CN108675688A - 一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料及其制备方法，本发明的节能保温材料是基于硅丙烯酸溶液制备而成的，材料中的纳米级陶瓷材料、白泥粉、氧化物稳定剂、有机增强剂、羟丙基甲基纤维素助剂、发泡剂分散于硅丙烯酸溶液中，充分反应后制得的节能保温材料具有较低的导热系数和保温性能，节能效果好。

Description

一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于节能材料技术领域，具体地，涉及一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料及其制备方法。
背景技术
随着国家的墙体材料改革的不断深入，使新型墙体材料和节能保温材料的应用比例逐年增加，但对保温材料性能的要求和构造方式提出了新的要求。目前常用的保温材料为EPS、XPS及聚氨酯等有机保温材料，此类材料导热系数小，绝缘性能好，但强度比较低，不具有防火功能，达不到消防要求，因此这类材料从强度、防火、耐久性等方面都无法满足建筑使用要求，无法满足绿色节能建筑和社会可持续发展的要求。
专利号为CN201410475865.3的中国专利，公开了新型保温节能材料，按重量份计由以下成分组成：8-9份膨胀珍珠岩，8-9份灰钙粉，1-2份邻苯二甲酸二辛酯，6-7份羟基聚磷酸酯，3-4份丙纶纤维，1-2份白泥粉，1-2份氟硅酸钠，3-4份硅酸钠，1-2份磷酸二氢铝，6-7份粉煤灰，1-2份聚硫橡胶，1-2份的3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸异辛酯。其保温节能效果不理想。
专利号为CN99109544.8的中国专利，公开了一种相变贮热节能新材料，经过上千次的贮热放热循环实验证明，其相变温度适宜用于80-95℃之间的温区， 相变性能稳定，相变热值在140KJ／kg以上。用料来源广泛、成本低廉，对人体健康与环境无害。但保温 、节能效果不理想。
为了解决上述问题，急需研发一种新型的节能保温材料，本发明提供一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料及其制备方法。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料及制备方法。
根据本发明提供的一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，所述的基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料包括如下重量份数的原料：纳米级陶瓷材料43-66份、硅丙烯酸溶液7-11份、白泥粉9-21份、氧化物稳定剂1.5-2.5份、有机增强剂1.3-2.3份、羟丙基甲基纤维素助剂2.1-3.3份、发泡剂1.2-2.4份。
本发明的节能保温材料是基于硅丙烯酸溶液制备而成的，材料中的纳米级陶瓷材料、白泥粉、氧化物稳定剂、有机增强剂、羟丙基甲基纤维素助剂、发泡剂分散于硅丙烯酸溶液中，充分反应后制得的节能保温材料具有较低的导热系数和保温性能，节能效果好。
优选地，所述的基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料包括如下重量份数的原料：纳米级陶瓷材料56份、硅丙烯酸溶液9份、白泥粉13份、氧化物稳定剂1.7份、有机增强剂1.6份、羟丙基甲基纤维素助剂2.6份、发泡剂1.7份。
上述重量配比的原料构成的配方，制备而成的材料导热系数较低，保温性能高，节能效果好，其中纳米级陶瓷材料56份、硅丙烯酸溶液9份、有机增强剂1.6份三者之间协同反应，提高了材料的保温性能。
优选地，所述硅丙烯酸溶液的质量浓度为10-14%。
所述硅丙烯酸溶液的质量浓度为10-14%时，可使得分散在其中的各物料反应充分，利于材料的形成。
优选地，所述氧化物稳定剂为氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧、氧化钽或氧化锆。
氧化物稳定剂可以减慢反应，保持化学平衡，降低表面张力，防止光、热分解或氧化分解等作用，保障材料的品质。
优选地，所述硅丙烯酸溶液的制备方法如下：
（1）向去离子水中加入八甲基环四硅氧烷、有机硅单体、乳化剂、引发剂，均匀搅拌彻底；
（2）加入NaOH，中和溶液，在缓慢搅拌融合中分别滴加甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酸丁酯以及丙烯酸，加注完毕，将混合溶液升温至85℃并保温35min。
