CN108373310A - 一种纤维复合增强保温板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维复合增强保温板及其制备方法，涉及保温板技术领域，包括以下份计的原料：水泥55~60份、脱硫石膏25~30份、碳纤维‑海泡石复合增强剂20~25份、粉煤灰10~12份、玻璃纤维8~11份、发泡剂4~6份、防火剂1~4份、粘结剂1~4份、增塑剂1~2份和适量水。本发明具有良好保温效果，抗压性能优异且易开裂。
Description
技术领域
本发明涉及保温板技术领域，具体涉及一种纤维复合增强保温板及其制备方法。
背景技术
我国作为建筑大国，建筑能耗占全国总能耗的27％左右，但是建筑节能水平远低于世界发达国家，单位建筑能耗是气候相近发达国家的3-5倍。发展新型建筑节能环保材料对于提高资源利用率、改善环境、节能减排，具有重要的现实意义。建筑用保温板主要用于建筑物墙体、屋顶、窗户、地板等部位，起到隔热保温的作用，是建筑节能环保的重要指标。现有的保温板存在抗压性能低、易开裂等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种纤维复合增强保温板及其制备方法，具有良好保温效果，抗压性能优异且易开裂。
本发明提供了如下的技术方案：一种纤维复合增强保温板，包括以下份计的原料：
水泥55~60份、脱硫石膏25~30份、碳纤维-海泡石复合增强剂20~25份、粉煤灰10~12份、玻璃纤维8~11份、发泡剂4~6份、防火剂1~4份、粘结剂1~4份、增塑剂1~2份和适量水；
所述碳纤维-海泡石复合增强剂包括以下原料：海泡石、碳纤维、硅溶胶、树脂、二甲基甲酰胺、偶联剂、纳米级碳酸钙和适量水。
其中，所述碳纤维-海泡石复合增强剂包括以下份计的原料：海泡石5~8份、碳纤维4~6份、硅溶胶4~6份、树脂2~3份、偶联剂0.5~0.6份、纳米级碳酸钙0.3~0.5份、二甲基甲酰胺0.1~0.2份和适量水。
其中，所述碳纤维-海泡石复合增强剂的制备方法为：
（1）、将海泡石粉碎并放入煅烧炉中，在400~500℃条件下煅烧1~2h，得到煅烧后的海泡石；
（2）、将树脂、二甲基甲酰胺、偶联剂和水按照配比混合均匀，得到混合溶液A；
（3）、将碳纤维、海泡石和纳米级碳酸钙加入到混合溶液A中，在功率为 200~300W下，超声分散10min～20min，得到超声分散后的悬浊液，干燥处理，待含水率低于10%，加入硅溶胶，混合搅拌，得到混合物B；
（4）、将混合物B在温度为40～60℃ 的真空干燥箱内，干燥20～30min，然后取出放入坩埚中，将坩埚放入真空炉，真空炉抽真空后向通入氩气，然后在温度为300～400℃下保温1～2h，即得到碳纤维-海泡石复合增强剂。
其中，所述碳纤维为预处理碳纤维，预处理方法为：
（1）、将碳纤维粉放入坩埚中，然后在马弗炉中保持400～450℃煅烧10~15min；
（2）、将20~25%高锰酸钾和30~50%硫酸溶液按照1:4~6的比例混合，得到混合溶液C，将煅烧后的碳纤维放入到混合溶液C中，将溶液升温至70~90℃，低速保温搅拌20~40min，过滤，保留固相物D；
（3）、用乙醇溶液反复洗涤固相物D，然后将固相物在35～45℃下减压干燥2～4h后，将其加入至倒锥形不锈钢流化床内进行喷雾，喷入占固相物重量2~4%的硅烷偶联剂和占固相物重量10~25%的氮化硅，得到预处理的碳纤维。
其中，所述树脂为酚醛树脂、环氧树脂和脲醛树脂中的一种或两种的混合物。
其中，所述发泡剂包括以下份计的原料：骨胶0.4~0.5份、十二烷基苯磺酸钠0.1~0.2份和三乙醇胺0.05~0.15份，增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯。
其中，所述防火剂为硼砂、硼酸、磷酸钠、钨酸钠、水玻璃、三氧化二锑中的一种或几种按任意比组成的混合物；所述粘结剂为水玻璃、羧甲基纤维素钠和聚偏氟乙烯中的至少一种。
其中，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥和磷酸盐水泥中的一种或多种。
