CN108658623A

CN108658623A - 一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板及其制备方法

Info

Publication number: CN108658623A
Application number: CN201710200379.4A
Authority: CN
Inventors: 王栋民; 崔勇; 檀峰; 李端乐; 芮雅峰
Original assignee: Beijing Beike Huadian Technology Co ltd; China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: Beijing Beike Huadian Technology Co ltd; China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-10-16

Abstract

本发明公开了一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板及其制备方法，它涉及轻质保温材料技术领域。其制备步骤为：将粉煤灰、矿渣、二氧化硅气凝胶、纤维和稳泡剂混合搅拌均匀形成混合料A，搅拌时间为1‑7min，然后将碱性激发剂倒入混合料A，搅拌均匀形成混合料B，搅拌时间为3‑8min，最后把发泡剂倒入混合料B，搅拌10‑30s，倒入模具，进行常温养护，所述养护温度为18‑35℃、养护湿度为70‑95%，所述养护时间为2‑24h，之后脱模、切割、包装。本发明具备不同尺寸孔结构，容重小，强度高，优异的防火性、保温性、耐久性，利用固废，节能减排，绿色环保，利于大面积推广应用。

Description

一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是轻质保温材料技术领域，具体涉及一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板及其制备方法。

背景技术

目前，节能降耗是整个社会的共识，我国建筑能耗占社会总能耗的 1/3 以上，因此开发研制绿色建筑材料，降低建筑物使用能耗是我国节能工作的重要组成部分。在整个建筑物中，墙体特别是外墙的传热在建筑物总体传热中占比例最大，采用保温节能墙体是实现建筑节能最重要的手段。目前，大量应用于建筑外墙的保温材料是有机保温材料，包括EPS(膨胀聚苯板)、XPS(挤塑聚苯板)、PU(聚氨酯)等，这些材料具有密度轻，吸水率小，保温性能好等优点，应用于建筑外墙能够起到很好的隔热保温效果，但也存在可粘结性差、尺寸稳定性差、易老化、易燃烧等不足等缺点。而传统的建筑用无机保温材料，主要有膨胀珍珠岩、岩棉、泡沫玻璃、泡沫混凝土等也各有不足：膨胀珍珠岩吸水率非常大，膨胀珍珠岩制品容易吸水致使其导热系数急剧增大，失去保温隔热性能；岩棉作为外墙保温材料对其施工操作规程和保证质量措施要求严格，在雨季和冬季施工受到限制；泡沫玻璃和泡沫混凝土均为高能耗，高排放的产品。上述传统无机保温材料由于本身无法克服的原因，导致其很难大面积推广应用。

粉煤灰是燃煤电厂煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，又称飞灰，而矿渣是炉炼铁熔融的矿渣在骤冷时，来不及结晶而形成的玻璃态物质，俗称水渣；都属于固体废弃物，每年的排放量非常大。粉煤灰每年排放量在6亿吨左右，堆积量在40亿吨左右，而且每年还以1-2亿吨的速度增加；粉煤灰的长期堆积，占用大量土地，易造成自燃，污染大气和地下水质，拓宽粉煤灰的应用领域是煤炭资源综合利用的重要组成部分。

二氧化硅气凝胶是一种由纳米量级颗粒相互聚合形成的连续三维网络结构，因其具有特殊的纳米级微孔和骨架结构而致使其热传导效率、对流传热效率和辐射传热效率都得到了有效的限制，所以气凝胶具有非常低的导热系数，其在常温常压下为0.01W/(m.K)，是目前世界上导热系数最低的固体材料，并且其材料组成为无机物，属于新型 A 级不燃材料。因此为克服现有的产品保温效果差、防火性差、耐久性差的问题，开发一种新型的无机建筑保温材料势在必行。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板及其制备方法，保温效果好，防火性能佳，耐久性优越，易于大面积推广应用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板，由以下重量配比的组分组成：粉煤灰40-60%、矿渣40-60%、二氧化硅气凝胶5-20%、碱性激发剂60-90%、发泡剂4-9%、稳泡剂0.1-2%、纤维0-1%。

