CN108439885B - 一种建筑工程用混合浆液及其制备方法 - Google Patents

一种建筑工程用混合浆液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种建筑工程用混合浆液及其制备方法，该混合浆液含有5‑15份保温防火粘浆A、1‑5份明胶、1‑2份纤维表面改性剂、50‑200份水泥、20‑100份水、2‑3份憎水剂和1‑2份偶联剂，其中保温防火浆液A由含有反应剩余碱液的水玻璃溶液和植物秸秆混合反应制成，该保温防火浆液利用水玻璃制备过程中剩余的碱液对植物秸秆进行结构改性，提高了碱液的利用率，降低了生产成本，同时，该混合浆液充分混合了具有保温效果的植物秸秆和具有防火效果的水玻璃，使得最终的建筑工程用混合浆液制品具有良好的保温防火效果。

Description

一种建筑工程用混合浆液及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及建筑保温材料领域，更具体的涉及一种具有保温效果的绿色建筑材料。
背景技术
建筑能耗无论是在工业发达国家还是发展中国家都占据着相当大的比例，因此建筑节能是人类社会面临的共同课题。据预测到2030年左右，我国建筑能耗将占总能耗的30％-40％,成为世界第一能耗大户。在此形式下，国家对建筑节能的要求日益紧迫，在建筑领域加强研发并推广应用新型节能环保材料，对于提高我国资源利用率、改善环境、节能减排、走可持续发展道路具有重要的现实意义。
隔热保温材料可有效减少热量在产生、输送、储存和使用等过程中产生的热量损失，广泛应用于建筑、化工、电子、服装、航空天等领域，已成为提高能量利用效率和实现节能降耗减排的重要途径。建筑行业现在对住宅和商业房屋外墙的隔热保温要求越来越高，隔热保温建筑材料也成了各个建材厂商的研发对象。
隔热保温材料按照成分可以分为有机保温材料和无机保温材料。其中，有机保温材料主要有聚氨酯泡沫、聚苯板、酚醛泡沫等；无机保温材料主要集中在气凝胶毡、玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩、微纳隔热、发泡水泥。根据热传导机理，又可以将隔热保温材料分为阻隔型建筑隔热保温涂料、反射型建筑隔热保温涂料和辐射型建筑隔热保温涂料3大类。
植物秸轩的资源化利用方式主要包括：肥田、饲料、燃料、沼气、造纸等。随着技术的发展，植物秸秆又可以作为建筑材料的原材料，具体地，以多种废弃农作物秸秆中的一种作为原料，经粉碎制成植物纤维，再添加强化材料和粘结材料以生产植物纤维水泥空心墙体板材、植物纤维石膏增强砌块、植物纤维屋面板等建筑材料，这种利用农作物秸轩与水泥复合制作新型节能墙体材料的方法充分利用了农作物废料，节约了能源，具有显著的社会效益和经济效益。
中国新型建筑材料工业杭州设计研究院做了建筑保温隔热涂料及其复合技术的研究，具体介绍了阻隔型、反射型和辐射型3类建筑保温隔热涂料的特征、绝热机理、发展现状及各自的优点和局限性，并指出保温隔热性能优良的功能建筑涂料往往是2种或多种保温隔热机理协同作用的结果，根据需要可以采用复合技术，充分利用各类保温涂料的优点，研制性能优良的复合型建筑保温隔热涂料。但是，该研究只是将现有技术进行进行了组合，对材料保温性能的改善十分有限。
