CN108395636A - 一种节能保温复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能保温复合材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：氯化聚乙烯橡胶35‑45份、复配树脂15‑25份、聚乙烯醇4‑6份、聚八甲基环四硅氧烷1‑3份、憎水剂1‑3份、无机粘结剂4‑6份、加工助剂5‑7份、纳米添加物7‑11份、防火添加物7‑9份、偶联剂5‑7份、矿物填料10‑12份。本发明导热系数低，保温效果好，柔韧度高，具备较好的拉伸强度和断裂伸长率，还具备较好的阻燃性能、防静电性能和耐腐蚀性能；同时本发明的制备方法，其材料成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。

Description

一种节能保温复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及节能保温材料技术领域，具体涉及一种节能保温复合材料及其制备方法。
背景技术
保温材料一般是指导热系数小于或等于0.2的材料。保温材料发展很快，在工业和建筑中采用良好的保温技术与材料，往往可以起到事半功倍的效果。目前市场普遍应用有机保温材料（如聚苯乙烯泡沫板，发泡聚氨酯）虽然具有较低的导热性能，但强度较低，也不够防水。以水泥为粘结剂的无机保温隔热材料（如泡沫水泥材料，水泥基珍珠岩材料，水泥基聚苯颗粒腻子），导热系数较高、强度高，但节能效果不好。而有些用无机材料（如泡沫玻璃，漂珠）生产的保温材料制作工艺复杂，脆性大，施工难度大，造价高。
随着建筑节能的推行和发展，保温隔热材料及制品越来越受到人们的重视。而目
前使用的材料在各种性能上均不够理想，尤其是在保温、耐酸碱、耐候性等方面不能满足人们的需要。目前市面上的保温材料，普遍存在着比重大，导热系数大，粘结性能差、容易脱落等的隐患。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种节能保温复合材料，该材料导热系数低，保温效果好，柔韧度高，具备较好的拉伸强度和断裂伸长率，还具备较好的阻燃性能、防静电性能和耐腐蚀性能；同时本发明的制备方法，其材料成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种节能保温复合材料，包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶35-45份、复配树脂15-25份、聚乙烯醇4-6份、聚八甲基环四硅氧烷1-3份、憎水剂1-3份、无机粘结剂4-6份、加工助剂5-7份、纳米添加物7-11份、防火添加物7-9份、偶联剂5-7份、矿物填料10-12份。
优选地，所述绝缘材料包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶55份、偶联剂9份、抗静电剂3份、三氧化二锑7份、硬脂酸钙5.5份、增韧剂7.5份、抗氧剂1.5份、紫外线吸收剂4份、阻燃剂7份、绝缘纳米导热填料8-14份。
优选地，所述复配树脂为环氧树脂、有机硅树脂、密胺树脂按照重量比2:1:1组成的混合物。
优选地，所述聚八甲基环四硅氧烷是将八甲基环四硅氧烷和水以质量比1:2的比例混合，用高速搅拌机充分搅拌至混合物呈乳白色，得到混合液，在混合液中加入1wt％的乳化剂和0.01wt％的催化剂，在80-90℃条件下搅拌反应90-100min，得到的产物。
优选地，所述憎水剂为硬脂酸钙、硬脂酸铝和甲基硅酸钠按照重量比3:1:2组成的混合物；
所述无机粘结剂为水玻璃和磷酸铝按照重量比4:1组成的混合物。
优选地，所述加工助剂为抗氧剂、防静电剂、增韧剂、紫外线吸收剂按照重量比1:1:2:1组成的混合物；抗氧剂为亚磷酸脂类抗氧剂、硫代磷烷基酚锌、有机硼化物中的一种或几种的混合物。增韧剂为丙烯酸酯类增韧剂；所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9、UV-531中的一种。
优选地，所述纳米添加物为纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米二氧化锑按照重量比3:1:2:1组成的混合物；
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种。
优选地，所述防火添加物为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸氢钙按照重量比2:1:1组成的混合物；
所述矿物填料为沸石粉末、麦饭石粉末、水镁石粉末、贝壳粉末按照重量比3:1:2:1组成的混合物。