优选地，所述纳米级陶瓷材料的成分包括：氮化铝、氮化硼、硅藻土、纳米氧化锆、玻璃纤维、碳纤维、氧化镓、氧化锌。
上述纳米级陶瓷材料是在氮化铝、氮化硼的基础上，添加了纳米氧化锆，纳米组分具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，并且其力学强度较高，且纳米级陶瓷材料内部具有均匀的孔隙率，提高了陶瓷材料的综合性能。
优选地，所述纳米级陶瓷材料的成分重量配比为：氮化铝15-21份、氮化硼7-13份、硅藻土5-13份、纳米氧化锆7-13份、玻璃纤维15-27份、碳纤维3-21份、氧化镓12-21份、氧化锌1-4份。
由上述成分配比构成的配方制备而成的陶瓷材料具有较好的耐高温、耐腐蚀性能，并且其力学强度高，其中，纳米氧化锆7-13份、玻璃纤维15-27份、碳纤维3-21份、氧化镓12-21份协同反应。
优选地，所述有机增强剂为阳离子无皂乳液。
上述阳离子无皂乳液添加到节能保温材料的配方中，可以增强成分之间的相互作用，提高节能保温材料的力学性能。
一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量纳米级陶瓷材料、硅丙烯酸溶液、白泥粉、氧化物稳定剂、有机增强剂、羟丙基甲基纤维素助剂、发泡剂，将上述原料投入搅拌机中进行搅拌混合，使所有物料都得到均匀分散，直至没有死角物料的存在；
步骤二、将所述步骤一的物料置于20-30℃的条件下静置20-30min；
步骤三、包装入库，即可。
上述方法制备得到的节能保温材料导热系数低，保温效果好，节能显著。
优选地，所述搅拌速度为150-200r/min。
以上述的速度搅拌进行搅拌可保持反应进行的同时而保持各种成分的属性。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，本发明的节能保温材料是基于硅丙烯酸溶液制备而成的，材料中的纳米级陶瓷材料、白泥粉、氧化物稳定剂、有机增强剂、羟丙基甲基纤维素助剂、发泡剂分散于硅丙烯酸溶液中，充分反应后制得的节能保温材料具有较低的导热系数和保温性能，节能效果好。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，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
本实施例提供的一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，所述的基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料包括如下重量份数的原料：纳米级陶瓷材料66份、硅丙烯酸溶液7份、白泥粉21份、氧化物稳定剂1.5份、有机增强剂2.3份、羟丙基甲基纤维素助剂2.1份、发泡剂2.4份。
作为优选方案，所述硅丙烯酸溶液的质量浓度为14%。
作为优选方案，所述氧化物稳定剂为氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧、氧化钽或氧化锆。
作为优选方案，所述硅丙烯酸溶液的制备方法如下：
（1）向去离子水中加入八甲基环四硅氧烷、有机硅单体、乳化剂、引发剂，均匀搅拌彻底；
（2）加入NaOH，中和溶液，在缓慢搅拌融合中分别滴加甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酸丁酯以及丙烯酸，加注完毕，将混合溶液升温至85℃并保温35min。
作为优选方案，所述纳米级陶瓷材料的成分包括：氮化铝、氮化硼、硅藻土、纳米氧化锆、玻璃纤维、碳纤维、氧化镓、氧化锌。
作为优选方案，所述纳米级陶瓷材料的成分重量配比为：氮化铝21份、氮化硼7份、硅藻土13份、纳米氧化锆7份、玻璃纤维27份、碳纤维3份、氧化镓21份、氧化锌1份。
作为优选方案，所述有机增强剂为阳离子无皂乳液。
一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量纳米级陶瓷材料、硅丙烯酸溶液、白泥粉、氧化物稳定剂、有机增强剂、羟丙基甲基纤维素助剂、发泡剂，将上述原料投入搅拌机中进行搅拌混合，使所有物料都得到均匀分散，直至没有死角物料的存在；
步骤二、将所述步骤一的物料置于30℃的条件下静置20min；
步骤三、包装入库，即可。
作为优选方案，所述搅拌速度为200r/min。
实施例2
本实施例提供的一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，所述的基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料包括如下重量份数的原料：纳米级陶瓷材料43份、硅丙烯酸溶液11份、白泥粉9份、氧化物稳定剂2.5份、有机增强剂1.3份、羟丙基甲基纤维素助剂3.3份、发泡剂1.2份。
