CN108546046A - 一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑保温材料的技术领域，提供了一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆及制备方法。该方法采用有机硅及聚四氟乙烯对无机多孔绝热材料进行表面憎水处理，然后与胶凝材料、氟石膏粉、外加剂、矿物纤维、镁盐、硫酸盐混合，制得憎水柔性保温砂浆。与传统方法相比，本发明的制备的保温沙浆，通过有机硅界面处理然后喷涂聚四氟乙烯乳液，赋予多孔无机绝热材料优异的憎水性和柔韧性，克服了无机保温砂浆易吸水的缺陷，并克服了无机保温砂浆易粉化的缺陷，具有优异的耐久性、防水性、隔热性，可广泛应用外墙保温领域。

Description

一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆及制备方法
技术领域
本发明属于建筑保温材料的技术领域，提供了一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆及制备方法。
背景技术
外墙保温技术最早起源于欧洲，我国是从20世纪80年代中期开始试点，并将该技术广泛应用于建筑领域的。但目前的建筑节能水平，还远低于发达国家，我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3~5倍。所以建筑节能还是本世纪我国建筑业的一个重要的课题。
随着我国住宅建设节能工作的不断深入，以及节能标准的不断提高，引进开发了许多新型的节能技术和材料，在住宅建筑中大力推广使用。其中应用于外墙保温的各种泡沫塑料保温材料，如EPS板、XPS板材及发泡聚氨酯板材等因素其综合性能优异而令人瞩目。近年来，我国发生了很多因为建筑保温材料选用易燃材料，导致的建筑外墙火灾事故，火灾的发生不仅带来巨大的经济损失，还会带来一定的社会影响。
为了有效防止火灾，明确建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。大多数的有机类保温材料如发泡聚苯板、挤塑聚苯板、发泡酚醛板等在不作防火处理下均不能达到A级燃烧性能。无机类保温材料燃烧性能达到A 级( 不燃)，无机保温材料，应用于外墙保温是一种新型的节能环保材料。这种无机保温材料隔音、防火、保温、耐酸、耐碱、耐冲击、呼吸性好、轻体绿色材料，其优异的性能，是其他保温材料难于比拟的，优势明显。
目前国内外在外墙保温材料，尤其是憎水保温砂浆方面已取得了一定成效。其中王琼等人发明了一种基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆及其制备方法（中国发明专利申请号201710359122.3），该无机保温砂浆为以下原料的混合物：水泥110~170份，轻骨料30~96份，憎水性气凝胶5~25份，纤维素醚0.2~2.0份，引气剂0.2~2.0份，淀粉醚0~0.3份，木纤维0.3~0.6份，PVA 1~2份，水300~580份。制备包括如下步骤：1、按份称取各原材料；2、预先将轻骨料和憎水性气凝胶混合均匀；3、将轻骨料、憎水性气凝胶和水除外的其它原料混合均匀后，再与称量好的水搅拌均匀至形成浆液；4、将步骤2中混合均匀的轻骨料和憎水性气凝胶缓慢加入步骤3所得浆液中，再缓慢搅拌、静置，得到产品。另外，徐长伟等人发明了一种憎水型膨胀珍珠岩防水保温砂浆及其制备方法（中国发明专利申请号201510633770.4），此保温砂浆由以下质量份数的原料组成：普通硅酸盐水泥100~140、硫铝酸盐水泥50~70、粉煤灰60~80、硅灰20~40、膨胀珍珠岩（有机硅憎水剂改性）150~200、膨胀剂30~42、渗透结晶母料15~27、可分散乳胶粉3~9、引气剂0.3~0.6、纤维素0.6~1.2、减水剂2~5、珍珠岩专用防水剂15~21、水280~340；与普通膨胀珍珠岩保温砂浆相比，本发明的憎水型膨胀珍珠岩防水保温砂浆具有较低的吸水率、导热系数和较高的强度，且有微膨胀性等性能特点，且与建筑墙体粘结性好，不空鼓和开裂，耐水性好，防火性好，与建筑物同寿命周期。
可见，现有技术中的外墙无机类保温材料为多孔材料，其内大小不一的空洞在提高了保温隔热性能的同时，也增加了材料的亲水性，导致其易吸水而降低绝热性能，使材料在实际应用过程中往往无法达到其应有的传热系数值，限制了其大规模应用。
发明内容
针对这种情况，本发明提出一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆及制备方法，制得的外墙保温砂浆具有优异的耐久性、防水性、隔热性，应用广泛。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆的制备方法，采用有机硅及聚四氟乙烯对无机多孔绝热材料进行表面憎水处理，然后与胶凝材料、氟石膏粉、外加剂、矿物纤维、镁盐、硫酸盐混合，制得憎水柔性保温砂浆，制备的具体步骤如下：
