜡加热融化完全然后加入15份乳化剂形成乳液，将乳液加入到30份液体热固性酚醛树脂、0.5份阻燃剂、2份发泡剂组成的混合物中搅拌均匀，最后加入5份固化剂搅拌均匀后加入模具中在95-105℃下发泡固化9min后降温粉磨过200目筛即得。

上述轻质发泡水泥复合保温材料的制备方法如下：

1)将准确称量的水泥、粉煤灰、甲酸钙、碳酸锂、聚丙烯纤维、硬脂酸钙、纳米二氧化硅粉，低速搅拌20s混合均匀，得到干粉物料，然后添加水控制水灰比为0.50-0.55，搅拌100s得到水泥浆体，备用；

2)准确称取改性发泡酚醛粉，然后加热至完全熔融状态后加入到步骤1)所得的水泥浆体中搅拌均匀，并在20秒内将定量的发泡剂掺加到混合水泥浆体中，快速搅拌120s之后得到发泡水泥料浆，迅速倒入模具中成型，在标准养护箱内养护至规定龄期即得。

实施例2

一种轻质发泡水泥复合保温材料，它是由以下重量份的原料制成：硫铝酸盐水泥90份、改性发泡酚醛粉15份、粉煤灰20份、纳米二氧化硅粉2份、双氧水7份、甲酸钙1.5份、聚丙烯纤维1份、硬脂酸钙1.5份和碳酸锂0.1份；所述改性发泡酚醛粉是通过下述方法制备得到的：将50份石蜡加热融化完全然后加入15份乳化剂形成乳液，将乳液加入到30份液体热固性酚醛树脂、0.5份阻燃剂、2份发泡剂组成的混合物中搅拌均匀，最后加入5份固化剂搅拌均匀后加入模具中在95-105℃下发泡固化9min后降温粉磨过200目筛即得。

上述轻质发泡水泥复合保温材料的制备方法如下：

1)将准确称量的水泥、粉煤灰、甲酸钙、聚丙烯纤维、碳酸锂、硬脂酸钙、纳米二氧化硅粉，低速搅拌20s混合均匀，得到干粉物料，然后添加水控制水灰比为0.50-0.55，搅拌100s得到水泥浆体，备用；

2)准确称取改性发泡酚醛粉，然后加热至完全熔融状态后加入到步骤1)所得的水泥浆体中搅拌均匀，并在20秒内将定量的发泡剂掺加到混合水泥浆体中，快速搅拌120s之后得到发泡水泥料浆，迅速倒入模具中成型，在标准养护箱内养护至规定龄期即得。

实施例3

一种轻质发泡水泥复合保温材料，它是由以下重量份的原料制成：硫铝酸盐水泥80份、改性发泡酚醛粉12份、粉煤灰17份、纳米二氧化硅粉1.5份、双氧水5份、甲酸钙1份、聚丙烯纤维0.5份、硬脂酸钙1份和碳酸锂0.05份；所述改性发泡酚醛粉是通过下述方法制备得到的：将50份石蜡加热融化完全然后加入15份乳化剂形成乳液，将乳液加入到30份液体热固性酚醛树脂、0.5份阻燃剂、2份发泡剂组成的混合物中搅拌均匀，最后加入5份固化剂搅拌均匀后加入模具中在95-105℃下发泡固化9min后降温粉磨过200目筛即得。

上述轻质发泡水泥复合保温材料的制备方法如下：

1)将准确称量的水泥、粉煤灰、甲酸钙、聚丙烯纤维、碳酸锂、硬脂酸钙、纳米二氧化硅粉，低速搅拌20s混合均匀，得到干粉物料，然后添加水控制水灰比为0.50-0.55，搅拌100s得到水泥浆体，备用；

2)准确称取改性发泡酚醛粉，然后加热至完全熔融状态后加入到步骤1)所得的水泥浆体中搅拌均匀，并在20秒内将定量的发泡剂掺加到混合水泥浆体中，快速搅拌120s之后得到发泡水泥料浆，迅速倒入模具中成型，在标准养护箱内养护至规定龄期即得。

对比例1

一种轻质发泡水泥复合保温材料，它是由以下重量份的原料制成：硫铝酸盐水泥80份、改性发泡酚醛粉12份、粉煤灰17份、纳米二氧化硅粉1.5份、甲酸钙1份、聚丙烯纤维0.5份、硬脂酸钙1份和碳酸锂0.05份；所述改性发泡酚醛粉是通过下述方法制备得到的：将50份石蜡加热融化完全然后加入15份乳化剂形成乳液，将乳液加入到30份液体热固性酚醛树脂、0.5份阻燃剂、2份发泡剂组成的混合物中搅拌均匀，最后加入5份固化剂搅拌均匀后加入模具在95-105℃下发泡固化9min后降温粉磨过200目筛即得。

上述轻质发泡水泥复合保温材料的制备方法如下：

1)将准确称量的水泥、粉煤灰、甲酸钙、聚丙烯纤维、碳酸锂、硬脂酸钙、纳米二氧化硅粉，低速搅拌20s混合均匀，得到干粉物料，然后添加水控制水灰比为0.50-0.55，搅拌100s得到水泥浆体，备用；

2)准确称取改性发泡酚醛粉，然后加热至完全熔融状态后加入到步骤1)所得的水泥浆体中搅拌均匀，得到发泡水泥料浆，迅速倒入模具中成型，在标准养护箱内养护至规定龄期即得。