本发明还提供一种节能保温复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将纳米添加物、偶联剂、防火添加物、矿物填料放入搅拌机，升温至80-90℃搅拌25-35分钟，搅拌转速为250-350r/min，得到混合物A；
步骤三，将水浴锅置于反应釜中加热，待水温达到80-90℃时，加入复配树脂、无机粘结剂、聚乙烯醇进行搅拌，搅拌速率为200-300r/min，搅拌20-30分钟，再加入聚八甲基环四硅氧烷，搅拌5-15min后，待自然冷却后得到混合物料B；
步骤四，打开密炼机并预热至60-70℃，加入氯化聚乙烯橡胶、加工助剂，密炼7-9分钟，再加入步骤二制得的混合物A、步骤三制备的混合物料B，再混炼10-20分钟，再加入憎水剂，放入开炼机中搅拌混炼15-25分钟，将混合胶体注入模具型腔内，将模具温度升至110-120℃保温0.5-1小时，然后冷却至室温，再脱模即得发明的节能保温复合材料。
优选地，所述节能保温复合材料的制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将纳米添加物、偶联剂、防火添加物、矿物填料放入搅拌机，升温至85℃搅拌30分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物A；
步骤三，将水浴锅置于反应釜中加热，待水温达到85℃时，加入复配树脂、无机粘结剂、聚乙烯醇进行搅拌，搅拌速率为250r/min，搅拌25分钟，再加入聚八甲基环四硅氧烷，搅拌10min后，待自然冷却后得到混合物料B；
步骤四，打开密炼机并预热至65℃，加入氯化聚乙烯橡胶、加工助剂，密炼8分钟，再加入步骤二制得的混合物A、步骤三制备的混合物料B，再混炼15分钟，再加入憎水剂，放入开炼机中搅拌混炼20分钟，将混合胶体注入模具型腔内，将模具温度升至115℃保温0.8小时，然后冷却至室温，再脱模即得发明的节能保温复合材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种节能保温复合材料，通过采用氯化聚乙烯橡胶、复配树脂作为主体材料，提高了材料的强度和保温性能，增强了材料的韧度，增加材料的使用寿命，降低使用成本。
（2）本发明的一种节能保温复合材料添加的纳米添加物，主要为纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米二氧化锑，其一方面由于纳米材料的体积效应和表面效应使得其有效提高复合材料的粘结强度和吸附能力，增强了附着力，另一方面采用的几种纳米材料具有较好的防霉杀菌性能，防止复合材料出现霉斑现象。
（3）本发明的一种节能保温复合材料添加的防火添加物主要为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸氢钙，环保性好，不释放烟雾，不产生有害和有争议的气体，成本低廉，几者的复合作用能使材料的阻燃性能更强，作用时间更长久。
（4）本发明的一种节能保温复合材料添加的防静电剂能够使的材料不容易产生静电，避免了灰尘的集聚；添加的增韧剂、抗氧有效增加材料的耐磨耐老化性能以及机械强度和表面光滑平整度；紫外线吸收剂能够大大提高材料的光稳定性，增强其耐老化性能。
（5）本发明的一种节能保温复合材料添加了矿石填料，主要为沸石粉末、麦饭石粉末、水镁石粉末、贝壳粉末，其一方面具有一定的疏松通孔结构，能够有效吸附有毒有害物质，另一方面贝壳粉末还有一定的杀菌效果，同时能够形成致命的膏体，提高材料的耐压性能。
（6）本发明的一种节能保温复合材料原料中对八甲基环四硅氧烷进行了改性反应，大大降低了其毒性和危害，使得成分更加稳定，材料更加安全。
（7）本发明的一种节能保温复合材料导热系数低，保温效果好，柔韧度高，具备较好的拉伸强度和断裂伸长率，还具备较好的阻燃性能、防静电性能和耐腐蚀性能；同时本发明的制备方法，其材料成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种节能保温复合材料，包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶35份、复配树脂15份、聚乙烯醇4份、聚八甲基环四硅氧烷1份、憎水剂1份、无机粘结剂4份、加工助剂5份、纳米添加物7份、防火添加物7份、偶联剂5份、矿物填料10份。
本实施例中的复配树脂为环氧树脂、有机硅树脂、密胺树脂按照重量比2:1:1组成的混合物。
本实施例中的聚八甲基环四硅氧烷是将八甲基环四硅氧烷和水以质量比1:2的比例混合，用高速搅拌机充分搅拌至混合物呈乳白色，得到混合液，在混合液中加入1wt％的乳化剂和0.01wt％的催化剂，在80℃条件下搅拌反应90min，得到的产物。
本实施例中的憎水剂为硬脂酸钙、硬脂酸铝和甲基硅酸钠按照重量比3:1:2组成的混合物；