本发明提供一种纤维复合增强保温板的制备方法，包括如下步骤：
（1）、脱硫石膏预处理
称取脱硫石膏，放入烘干箱，在80~90摄氏度高温条件下处理2~3h，然后取出放入煅烧炉，在180~200摄氏度温度下煅烧30~40min，然后将煅烧后的脱硫石膏放在室温、敞开的环境下存放6～8天，研磨粉碎过100~120目筛，得到预处理的脱硫石膏，备用；
（2）、制备基料
将步骤（1）得到的预处理的脱硫石膏与剩余原料混合，以500~800r/min的转速搅拌20~30min搅拌均匀，得到基料；
（3）、制备成品
将步骤（2）的基料浇灌注入到成型机内，在35~45摄氏度温度养护、6~8h凝固成型拔管、开模制成坯料，将坯料送入蒸汽养护窑内，采用蒸汽温度养护，得到所述纤维复合增强保温板。
本发明的有益效果：具有良好保温效果，抗压性能优异且易开裂，具体如下：
（1）、本发明采用水泥和脱硫石膏为基料，以碳纤维-海泡石复合增强剂、粉煤灰、玻璃纤维、发泡剂、防火剂、粘结剂、增塑剂作为辅料，经过合理的配比，各原料结合紧密，制备得到纤维复合增强保温板，在不增加重量的前提下，抗压性能优异且不易开裂；
（2）、本发明海泡石、碳纤维、硅溶胶、树脂、二甲基甲酰胺、偶联剂、纳米级碳酸钙制备碳纤维-海泡石复合增强剂；其中，碳纤维 “外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，但是碳纤维的纵向导热性能较好，加入碳纤维改善保温板抗压抗折抗断裂性能的同时，势必会导致其导热性能下降，因此，本发明制备碳纤维-海泡石复合增强剂，由于海泡石具有较高的孔隙率，其具有吸附作用，碳纤维-海泡石复合增强剂为海泡石吸附碳纤维且相互连接的立体结构，其不仅具有较高的抗压强度，还具有较低的导热系数，提高保温板的保温性能；
（3）、本发明备碳纤维-海泡石复合增强剂中，硅溶胶起到增粘吸附作用，促进海泡石和碳纤维之间的粘结，纳米级碳酸钙起到发泡作用，增强其与树脂之间的接触，进一步有助于形成碳纤维-海泡石复合结构；
（4）、本发明原料环保安全，制备方法简单，成本较低。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种纤维复合增强保温板，包括以下份计的原料：
水泥55份、脱硫石膏25份、碳纤维-海泡石复合增强剂20份、粉煤灰10份、玻璃纤维8份、发泡剂4份、防火剂1份、粘结剂1份、增塑剂1份和适量水；
所述碳纤维-海泡石复合增强剂包括以下原料：海泡石、碳纤维、硅溶胶、树脂、二甲基甲酰胺、偶联剂、纳米级碳酸钙和适量水。
其中，
所述碳纤维-海泡石复合增强剂包括以下份计的原料：海泡石5份、碳纤维4份、硅溶胶4份、树脂2份、偶联剂0.5份、纳米级碳酸钙0.3份、二甲基甲酰胺0.1份和适量水。
所述碳纤维-海泡石复合增强剂的制备方法为：
（1）、将海泡石粉碎并放入煅烧炉中，在400℃条件下煅烧1h，得到煅烧后的海泡石；
（2）、将树脂、二甲基甲酰胺、偶联剂和水按照配比混合均匀，得到混合溶液A；
（3）、将碳纤维、海泡石和纳米级碳酸钙加入到混合溶液A中，在功率为 200W下，超声分散10min，得到超声分散后的悬浊液，干燥处理，待含水率低于10%，加入硅溶胶，混合搅拌，得到混合物B；
（4）、将混合物B在温度为40℃ 的真空干燥箱内，干燥20min，然后取出放入坩埚中，将坩埚放入真空炉，真空炉抽真空后向通入氩气，然后在温度为300℃下保温1h，即得到碳纤维-海泡石复合增强剂。
其中，
所述碳纤维为预处理碳纤维，预处理方法为：
（1）、将碳纤维粉放入坩埚中，然后在马弗炉中保持4000℃煅烧10min；
（2）、将20%高锰酸钾和30%硫酸溶液按照1:4的比例混合，得到混合溶液C，将煅烧后的碳纤维放入到混合溶液C中，将溶液升温至70℃，低速保温搅拌20min，过滤，保留固相物D；
（3）、用乙醇溶液反复洗涤固相物D，然后将固相物在35℃下减压干燥2h后，将其加入至倒锥形不锈钢流化床内进行喷雾，喷入占固相物重量2%的硅烷偶联剂和占固相物重量10%的氮化硅，得到预处理的碳纤维。