作为优选，所述的粉煤灰采用煤粉炉或者循环流化床灰中的一种或两种；矿渣为粒化高炉矿渣；所述的粉煤灰、矿渣的中位径为3-20μm。

作为优选，所述的二氧化硅气凝胶为疏水性气凝胶，二氧化硅气凝胶的密度为80-200kg/m³，二氧化硅气凝胶的使用状态为粉末状或者颗粒状，直径为1-2000μm。

作为优选，所述的碱性激发剂为水玻璃、氢氧化钠和水按照一定比例混合而成，其模数为0.8-2.5；所述的水玻璃为钠水玻璃，模数为2.1-2.5。

作为优选，所述的发泡剂为双氧水和十二烷基苯磺酸钠按1:0.2混合而成；所述的双氧水的质量分数为5-30%。

作为优选，所述的稳泡剂为硬脂酸钙和胶粉按1:0.01混合而成。

作为优选，所述的纤维为聚丙烯纤维或木质纤维中的一种或两种，长度为1-6mm，直径为10-20μm。

一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板的制备方法，其制备步骤为：首先将粉煤灰、矿渣、二氧化硅气凝胶、纤维和稳泡剂混合搅拌均匀形成混合料A，搅拌时间为1-7min，然后将碱性激发剂倒入混合料A，搅拌均匀形成混合料B，搅拌时间为3-8min，最后把发泡剂倒入混合料B，搅拌10-30s，倒入模具，进行常温养护，所述养护温度为18-35℃、养护湿度为70-95%，所述养护时间为2-24h，之后脱模、切割、包装。

作为优选，所述粉煤灰、矿粉、二氧化硅气凝胶、纤维和稳泡剂的使用方法为任意方式和顺序加料，最终搅拌均匀即可。

本发明的有益效果：发泡保温板具备不同尺寸孔结构，容重小，强度高，优异的防火性、保温性、耐久性，利用固废，节能减排，绿色环保，利于大面积推广应用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的制备流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板，由以下重量配比的组分组成：粉煤灰40-60%、矿渣40-60%、二氧化硅气凝胶5-20%、碱性激发剂60-90%、发泡剂4-9%、稳泡剂0.1-2%、纤维0-1%。

值得注意的是，所述的粉煤灰采用煤粉炉或者循环流化床灰中的一种或两种，矿渣为粒化高炉矿渣，所述的粉煤灰、矿渣的中位径为3-20μm；所述的二氧化硅气凝胶为疏水性气凝胶，二氧化硅气凝胶的密度为80-200kg/m³，二氧化硅气凝胶的使用状态为粉末状或者颗粒状，直径为1-2000μm；所述的碱性激发剂为水玻璃、氢氧化钠和水按照一定比例混合而成，其模数为0.8-2.5；所述的水玻璃为钠水玻璃，模数为2.1-2.5；所述的发泡剂为双氧水和十二烷基苯磺酸钠按1:0.2混合而成；所述的双氧水的质量分数为5-30%；所述的稳泡剂为硬脂酸钙和胶粉按1:0.01混合而成；所述的纤维为聚丙烯纤维或木质纤维中的一种或两种，长度为1-6mm，直径为10-20μm。

一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板的制备方法，其制备步骤为：首先将粉煤灰、矿渣、二氧化硅气凝胶、纤维和稳泡剂混合搅拌均匀形成混合料A(粉煤灰、矿粉、二氧化硅气凝胶、纤维和稳泡剂的使用方法为任意方式和顺序加料，最终搅拌均匀即可)，搅拌时间为1-7min，然后将碱性激发剂倒入混合料A，搅拌均匀形成混合料B，搅拌时间为3-8min，最后把发泡剂倒入混合料B，搅拌10-30s，倒入模具，进行常温养护，所述养护温度为18-35℃、养护湿度为70-95%，所述养护时间为2-24h，之后脱模、切割、包装。

本具体实施方式利用粉煤灰和矿渣为基体材料和二氧化硅气凝胶导热系数低的特性，采用化学发泡技术，制成发泡保温板，具备不同尺寸孔结构，容重小，强度高、具有优异的防火性、保温性、耐久性，利用固废，节能减排，绿色环保，具有广阔的市场应用前景。

实施例1：煤粉炉粉煤灰40%，矿渣60%，密度为80kg/m³的二氧化硅气凝胶5%，3mm聚丙烯纤维，模数为0.8的碱性激发剂60%，双氧水质量分数为30%的发泡剂4%，稳泡剂0.1%。将粉煤灰、矿渣与稳泡剂搅拌1min混合均匀，再加入碱性激发剂搅拌3min混合均匀，最后加入发泡剂搅拌10s，经过入模成型、18℃养护、脱模、切割、包装成产品。