中国专利公告CN103342519B公开了一种建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法：首先将植物纤维在浓度为0.1-0.2mol/L的稀硫酸中浸泡50-80min,冲洗至中性，按照植物纤维、松香、明胶质量比为1:2-8:2-10的比例加入松香、明胶，调整pH值为12-14后，将溶液升温至85-95℃，搅拌120-150min，停止加热后加入纤维表面改性剂，冷却至室温得到纤维混合液；使用时将上述纤维混合液在转速为600-5000r/min的搅拌机内搅拌2-4min发泡得到纤维泡沫；再加入到水泥浆进行成型。该方法需要先用稀硫酸处理植物纤维，后冲洗至中性，再调节pH至12-14，中间过程对酸碱度要求较高，导致生产成本高。
目前，急需一种节能环保、生产成本低的建筑用隔热保温浆液的生产方法。
发明内容
本发明提供了一种能够制备兼具隔热保温和防火功效建筑涂层的建筑工程用混合浆液，并提供了该建筑工程用混合浆液的制备方法。
说明：本发明中所说的各组分的份数均是指重量份。
本发明公开了一种建筑工程用混合浆液：该建筑工程用混合浆液含有5-15份保温防火粘浆A、1-5份明胶、1-2份纤维表面改性剂、50-200份水泥、20-100份水、2-3份憎水剂和1-2份偶联剂，其中，保温防火粘浆A包含植物秸秆和水玻璃，且制备方法如下：
(1)将40-55份质量分数为30％的碱液和25-35份的石英砂混合均匀；
(2)将混匀的液体烧碱和石英砂放入密闭装置中，通入蒸汽进行加热，并不断搅拌，待装置中的压力升至0.5-0.7MPa、温度达到140-170℃时，停止蒸汽的加入；
(3)在步骤(2)的温度和压力下，反应4-7h，得到水玻璃料液；
(4)反应结束后，进行泄压，并移出水玻璃料液，向水玻璃料液中加入60-100份经过剪切的植物秸秆，将加入的植物秸秆和水玻璃料液混匀，静置40-60min,制得保温防火粘浆A。
进一步地，所述保温防火粘浆A的制备过程中，步骤(1)所用的碱液可以是质量分数为30％的液体烧碱或氢氧化钠质量分数不低于30％且碳酸氢钠质量分数不高于0.4％的工业用氢氧化钠溶液中的一种。
进一步地，所述保温防火粘浆A的制备过程中，步骤(4)所用的植物秸秆为稻草杆、麦秸秆和玉米秸秆中的一种或多种。
进一步地，所述保温防火粘浆A的制备过程中，步骤(4)所用经过剪切的植物秸秆的长度为20-40mm。
优选地，所述建筑工程用混合浆液含有8-15份保温防火粘浆A、3-5份明胶、1-2份纤维表面改性剂、80-200份水泥、25-100份水、2-3份憎水剂和1-2份偶联剂。
进一步地，所述纤维表面改性剂和保温防火粘浆A的重量比为1：3-14；优选地，所述纤维表面改性剂和保温防火粘浆A的重量比为1：3-10；进一步优选地，所述纤维表面改性剂和保温防火粘浆A的重量比为1：4-8。
进一步地，所述纤维表面改性剂为石蜡乳液、皂化松香乳液及二甲基硅油中的一种或几种的复合。
进一步地，所述憎水剂为有机硅类憎水剂和硬脂酸钙中的一种或两种。
进一步地，所述偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
本发明还公开了该建筑工程用混合浆液的制备方法，包括以下步骤：
(一)将保温防火粘浆A和明胶混合，在70-80℃的温度下，搅拌50-80min，之后加入纤维表面改性剂混合搅拌5-10min；
(二)将水泥、水、憎水剂和偶联剂搅拌均匀得到水泥浆液；
(三)在搅拌的情况下，将步骤(一)得到的保温防火粘浆A、明胶和纤维表面改性剂的混合物加入到步骤(二)得到的水泥浆液中，得到建筑工程用混合浆液。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明充分利用了农作物废弃物秸秆，减少了环境污染，而且提高了湿法水玻璃制备过程中碱液的利用率，降低了生产成本。
(2)本发明在保温防火粘浆的制备过程中，充分结合了植物纤维和水玻璃，既充分发挥了植物纤维的保温效果，又充分利用了水玻璃的防火功效。