其中，
所述树脂为酚醛树脂。
所述发泡剂包括以下份计的原料：骨胶0.4份、十二烷基苯磺酸钠0.1份和三乙醇胺0.05份，增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯。
所述防火剂为硼砂；所述粘结剂为水玻璃。
所述水泥为硅酸盐水泥。
本实施例中提供一种纤维复合增强保温板的制备方法，包括如下步骤：
（1）、脱硫石膏预处理
称取脱硫石膏，放入烘干箱，在80摄氏度高温条件下处理2h，然后取出放入煅烧炉，在180摄氏度温度下煅烧30min，然后将煅烧后的脱硫石膏放在室温、敞开的环境下存放6天，研磨粉碎过100目筛，得到预处理的脱硫石膏，备用；
（2）、制备基料
将步骤（1）得到的预处理的脱硫石膏与剩余原料混合，以500r/min的转速搅拌20min搅拌均匀，得到基料；
（3）、制备成品
将步骤（2）的基料浇灌注入到成型机内，在35摄氏度温度养护、6h凝固成型拔管、开模制成坯料，将坯料送入蒸汽养护窑内，采用蒸汽温度养护，得到所述纤维复合增强保温板。
实施例2
一种纤维复合增强保温板，包括以下份计的原料：
水泥60份、脱硫石膏30份、碳纤维-海泡石复合增强剂25份、粉煤灰12份、玻璃纤维11份、发泡剂6份、防火剂4份、粘结剂4份、增塑剂2份和适量水；
所述碳纤维-海泡石复合增强剂包括以下原料：海泡石、碳纤维、硅溶胶、树脂、二甲基甲酰胺、偶联剂、纳米级碳酸钙和适量水。
其中，
所述碳纤维-海泡石复合增强剂包括以下份计的原料：海泡石8份、碳纤维6份、硅溶胶6份、树脂3份、偶联剂0.6份、纳米级碳酸钙0.5份、二甲基甲酰胺0.2份和适量水。
所述碳纤维-海泡石复合增强剂的制备方法为：
（1）、将海泡石粉碎并放入煅烧炉中，在500℃条件下煅烧2h，得到煅烧后的海泡石；
（2）、将树脂、二甲基甲酰胺、偶联剂和水按照配比混合均匀，得到混合溶液A；
（3）、将碳纤维、海泡石和纳米级碳酸钙加入到混合溶液A中，在功率为 300W下，超声分散20min，得到超声分散后的悬浊液，干燥处理，待含水率低于10%，加入硅溶胶，混合搅拌，得到混合物B；
（4）、将混合物B在温度为60℃ 的真空干燥箱内，干燥30min，然后取出放入坩埚中，将坩埚放入真空炉，真空炉抽真空后向通入氩气，然后在温度为400℃下保温2h，即得到碳纤维-海泡石复合增强剂。
其中，
所述碳纤维为预处理碳纤维，预处理方法为：
（1）、将碳纤维粉放入坩埚中，然后在马弗炉中保持450℃煅烧15min；
（2）、将25%高锰酸钾和50%硫酸溶液按照1: 6的比例混合，得到混合溶液C，将煅烧后的碳纤维放入到混合溶液C中，将溶液升温至90℃，低速保温搅拌40min，过滤，保留固相物D；
（3）、用乙醇溶液反复洗涤固相物D，然后将固相物在45℃下减压干燥4h后，将其加入至倒锥形不锈钢流化床内进行喷雾，喷入占固相物重量4%的硅烷偶联剂和占固相物重量25%的氮化硅，得到预处理的碳纤维。
其中，
所述树脂为环氧树脂。
所述发泡剂包括以下份计的原料：骨胶0.5份、十二烷基苯磺酸钠0.2份和三乙醇胺0.15份，增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯。
所述防火剂为硼酸；所述粘结剂为羧甲基纤维素钠。
所述水泥为铝酸盐水泥。
本实施例中提供一种纤维复合增强保温板的制备方法，包括如下步骤：
（1）、脱硫石膏预处理
称取脱硫石膏，放入烘干箱，在90摄氏度高温条件下处理3h，然后取出放入煅烧炉，在200摄氏度温度下煅烧40min，然后将煅烧后的脱硫石膏放在室温、敞开的环境下存放8天，研磨粉碎过120目筛，得到预处理的脱硫石膏，备用；
（2）、制备基料
将步骤（1）得到的预处理的脱硫石膏与剩余原料混合，以800r/min的转速搅拌30min搅拌均匀，得到基料；
（3）、制备成品
将步骤（2）的基料浇灌注入到成型机内，在45摄氏度温度养护、8h凝固成型拔管、开模制成坯料，将坯料送入蒸汽养护窑内，采用蒸汽温度养护，得到所述纤维复合增强保温板。
实施例3