实施例2：循环流化床粉煤灰60%，矿渣40%，密度为200kg/m³的二氧化硅气凝胶20%，3mm木质纤维，模数为2.5的碱性激发剂90%，双氧水质量分数为5%的发泡剂9%，稳泡剂2%。将粉煤灰、矿渣与稳泡剂搅拌7min混合均匀，再加入碱性激发剂搅拌8min混合均匀，最后加入发泡剂搅拌30s，经过入模成型、35℃养护、脱模、切割、包装成产品。

实施例3：循环流化厂粉煤灰50%，矿渣50%，密度为100kg/m³的二氧化硅气凝胶10%，6mm聚丙烯纤维，模数为1.5的碱性激发剂75%，双氧水质量分数为20%的发泡剂6%，稳泡剂,1%。将粉煤灰、矿渣与稳泡剂搅拌3min混合均匀，再加入碱性激发剂搅拌5min混合均匀，最后加入发泡剂搅拌20s，经过入模成型、20℃养护、脱模、切割、包装成产品。

实施例4：煤粉炉粉煤灰和循环流化床粉煤灰各25%%，矿渣50%，密度为100kg/m³的二氧化硅气凝胶15%，6mm木质纤维，模数为2.0的碱性激发剂80%，双氧水质量分数为15%发泡剂5%，稳泡剂1.5%。将粉煤灰、矿渣与稳泡剂搅拌5min混合均匀，再加入碱性激发剂搅拌4min混合均匀，最后加入发泡剂搅拌15s，经过入模成型、20℃养护、脱模、切割、包装成产品。

上述实施例制成的发泡保温板的性能对比如表1：

表1：发泡保温板性能对比表

从上表可以看出，本具体实施方式实施例1-4所制备的含有二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板具有容重小、强度高、保温性好的优点，同时具有较好的耐久性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板，其特征在于，由以下重量配比的组分组成：粉煤灰40-60%、矿渣40-60%、二氧化硅气凝胶5-20%、碱性激发剂 60-90%、发泡剂4-9%、稳泡剂0.1-2%、纤维0-1%。

2.根据权利要求1所述的一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板，其特征在于，所述的粉煤灰采用煤粉炉或者循环流化床灰中的一种或两种；矿渣为粒化高炉矿渣；所述的粉煤灰、矿渣的中位径为3-20μm。

3.根据权利要求1所述的一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板，其特征在于，所述的二氧化硅气凝胶为疏水性气凝胶，二氧化硅气凝胶的密度为80-200kg/m³。

4.根据权利要求1所述的一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板，其特征在于，所述的碱性激发剂为水玻璃、氢氧化钠和水按照一定比例混合而成，其模数为0.8-2.5。

5.根据权利要求4所述的一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板，其特征在于，所述的水玻璃为钠水玻璃，模数为2.1-2.5。

6.根据权利要求1所述的一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板，其特征在于，所述的发泡剂为双氧水和十二烷基苯磺酸钠按1:0.2混合而成。

7.根据权利要求6所述的一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板，其特征在于，所述的双氧水的质量分数为5-30%。

8.根据权利要求1所述的一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板，其特征在于，所述的稳泡剂为硬脂酸钙和胶粉按1:0.01混合而成。

9.一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板的制备方法，其特征在于，其制备步骤为：首先将粉煤灰、矿渣、二氧化硅气凝胶、纤维和稳泡剂混合搅拌均匀形成混合料A，搅拌时间为1-7min，然后将碱性激发剂倒入混合料A，搅拌均匀形成混合料B，搅拌时间为3-8min，最后把发泡剂倒入混合料B，搅拌10-30s，倒入模具，进行常温养护，所述养护温度为18-35℃、养护湿度为70-95%，所述养护时间为2-24h，之后脱模、切割、包装。

10.根据权利要求9所述的一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板的制备方法，其特征在于，所述粉煤灰、矿粉、二氧化硅气凝胶、纤维和稳泡剂的使用方法为任意方式和顺序加料，最终搅拌均匀即可。

11.根据权利要求9所述的一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板的制备方法，其特征在于，所述的纤维为聚丙烯纤维或木质纤维中的一种或两种，长度为1-6mm，直径为10-20μm。

12.根据权利要求9所述的一种含二氧化硅气凝胶常温养护发泡保温板的制备方法，其特征在于，所述的二氧化硅气凝胶的使用状态为粉末状或者颗粒状，直径为1-2000μm。