(3)本发明出乎意料的发现，纤维表面改性剂和保温防火粘浆A的重量比在1：3-14范围内时，能够增强该混合浆液的防水性能和抗折强度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
基础实施例
一种建筑工程用混合浆液：该建筑工程用混合浆液含有5-15份保温防火粘浆A、1-5份明胶、1-2份纤维表面改性剂、150份水泥、80份水、2份有机硅类憎水剂和1份N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂，保温防火粘浆A包含植物秸秆和水玻璃，且制备方法如下：
(1)将40-55份质量分数为30％的液体烧碱和25-35份的石英砂混合均匀；
(2)将混匀的液体烧碱和石英砂放入密闭装置中，通入蒸汽进行加热，并不断搅拌，待装置中的压力升至0.5-0.7MPa、温度达到140-170℃时，停止蒸汽的加入；
(3)在步骤(2)的温度和压力下，反应4-7h，得到水玻璃料液；
(4)反应结束后，进行泄压，并移出水玻璃料液，向水玻璃料液中加入60-100份经过剪切的长度为20-40mm植物秸秆，将加入的植物秸秆和水玻璃料液混匀，静置40-60min,制得保温防火粘浆A。
该建筑工程用混合浆液的制备方法，包括以下步骤：
(一)将保温防火粘浆A和明胶混合，在70-80℃的温度下，搅拌50-80min，之后加入纤维表面改性剂混合搅拌5-10min；
(二)将水泥、水、憎水剂和偶联剂搅拌均匀得到水泥浆液；
(三)在搅拌的情况下，将步骤(一)得到的保温防火粘浆A、明胶和纤维表面改性剂的混合物加入到步骤(二)得到的水泥浆液中，得到建筑工程用混合浆液。
通过调整基础实施例中的具体实验参数，得到具体实施例1-11，如表1-3所示。为了突出本发明的有益效果，进一步设置了对比例1，如表2所示。
通过调整保温防火粘浆A的添加量、纤维表面改性剂的种类、纤维表面改性剂的添加量、纤维表面改性剂和保温防火粘浆A的重量比、明胶的添加量、植物秸秆的种类以及植物秸秆和水玻璃料液混合静置时间得到了表1中的实施例1-4，实施例1-4的实验数据显示，混合浆液制品的导热系数最低可以达到0.11W/(m·K)、最高为0.14W/(m·K)，耐火度最高可以达到1255℃、最低为1220℃，抗折强度最高可以达到11MPa、最低为10.2MPa，上述实验数据说明：使用该混合浆液制成的产品具有较好的保温防火性能。
表1
本发明设置了表2中的实施例4-7和对比例1用于探究植物秸秆的添加量对混合浆液制品导热系数和耐火度的影响。实施例7、实施例6、实施例4、实施例5和对比例1中秸秆的添加量依次减少，相应制品的导热系数依次为0.11W/(m·K)、0.12W/(m·K)、0.12W/(m·K)、0.13W/(m·K)、0.18W/(m·K)呈现依次增大的趋势，相应制品的耐火度依次为1220℃、1240℃、1250℃、1255℃、1400℃呈现依次升高的趋势，说明随着秸秆添加量的减少，混合浆液制品的保温效果减弱、防火效果增强。
表2
为了探究纤维表面改性剂和保温防火粘浆A的重量比对本发明混合浆液制品性能的影响，本发明设置了表3中的实施例4、实施例8-11。将实施例10-11中混合浆液制品的抗折强度和实施例4、实施例8-9中混合浆液制品的抗折强度进行对比，可以发现当纤维表面改性剂和保温防火粘浆A的重量比低于1：3或高于1:14时，混合浆液制品的抗折强度明显降低，说明纤维表面改性剂和保温防火粘浆A的重量比会对本发明混合浆液制品的抗折强度产生较为明显的影响，当将纤维表面改性剂和保温防火粘浆A的重量比控制在1:3-14的范围内时，能获得较高的抗折强度。
表3