（1）将膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻土混合，加热至50~60℃，然后向混合颗粒喷涂有机硅液，进一步喷涂聚四氟乙烯乳液，待结皮后进行干燥，制得憎水处理的无机多孔绝热材料；其中：膨胀珍珠岩20~25重量份、膨胀蛭石20~25重量份、硅藻土29~46重量份、有机硅液4~6重量份、聚四氟乙烯乳液10~15重量份；
（2）将步骤（1）制得的无机多孔绝热材料与胶凝材料、氟石膏粉、外加剂、矿物纤维、镁盐、硫酸盐混合均匀，制得建筑外墙憎水柔性保温砂浆；其中：无机多孔绝热材料20~25重量份、胶凝材料44~61重量份、氟石膏粉8~10重量份、外加剂3~5重量份、矿物纤维4~8重量份、镁盐2~4重量份、硫酸盐2~4重量份。
优选的，步骤（1）所述有机硅液为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
优选的，步骤（1）所述聚四氟乙烯乳液的固含量为50~65%。
优选的，步骤（1）所述干燥的温度为102~105℃，时间为1~3h。
优选的，步骤（2）所述胶凝材料为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述外加剂为高效减水剂、缓凝剂、引气剂、增稠剂中的至少一种。用于改善混凝土拌合、施工性能。选用常用的高效减水剂如木质素磺酸盐、三聚氰胺；缓凝剂如柠檬酸、酒石酸；引气剂如松香树脂、烷基苯磺酸盐、脂肪醇磺酸盐；增稠剂如二氧化硅气凝胶粉。
优选的，步骤（2）所述矿物纤维为硅酸铝纤维、石膏纤维、碳纤维、玻璃纤维中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述镁盐为氯化镁、碘化镁、氟化镁、碳酸镁、硼酸镁、硝酸镁中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述硫酸盐为硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、硫酸铅、硫酸镁中的至少一种。
有机硅在界面处理时，具有能与无机材料结合的反应性基团和与有机材料结合的反应性基团，对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此,当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。本发明利用有机硅对无机多孔绝热材料表面处理后，可与聚四氟乙烯有效结合。聚四氟乙烯相对分子质量较大，结晶度高，分子中CF2单元按锯齿形状排列，由于氟原子半径较碳稍大，所以相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向，而是形成一个螺旋状的扭曲链，氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面，具有优异的耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、高润滑、不粘附、无毒害、电绝缘性，可显著提升无机保温材料的整体性能。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的建筑外墙憎水柔性保温砂浆。
该方法采用有机硅及聚四氟乙烯对无机多孔绝热材料进行表面憎水处理，然后与胶凝材料、氟石膏粉、外加剂、矿物纤维、镁盐、硫酸盐混合，制得憎水柔性保温砂浆。与传统方法相比，本发明的制备的保温沙浆，通过有机硅界面处理然后喷涂聚四氟乙烯乳液，赋予多孔无机绝热材料优异的憎水性和柔韧性，克服了无机保温砂浆易吸水的缺陷，并克服了无机保温砂浆易粉化的缺陷，具有优异的耐久性、防水性、隔热性，可广泛应用外墙保温领域。加入的镁盐易于形成良好的致密晶体。
本发明提供了一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明制备的保温沙浆，具有优异的耐久性、防水性、隔热性，可广泛应用外墙保温领域。
2.本发明的制备方法，通过对多孔无机物进行有机硅界面处理，然后喷涂聚四氟乙烯乳液，赋予多孔无机绝热材料优异的憎水性和柔韧性，克服了无机保温砂浆易吸水的缺陷，并克服了无机保温砂浆易粉化的缺陷。
3.本发明的制备方法，通过表面喷涂聚四氟乙烯，赋予无机材料耐强酸、强碱、强氧化等性能，有突出的耐热及耐寒性，同时加入的镁盐易形成良好的致密晶体，确保了保温砂浆的性能稳定性。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