所述无机粘结剂为水玻璃和磷酸铝按照重量比4:1组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为抗氧剂、防静电剂、增韧剂、紫外线吸收剂按照重量比1:1:2:1组成的混合物；抗氧剂为亚磷酸脂类抗氧剂，增韧剂为丙烯酸酯类增韧剂；所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9。
本实施例中的纳米添加物为纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米二氧化锑按照重量比3:1:2:1组成的混合物；
所述偶联剂为硅烷偶联剂。
本实施例中的防火添加物为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸氢钙按照重量比2:1:1组成的混合物；
所述矿物填料为沸石粉末、麦饭石粉末、水镁石粉末、贝壳粉末按照重量比3:1:2:1组成的混合物。
本实施例的一种节能保温复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将纳米添加物、偶联剂、防火添加物、矿物填料放入搅拌机，升温至80℃搅拌25分钟，搅拌转速为250r/min，得到混合物A；
步骤三，将水浴锅置于反应釜中加热，待水温达到80℃时，加入复配树脂、无机粘结剂、聚乙烯醇进行搅拌，搅拌速率为200r/min，搅拌20分钟，再加入聚八甲基环四硅氧烷，搅拌5min后，待自然冷却后得到混合物料B；
步骤四，打开密炼机并预热至60℃，加入氯化聚乙烯橡胶、加工助剂，密炼7分钟，再加入步骤二制得的混合物A、步骤三制备的混合物料B，再混炼10分钟，再加入憎水剂，放入开炼机中搅拌混炼15分钟，将混合胶体注入模具型腔内，将模具温度升至110℃保温0.5小时，然后冷却至室温，再脱模即得发明的节能保温复合材料。
实施例2.
本实施例的一种节能保温复合材料，包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶45份、复配树脂25份、聚乙烯醇6份、聚八甲基环四硅氧烷3份、憎水剂3份、无机粘结剂6份、加工助剂7份、纳米添加物11份、防火添加物9份、偶联剂7份、矿物填料12份。
本实施例中的复配树脂为环氧树脂、有机硅树脂、密胺树脂按照重量比2:1:1组成的混合物。
本实施例中的聚八甲基环四硅氧烷是将八甲基环四硅氧烷和水以质量比1:2的比例混合，用高速搅拌机充分搅拌至混合物呈乳白色，得到混合液，在混合液中加入1wt％的乳化剂和0.01wt％的催化剂，在90℃条件下搅拌反应100min，得到的产物。
本实施例中的憎水剂为硬脂酸钙、硬脂酸铝和甲基硅酸钠按照重量比3:1:2组成的混合物；
所述无机粘结剂为水玻璃和磷酸铝按照重量比4:1组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为抗氧剂、防静电剂、增韧剂、紫外线吸收剂按照重量比1:1:2:1组成的混合物；抗氧剂为硫代磷烷基酚锌；增韧剂为丙烯酸酯类增韧剂；所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂；所述紫外线吸收剂为UV-531。
本实施例中的纳米添加物为纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米二氧化锑按照重量比3:1:2:1组成的混合物；
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
本实施例中的防火添加物为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸氢钙按照重量比2:1:1组成的混合物；
所述矿物填料为沸石粉末、麦饭石粉末、水镁石粉末、贝壳粉末按照重量比3:1:2:1组成的混合物。
本实施例的一种节能保温复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将纳米添加物、偶联剂、防火添加物、矿物填料放入搅拌机，升温至90℃搅拌35分钟，搅拌转速为350r/min，得到混合物A；
步骤三，将水浴锅置于反应釜中加热，待水温达到90℃时，加入复配树脂、无机粘结剂、聚乙烯醇进行搅拌，搅拌速率为300r/min，搅拌30分钟，再加入聚八甲基环四硅氧烷，搅拌15min后，待自然冷却后得到混合物料B；
步骤四，打开密炼机并预热至70℃，加入氯化聚乙烯橡胶、加工助剂，密炼9分钟，再加入步骤二制得的混合物A、步骤三制备的混合物料B，再混炼20分钟，再加入憎水剂，放入开炼机中搅拌混炼25分钟，将混合胶体注入模具型腔内，将模具温度升至120℃保温1小时，然后冷却至室温，再脱模即得发明的节能保温复合材料。
实施例3.