一种纤维复合增强保温板，包括以下份计的原料：
水泥57.5份、脱硫石膏27.5份、碳纤维-海泡石复合增强剂22.5份、粉煤灰11份、玻璃纤维9.5份、发泡剂5份、防火剂2份、粘结剂2份、增塑剂1.5份和适量水；
所述碳纤维-海泡石复合增强剂包括以下原料：海泡石、碳纤维、硅溶胶、树脂、二甲基甲酰胺、偶联剂、纳米级碳酸钙和适量水。
其中，
所述碳纤维-海泡石复合增强剂包括以下份计的原料：海泡石6.5份、碳纤维5份、硅溶胶5份、树脂2.5份、偶联剂0.55份、纳米级碳酸钙0.4份、二甲基甲酰胺0.15份和适量水。
所述碳纤维-海泡石复合增强剂的制备方法为：
（1）、将海泡石粉碎并放入煅烧炉中，在450℃条件下煅烧1.5h，得到煅烧后的海泡石；
（2）、将树脂、二甲基甲酰胺、偶联剂和水按照配比混合均匀，得到混合溶液A；
（3）、将碳纤维、海泡石和纳米级碳酸钙加入到混合溶液A中，在功率为 250W下，超声分散15min，得到超声分散后的悬浊液，干燥处理，待含水率低于10%，加入硅溶胶，混合搅拌，得到混合物B；
（4）、将混合物B在温度为50℃ 的真空干燥箱内，干燥25min，然后取出放入坩埚中，将坩埚放入真空炉，真空炉抽真空后向通入氩气，然后在温度为350℃下保温1.5h，即得到碳纤维-海泡石复合增强剂。
其中，
所述碳纤维为预处理碳纤维，预处理方法为：
（1）、将碳纤维粉放入坩埚中，然后在马弗炉中保持425℃煅烧12min；
（2）、将22%高锰酸钾和40%硫酸溶液按照1:5的比例混合，得到混合溶液C，将煅烧后的碳纤维放入到混合溶液C中，将溶液升温至80℃，低速保温搅拌30min，过滤，保留固相物D；
（3）、用乙醇溶液反复洗涤固相物D，然后将固相物在40℃下减压干燥3h后，将其加入至倒锥形不锈钢流化床内进行喷雾，喷入占固相物重量3%的硅烷偶联剂和占固相物重量15%的氮化硅，得到预处理的碳纤维。
其中，
所述树脂为脲醛树脂。
所述发泡剂包括以下份计的原料：骨胶0.45份、十二烷基苯磺酸钠0.15份和三乙醇胺0.1份，增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯。
所述防火剂为磷酸钠和三氧化二锑的混合物；所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
所述水泥为硅酸盐水泥和磷酸盐水泥。
本实施例中提供一种纤维复合增强保温板的制备方法，包括如下步骤：
（1）、脱硫石膏预处理
称取脱硫石膏，放入烘干箱，在85摄氏度高温条件下处理2.5h，然后取出放入煅烧炉，在190摄氏度温度下煅烧35min，然后将煅烧后的脱硫石膏放在室温、敞开的环境下存放7天，研磨粉碎过110目筛，得到预处理的脱硫石膏，备用；
（2）、制备基料
将步骤（1）得到的预处理的脱硫石膏与剩余原料混合，以600r/min的转速搅拌25min搅拌均匀，得到基料；
（3）、制备成品
将步骤（2）的基料浇灌注入到成型机内，在40摄氏度温度养护、7h凝固成型拔管、开模制成坯料，将坯料送入蒸汽养护窑内，采用蒸汽温度养护，得到所述纤维复合增强保温板。
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)
1.一种纤维复合增强保温板，其特征在于，包括以下份计的原料：
水泥55~60份、脱硫石膏25~30份、碳纤维-海泡石复合增强剂20~25份、粉煤灰10~12份、玻璃纤维8~11份、发泡剂4~6份、防火剂1~4份、粘结剂1~4份、增塑剂1~2份和适量水；
所述碳纤维-海泡石复合增强剂包括以下原料：海泡石、碳纤维、硅溶胶、树脂、二甲基甲酰胺、偶联剂、纳米级碳酸钙和适量水。
2.根据权利要求1所述的纤维复合增强保温板，其特征在于，包括以下份计的原料：
水泥57.5份、脱硫石膏27.5份、碳纤维-海泡石复合增强剂22.5份、粉煤灰11份、玻璃纤维9.5份、发泡剂5份、防火剂2份、粘结剂2份、增塑剂1.5份和适量水；
所述碳纤维-海泡石复合增强剂包括以下原料：海泡石、碳纤维、硅溶胶、树脂、二甲基甲酰胺、偶联剂、纳米级碳酸钙和适量水。