Claims (9)

1.一种建筑工程用混合浆液，其特征在于，该建筑工程用混合浆液含有5-15份保温防火粘浆A、1-5份明胶、1-2份纤维表面改性剂、50-200份水泥、20-100份水、2-3份憎水剂和1-2份偶联剂，其中，保温防火粘浆A包含植物秸秆和水玻璃，且制备方法如下：
（1）将40-55份质量分数为30%的碱液和25-35份的石英砂混合均匀；
（2）将混匀的液体烧碱和石英砂放入密闭装置中，通入蒸汽进行加热，并不断搅拌，待装置中的压力升至0.5-0.7MPa、温度达到140-170℃时，停止蒸汽的加入；
（3）在步骤（2）的温度和压力下，反应4-7h，得到水玻璃料液；
（4）反应结束后，进行泄压，并移出水玻璃料液，向水玻璃料液中加入60-100份经过剪切的植物秸秆，将加入的植物秸秆和水玻璃料液混匀，静置40-60min,制得保温防火粘浆A；
所述纤维表面改性剂和保温防火粘浆A的重量比为1：3-14；
上述所说的各组分的份数均是指重量份。
2.根据权利要求1所述的一种建筑工程用混合浆液，其特征在于，所述保温防火粘浆A的制备过程中，步骤（1）所用的碱液可以是质量分数为30%的液体烧碱或氢氧化钠质量分数不低于30%且碳酸氢钠质量分数不高于0.4%的工业用氢氧化钠溶液中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种建筑工程用混合浆液，其特征在于，所述保温防火粘浆A的制备过程中，步骤（4）所用的植物秸秆为稻草杆、麦秸秆和玉米秸秆中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种建筑工程用混合浆液，其特征在于，所述保温防火粘浆A的制备过程中，步骤（4）所用经过剪切的植物秸秆的长度为20-40mm。
5.根据权利要求1所述的一种建筑工程用混合浆液，其特征在于，所述建筑工程用混合浆液含有8-15份保温防火粘浆A、3-5份明胶、1-2份纤维表面改性剂、80-200份水泥、25-100份水、2-3份憎水剂和1-2份偶联剂。
6.根据权利要求1所述的一种建筑工程用混合浆液，其特征在于，所述纤维表面改性剂为石蜡乳液、皂化松香乳液及二甲基硅油中的一种或几种的复合。
7.根据权利要求1所述的一种建筑工程用混合浆液，其特征在于，所述憎水剂为有机硅类憎水剂和硬脂酸钙中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种建筑工程用混合浆液，其特征在于，所述偶联剂为N-(β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
9.根据权利要求1所述的一种建筑工程用混合浆液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（一）将保温防火粘浆A和明胶混合，在70-80℃的温度下，搅拌50-80min，之后加入纤维表面活性剂混合搅拌5-10min；
（二）将水泥、水、憎水剂和偶联剂搅拌均匀得到水泥浆液；
（三）在搅拌的情况下，将步骤（一）得到的保温防火粘浆A、明胶和纤维表面活性剂的混合物加入到步骤（二）得到的水泥浆液中，得到建筑工程用混合浆液。
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Effective date of registration: 20181109

Address after: 215000 room 1401, 17 Riverside Garden, Suzhou Industrial Park, Jiangsu

Applicant after: Zhang Peipei

Address before: 364030 Xinluo District, Longyan, Fujian, Zhenlong, East Road 19 Zhenlong 2 two story 258 rooms.

Applicant before: Fujian Huida Building Engineering Co., Ltd.

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Effective date of registration: 20190215

Address after: Room 701, 7th Floor, Pearl River Building, No. 14 Longteng South Road, Dongxiao Town, Xinluo District, Longyan City, Fujian Province

Applicant after: Fujian Huida Building Engineering Co., Ltd.

Address before: 215000 room 1401, 17 Riverside Garden, Suzhou Industrial Park, Jiangsu

Applicant before: Zhang Peipei

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