本实施例的一种节能保温复合材料，包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶55份、偶联剂9份、抗静电剂3份、三氧化二锑7份、硬脂酸钙5.5份、增韧剂7.5份、抗氧剂1.5份、紫外线吸收剂4份、阻燃剂7份、绝缘纳米导热填料8-14份。
本实施例中的复配树脂为环氧树脂、有机硅树脂、密胺树脂按照重量比2:1:1组成的混合物。
本实施例中的聚八甲基环四硅氧烷是将八甲基环四硅氧烷和水以质量比1:2的比例混合，用高速搅拌机充分搅拌至混合物呈乳白色，得到混合液，在混合液中加入1wt％的乳化剂和0.01wt％的催化剂，在85℃条件下搅拌反应95min，得到的产物。
本实施例中的憎水剂为硬脂酸钙、硬脂酸铝和甲基硅酸钠按照重量比3:1:2组成的混合物；
所述无机粘结剂为水玻璃和磷酸铝按照重量比4:1组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为抗氧剂、防静电剂、增韧剂、紫外线吸收剂按照重量比1:1:2:1组成的混合物；抗氧剂为有机硼化物；增韧剂为丙烯酸酯类增韧剂；所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9。
本实施例中的纳米添加物为纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米二氧化锑按照重量比3:1:2:1组成的混合物；
所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
本实施例中的防火添加物为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸氢钙按照重量比2:1:1组成的混合物；
所述矿物填料为沸石粉末、麦饭石粉末、水镁石粉末、贝壳粉末按照重量比3:1:2:1组成的混合物。
本实施例的一种节能保温复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将纳米添加物、偶联剂、防火添加物、矿物填料放入搅拌机，升温至85℃搅拌30分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物A；
步骤三，将水浴锅置于反应釜中加热，待水温达到85℃时，加入复配树脂、无机粘结剂、聚乙烯醇进行搅拌，搅拌速率为250r/min，搅拌25分钟，再加入聚八甲基环四硅氧烷，搅拌10min后，待自然冷却后得到混合物料B；
步骤四，打开密炼机并预热至65℃，加入氯化聚乙烯橡胶、加工助剂，密炼8分钟，再加入步骤二制得的混合物A、步骤三制备的混合物料B，再混炼15分钟，再加入憎水剂，放入开炼机中搅拌混炼20分钟，将混合胶体注入模具型腔内，将模具温度升至115℃保温0.8小时，然后冷却至室温，再脱模即得发明的节能保温复合材料。
本发明的一种节能保温复合材料导热系数低，保温效果好，柔韧度高，具备较好的拉伸强度和断裂伸长率，还具备较好的阻燃性能、防静电性能和耐腐蚀性能；同时本发明的制备方法，其材料成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种节能保温复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶35-45份、复配树脂15-25份、聚乙烯醇4-6份、聚八甲基环四硅氧烷1-3份、憎水剂1-3份、无机粘结剂4-6份、加工助剂5-7份、纳米添加物7-11份、防火添加物7-9份、偶联剂5-7份、矿物填料10-12份。
2.根据权利要求1所述的一种节能保温复合材料，其特征在于，所述绝缘材料包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶55份、偶联剂9份、抗静电剂3份、三氧化二锑7份、硬脂酸钙5.5份、增韧剂7.5份、抗氧剂1.5份、紫外线吸收剂4份、阻燃剂7份、绝缘纳米导热填料8-14份。