将23kg膨胀珍珠岩、23kg膨胀蛭石、36kg硅藻土混合，加热至56℃，然后向混合颗粒喷涂5kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷，进一步喷涂13kg固含量为57%的聚四氟乙烯乳液，待结皮后在103℃下干燥2h，制得憎水处理的无机多孔绝热材料；然后将23kg无机多孔绝热材料与53kg硅酸盐类水泥、9kg氟石膏粉、2kg木质素磺酸盐、2kg酒石酸、5kg硅酸铝纤维、3kg氯化镁、3kg硫酸钙混合均匀，制得建筑外墙憎水柔性保温砂浆。
测试方法：
将本发明制得的保温砂浆制成70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试块。
（1） 耐久性：
干湿循环试验：将试件养护28d后，采用抗压强度试验机测定初始强度f0，进行干湿循环试验，具体为：50℃烘箱中干烘20h，然后再水中浸泡4h，反复30个循环，最后烘干至恒重，测定强度f30，利用公式：△f30=（f0-f30）/f0×100%计算强度损失率。
抗冻性试验：将试件养护28d后，采用抗压强度试验机测定初始强度f0，称取初始重量m0，进行抗冻循环试验：先气冻4h，温度为-20℃，再用10℃的水融4h，反复20次循环，测定强度f30和质量m30，分别利用公式：△f30=（f0-f30）/f0×100%计算强度损失率，△m30=（m0-m30）/m0×100%计算质量损失率。
（2） 防水性：
进行24h吸水率试验，测试体积吸水率。
（3） 隔热性：
将试件养护28d后，参照GB10294-1988，采用KD2PRo导热系数测定仪测定试件的导热系数。
所得数据如表1所示。
实施例2
将20kg膨胀珍珠岩、20kg膨胀蛭石、46kg硅藻土混合，加热至50℃，然后向混合颗粒喷涂4kgγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，进一步喷涂10kg固含量为50%的聚四氟乙烯乳液，待结皮后在102℃下干燥3h，制得憎水处理的无机多孔绝热材料；然后将20kg无机多孔绝热材料与61kg铝酸盐类水泥、8kg氟石膏粉、2kg三聚氰胺1kg松香树脂、4kg碳纤维、2kg碘化镁、2kg硫酸钙混合均匀，制得建筑外墙憎水柔性保温砂浆。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例3
将24kg膨胀珍珠岩、24kg膨胀蛭石、33kg硅藻土混合，加热至58℃，然后向混合颗粒喷涂5kgγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，进一步喷涂14kg固含量为62%的聚四氟乙烯乳液，待结皮后在104℃下干燥1.5h，制得憎水处理的无机多孔绝热材料；然后将24kg无机多孔绝热材料与50kg硫铝酸盐水泥、9kg氟石膏粉、3kg木质素磺酸盐、1kg缓凝剂柠檬酸、7kg碳纤维、3kg氟化镁、3kg硫酸锶混合均匀，制得建筑外墙憎水柔性保温砂浆。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例4
将25kg膨胀珍珠岩、25kg膨胀蛭石、29kg硅藻土混合，加热至60℃，然后向混合颗粒喷涂6kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷，进一步喷涂15kg固含量为65%的聚四氟乙烯乳液，待结皮后在105℃下干燥1h，制得憎水处理的无机多孔绝热材料；然后将25kg无机多孔绝热材料与44kg硅酸盐类水泥、10kg氟石膏粉、3kg高效减水剂三聚氰胺、0.5kg增稠剂二氧化硅气凝胶粉、8kg玻璃纤维、4kg碳酸镁、4kg硫酸铅混合均匀，制得建筑外墙憎水柔性保温砂浆。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例5
将22kg膨胀珍珠岩、21kg膨胀蛭石、41kg硅藻土混合，加热至52℃，然后向混合颗粒喷涂5kgγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，进一步喷涂11kg固含量为54%的聚四氟乙烯乳液，待结皮后在103℃下干燥2.5h，制得憎水处理的无机多孔绝热材料；然后将22kg无机多孔绝热材料与51kg硫铝酸盐水泥、9kg氟石膏粉、3kg高效减水剂三聚氰胺、1kg引气剂脂肪醇磺酸盐、7kg硅酸铝纤维、3kg硼酸镁、4kg硫酸镁混合均匀，制得建筑外墙憎水柔性保温砂浆。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例6