对比例2

一种轻质发泡水泥复合保温材料，它是由以下重量份的原料制成：硫铝酸盐水泥80份、改性发泡酚醛粉12份、粉煤灰17份、纳米二氧化硅粉1.5份、双氧水2份、甲酸钙1份、聚丙烯纤维0.5份、硬脂酸钙1份和碳酸锂0.05份；所述改性发泡酚醛粉是通过下述方法制备得到的：将50份石蜡加热融化完全然后加入15份乳化剂形成乳液，将乳液加入到30份液体热固性酚醛树脂、0.5份阻燃剂、2份发泡剂组成的混合物中搅拌均匀，最后加入5份固化剂搅拌均匀后加入模具中100℃下发泡固化9min后降温粉磨过200目筛即得。

上述复合保温材料的制备方法同实施例3。

对比例3

一种轻质发泡水泥复合保温材料，它是由以下重量份的原料制成：硫铝酸盐水泥80份、改性发泡酚醛粉12份、粉煤灰17份、纳米二氧化硅粉1.5份、双氧水10份、甲酸钙1份、聚丙烯纤维0.5份、硬脂酸钙1份和碳酸锂0.05份；所述改性发泡酚醛粉是通过下述方法制备得到的：将50份石蜡加热融化完全然后加入15份乳化剂形成乳液，将乳液加入到30份液体热固性酚醛树脂、0.5份阻燃剂、2份发泡剂组成的混合物中搅拌均匀，最后加入5份固化剂搅拌均匀后加入模具中100℃下发泡固化9min后降温粉磨过200目筛即得。

上述复合保温材料的制备方法同实施例3。

对比例4

一种轻质发泡水泥复合保温材料，它是由以下重量份的原料制成：硫铝酸盐水泥80份、改性发泡酚醛粉12份、粉煤灰17份、双氧水5份、甲酸钙1份、聚丙烯纤维0.5份、硬脂酸钙1份和碳酸锂0.05份；所述改性发泡酚醛粉是通过下述方法制备得到的：将50份石蜡加热融化完全然后加入15份乳化剂形成乳液，将乳液加入到30份液体热固性酚醛树脂、0.5份阻燃剂、2份发泡剂组成的混合物中搅拌均匀，最后加入5份固化剂搅拌均匀后加入模具中100℃下发泡固化9min后降温粉磨过200目筛即得。

上述复合保温材料的制备方法除不添加纳米二氧化硅粉外同实施例3。

将上述实施例1-3和对比例1-4制备的轻质发泡水泥复合保温材料得性能进行测试，具体结果如表1所示。

表1性能测试结果

从上述表1的数据结果可以看出，本发明的轻质发泡水泥复合保温材料都属于A级防火性能，与对比例相比28d抗压强度较高，尤其和对比例4相比，抗压强度更加优越，这是由于本发明的复合保温材料中添加的纳米二氧化硅显著改善了具有微相变功能的改性发泡酚醛粉在相变时产生的体积变化而引起的强度较差的效果。其次，将实施例1-3中的数据与对比例1-3相比可以发现，在双氧水含量过高、过低或者不含时，轻质发泡水泥复合保温材料的相变潜热明显较低，这主要是由于本发明所用的改性发泡酚醛粉与双氧水具有协同作用，可有效改善复合材料的内部气孔结构，使相变功能材料最大限度的被复合材料所吸附，最大化体现复合材料在保温的同时还可以储温、控温，有效节约建筑能源，而双氧水与改性发泡酚醛粉的用量对复合材料内部结构具有重要影响，经本发明测试，采用本发明配方的轻质发泡水泥复合保温材料具有最优性能，防火性能优异，抗压强度较高，相变潜热也较高，充分节约了建筑能源，保温效果更好。

Claims (3)

1.一种轻质发泡水泥复合保温材料，其特征在于，它是由以下重量份的原料制成：硫铝酸盐水泥60-90份、改性发泡酚醛粉10-15份、粉煤灰15-20份、纳米二氧化硅粉1-2份、双氧水3-7份、甲酸钙0.5-1.5份、聚丙烯纤维0.2-1份、硬脂酸钙0.5-1.5份和碳酸锂0.01-0.1份；所述改性发泡酚醛粉是通过下述方法制备得到的：将50份石蜡加热融化完全然后加入15份乳化剂形成乳液，将乳液加入到30份液体热固性酚醛树脂、0.5份阻燃剂、2份发泡剂组成的混合物中搅拌均匀，最后加入5份固化剂搅拌均匀后加入模具中在95-105℃下发泡固化9min后降温粉磨过200目筛即得。

2.根据权利要求1所述的轻质发泡水泥复合保温材料，其特征在于，它是由以下重量份的原料制成：硫铝酸盐水泥80份、改性发泡酚醛粉12份、粉煤灰17份、纳米二氧化硅粉1.5份、双氧水5份、甲酸钙1份、聚丙烯纤维0.5份、硬脂酸钙1份和碳酸锂0.05份。

3.一种权利要求1或2所述的轻质发泡水泥复合保温材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)将准确称量的水泥、粉煤灰、甲酸钙、聚丙烯纤维、碳酸锂、硬脂酸钙、纳米二氧化硅粉，低速搅拌20s混合均匀，得到干粉物料，然后添加水控制水灰比为0.50-0.55，搅拌100s得到水泥浆体，备用；

2)准确称取改性发泡酚醛粉，然后加热至完全熔融状态后加入到步骤1)所得的水泥浆体中搅拌均匀，并在20秒内将定量的发泡剂掺加到混合水泥浆体中，快速搅拌120s之后得到发泡水泥料浆，迅速倒入模具中成型，在标准养护箱内养护至规定龄期即得。