3.根据权利要求1或2所述的一种节能保温复合材料，其特征在于，所述复配树脂为环氧树脂、有机硅树脂、密胺树脂按照重量比2:1:1组成的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的一种节能保温复合材料，其特征在于，所述聚八甲基环四硅氧烷是将八甲基环四硅氧烷和水以质量比1:2的比例混合，用高速搅拌机充分搅拌至混合物呈乳白色，得到混合液，在混合液中加入1wt％的乳化剂和0.01wt％的催化剂，在80-90℃条件下搅拌反应90-100min，得到的产物。
5.根据权利要求1或2所述的一种节能保温复合材料，其特征在于，所述憎水剂为硬脂酸钙、硬脂酸铝和甲基硅酸钠按照重量比3:1:2组成的混合物；
所述无机粘结剂为水玻璃和磷酸铝按照重量比4:1组成的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的一种节能保温复合材料，其特征在于，所述加工助剂为抗氧剂、防静电剂、增韧剂、紫外线吸收剂按照重量比1:1:2:1组成的混合物；抗氧剂为亚磷酸脂类抗氧剂、硫代磷烷基酚锌、有机硼化物中的一种或几种的混合物；增韧剂为丙烯酸酯类增韧剂；所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9、UV-531中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的一种节能保温复合材料，其特征在于，所述纳米添加物为纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米二氧化锑按照重量比3:1:2:1组成的混合物；
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种。
8.根据权利要求1或2所述的一种节能保温复合材料，其特征在于，所述防火添加物为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸氢钙按照重量比2:1:1组成的混合物；
所述矿物填料为沸石粉末、麦饭石粉末、水镁石粉末、贝壳粉末按照重量比3:1:2:1组成的混合物。
9.一种制备如权利要求1或2所述的节能保温复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将纳米添加物、偶联剂、防火添加物、矿物填料放入搅拌机，升温至80-90℃搅拌25-35分钟，搅拌转速为250-350r/min，得到混合物A；
步骤三，将水浴锅置于反应釜中加热，待水温达到80-90℃时，加入复配树脂、无机粘结剂、聚乙烯醇进行搅拌，搅拌速率为200-300r/min，搅拌20-30分钟，再加入聚八甲基环四硅氧烷，搅拌5-15min后，待自然冷却后得到混合物料B；
步骤四，打开密炼机并预热至60-70℃，加入氯化聚乙烯橡胶、加工助剂，密炼7-9分钟，再加入步骤二制得的混合物A、步骤三制备的混合物料B，再混炼10-20分钟，再加入憎水剂，放入开炼机中搅拌混炼15-25分钟，将混合胶体注入模具型腔内，将模具温度升至110-120℃保温0.5-1小时，然后冷却至室温，再脱模即得发明的节能保温复合材料。
10.根据权利要求9所述的一种节能保温复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将纳米添加物、偶联剂、防火添加物、矿物填料放入搅拌机，升温至85℃搅拌30分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物A；
步骤三，将水浴锅置于反应釜中加热，待水温达到85℃时，加入复配树脂、无机粘结剂、聚乙烯醇进行搅拌，搅拌速率为250r/min，搅拌25分钟，再加入聚八甲基环四硅氧烷，搅拌10min后，待自然冷却后得到混合物料B；
步骤四，打开密炼机并预热至65℃，加入氯化聚乙烯橡胶、加工助剂，密炼8分钟，再加入步骤二制得的混合物A、步骤三制备的混合物料B，再混炼15分钟，再加入憎水剂，放入开炼机中搅拌混炼20分钟，将混合胶体注入模具型腔内，将模具温度升至115℃保温0.8小时，然后冷却至室温，再脱模即得发明的节能保温复合材料。
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