3.根据权利要求1所述的纤维复合增强保温板，其特征在于，所述碳纤维-海泡石复合增强剂包括以下份计的原料：海泡石5~8份、碳纤维4~6份、硅溶胶4~6份、树脂2~3份、偶联剂0.5~0.6份、纳米级碳酸钙0.3~0.5份、二甲基甲酰胺0.1~0.2份和适量水。
4.根据权利要求3所述的纤维复合增强保温板，其特征在于，所述碳纤维-海泡石复合增强剂的制备方法为：
（1）、将海泡石粉碎并放入煅烧炉中，在400~500℃条件下煅烧1~2h，得到煅烧后的海泡石；
（2）、将树脂、二甲基甲酰胺、偶联剂和水按照配比混合均匀，得到混合溶液A；
（3）、将碳纤维、海泡石和纳米级碳酸钙加入到混合溶液A中，在功率为 200~300W下，超声分散10min～20min，得到超声分散后的悬浊液，干燥处理，待含水率低于10%，加入硅溶胶，混合搅拌，得到混合物B；
（4）、将混合物B在温度为40～60℃ 的真空干燥箱内，干燥20～30min，然后取出放入坩埚中，将坩埚放入真空炉，真空炉抽真空后向通入氩气，然后在温度为300～400℃下保温1～2h，即得到碳纤维-海泡石复合增强剂。
5.根据权利要求1所述的纤维复合增强保温板，其特征在于，所述碳纤维为预处理碳纤维，预处理方法为：
（1）、将碳纤维粉放入坩埚中，然后在马弗炉中保持400～450℃煅烧10~15min；
（2）、将20~25%高锰酸钾和30~50%硫酸溶液按照1:4~6的比例混合，得到混合溶液C，将煅烧后的碳纤维放入到混合溶液C中，将溶液升温至70~90℃，低速保温搅拌20~40min，过滤，保留固相物D；
（3）、用乙醇溶液反复洗涤固相物D，然后将固相物在35～45℃下减压干燥2～4h后，将其加入至倒锥形不锈钢流化床内进行喷雾，喷入占固相物重量2~4%的硅烷偶联剂和占固相物重量10~25%的氮化硅，得到预处理的碳纤维。
6.根据权利要求1所述的纤维复合增强保温板，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂、环氧树脂和脲醛树脂中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的纤维复合增强保温板，其特征在于，所述发泡剂包括以下份计的原料：骨胶0.4~0.5份、十二烷基苯磺酸钠0.1~0.2份和三乙醇胺0.05~0.15份，增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯。
8.根据权利要求1所述的纤维复合增强保温板，其特征在于，所述防火剂为硼砂、硼酸、磷酸钠、钨酸钠、水玻璃、三氧化二锑中的一种或几种按任意比组成的混合物；所述粘结剂为水玻璃、羧甲基纤维素钠和聚偏氟乙烯中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的纤维复合增强保温板，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥和磷酸盐水泥中的一种或多种。
10.一种根据权利要求1~9任一项所述的纤维复合增强保温板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、脱硫石膏预处理
称取脱硫石膏，放入烘干箱，在80~90摄氏度高温条件下处理2~3h，然后取出放入煅烧炉，在180~200摄氏度温度下煅烧30~40min，然后将煅烧后的脱硫石膏放在室温、敞开的环境下存放6～8天，研磨粉碎过100~120目筛，得到预处理的脱硫石膏，备用；
（2）、制备基料
将步骤（1）得到的预处理的脱硫石膏与剩余原料混合，以500~800r/min的转速搅拌20~30min搅拌均匀，得到基料；
（3）、制备成品
将步骤（2）的基料浇灌注入到成型机内，在35~45摄氏度温度养护、6~8h凝固成型拔管、开模制成坯料，将坯料送入蒸汽养护窑内，采用蒸汽温度养护，得到所述纤维复合增强保温板。
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