将22kg膨胀珍珠岩、23kg膨胀蛭石、38kg硅藻土混合，加热至55℃，然后向混合颗粒喷涂5kgγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，进一步喷涂12kg固含量为58%的聚四氟乙烯乳液，待结皮后在104℃下干燥2h，制得憎水处理的无机多孔绝热材料；然后将22kg无机多孔绝热材料与53kg硫铝酸盐水泥、9kg氟石膏粉、2kg高效减水剂三聚氰胺、0.5kg缓凝剂柠檬酸、0.2kg增稠剂二氧化硅气凝胶粉、6kg石膏纤维、3kg硝酸镁、3kg硫酸钙混合均匀，制得建筑外墙憎水柔性保温砂浆。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
对比例1
保温砂浆制备过程中，未对膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻土未进行聚四氟乙烯乳液憎水处理，其他制备条件与实施例6一致。
对比例2
保温砂浆制备过程中，未加入镁盐，其他制备条件与实施例6一致。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
表1：
通过测试分析，未对膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻土未进行聚四氟乙烯乳液憎水处理，其耐水性较差，吸水量大，且导热系数高，影响保温效果。同时其存在较严重的强度和质量损失。

Claims (10)

1.一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆的制备方法，其特征在于，采用有机硅及聚四氟乙烯对无机多孔绝热材料进行表面憎水处理，然后与胶凝材料、氟石膏粉、外加剂、矿物纤维、镁盐、硫酸盐混合，制得憎水柔性保温砂浆，制备的具体步骤如下：
（1）将膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻土混合，加热至50~60℃，然后向混合颗粒喷涂有机硅液，进一步喷涂聚四氟乙烯乳液，待结皮后进行干燥，制得憎水处理的无机多孔绝热材料；其中：膨胀珍珠岩20~25重量份、膨胀蛭石20~25重量份、硅藻土29~46重量份、有机硅液4~6重量份、聚四氟乙烯乳液10~15重量份；
（2）将步骤（1）制得的无机多孔绝热材料与胶凝材料、氟石膏粉、外加剂、矿物纤维、镁盐、硫酸盐混合均匀，制得建筑外墙憎水柔性保温砂浆；其中：无机多孔绝热材料20~25重量份、胶凝材料44~61重量份、氟石膏粉8~10重量份、外加剂3~5重量份、矿物纤维4~8重量份、镁盐2~4重量份、硫酸盐2~4重量份。
2.根据权利要求1所述一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述有机硅液为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述聚四氟乙烯乳液的固含量为50~65%。
4.根据权利要求1所述一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述干燥的温度为102~105℃，时间为1~3h。
5.根据权利要求1所述一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述胶凝材料为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种。
6.根据权利要求1所述一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述外加剂为高效减水剂、缓凝剂、引气剂、增稠剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述矿物纤维为硅酸铝纤维、石膏纤维、碳纤维、玻璃纤维中的至少一种。
8.根据权利要求1所述一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述镁盐为氯化镁、碘化镁、氟化镁、碳酸镁、硼酸镁、硝酸镁中的至少一种。
9.根据权利要求1所述一种建筑外墙憎水柔性保温砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述硫酸盐为硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、硫酸铅、硫酸镁中的至少一种。
10.权利要求1~9任一项所述制备方法制备得到的建筑外墙憎水柔性保温砂浆。
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