作为优选方案，所述硅丙烯酸溶液的质量浓度为10%。
作为优选方案，所述氧化物稳定剂为氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧、氧化钽或氧化锆。
作为优选方案，所述硅丙烯酸溶液的制备方法如下：
（1）向去离子水中加入八甲基环四硅氧烷、有机硅单体、乳化剂、引发剂，均匀搅拌彻底；
（2）加入NaOH，中和溶液，在缓慢搅拌融合中分别滴加甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酸丁酯以及丙烯酸，加注完毕，将混合溶液升温至85℃并保温35min。
作为优选方案，所述纳米级陶瓷材料的成分包括：氮化铝、氮化硼、硅藻土、纳米氧化锆、玻璃纤维、碳纤维、氧化镓、氧化锌。
作为优选方案，所述纳米级陶瓷材料的成分重量配比为：氮化铝15份、氮化硼13份、硅藻土5份、纳米氧化锆13份、玻璃纤维15份、碳纤维21份、氧化镓12份、氧化锌4份。
作为优选方案，所述有机增强剂为阳离子无皂乳液。
一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量纳米级陶瓷材料、硅丙烯酸溶液、白泥粉、氧化物稳定剂、有机增强剂、羟丙基甲基纤维素助剂、发泡剂，将上述原料投入搅拌机中进行搅拌混合，使所有物料都得到均匀分散，直至没有死角物料的存在；
步骤二、将所述步骤一的物料置于20℃的条件下静置30min；
步骤三、包装入库，即可。
作为优选方案，所述搅拌速度为150r/min。
实施例3
本实施例提供的一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，所述的基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料包括如下重量份数的原料：纳米级陶瓷材料56份、硅丙烯酸溶液9份、白泥粉13份、氧化物稳定剂1.7份、有机增强剂1.6份、羟丙基甲基纤维素助剂2.6份、发泡剂1.7份。
作为优选方案，所述硅丙烯酸溶液的质量浓度为13%。
作为优选方案，所述氧化物稳定剂为氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧、氧化钽或氧化锆。
作为优选方案，所述硅丙烯酸溶液的制备方法如下：
（1）向去离子水中加入八甲基环四硅氧烷、有机硅单体、乳化剂、引发剂，均匀搅拌彻底；
（2）加入NaOH，中和溶液，在缓慢搅拌融合中分别滴加甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酸丁酯以及丙烯酸，加注完毕，将混合溶液升温至85℃并保温35min。
作为优选方案，所述纳米级陶瓷材料的成分包括：氮化铝、氮化硼、硅藻土、纳米氧化锆、玻璃纤维、碳纤维、氧化镓、氧化锌。
作为优选方案，所述纳米级陶瓷材料的成分重量配比为：氮化铝17份、氮化硼8份、硅藻土12份、纳米氧化锆9份、玻璃纤维19份、碳纤维13份、氧化镓17份、氧化锌2份。
作为优选方案，所述有机增强剂为阳离子无皂乳液。
一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量纳米级陶瓷材料、硅丙烯酸溶液、白泥粉、氧化物稳定剂、有机增强剂、羟丙基甲基纤维素助剂、发泡剂，将上述原料投入搅拌机中进行搅拌混合，使所有物料都得到均匀分散，直至没有死角物料的存在；
步骤二、将所述步骤一的物料置于23℃的条件下静置27min；
步骤三、包装入库，即可。
作为优选方案，所述搅拌速度为170r/min。
性能测试：
按照实施例1、2、3的配比量称量各原料：
实施例1：所述的基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料包括如下重量份数的原料：纳米级陶瓷材料66份、硅丙烯酸溶液7份、白泥粉21份、氧化物稳定剂1.5份、有机增强剂2.3份、羟丙基甲基纤维素助剂2.1份、发泡剂2.4份。
实施例2：所述的基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料包括如下重量份数的原料：纳米级陶瓷材料43份、硅丙烯酸溶液11份、白泥粉9份、氧化物稳定剂2.5份、有机增强剂1.3份、羟丙基甲基纤维素助剂3.3份、发泡剂1.2份。
实施例3：所述的基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料包括如下重量份数的原料：纳米级陶瓷材料56份、硅丙烯酸溶液9份、白泥粉13份、氧化物稳定剂1.7份、有机增强剂1.6份、羟丙基甲基纤维素助剂2.6份、发泡剂1.7份。
其他原辅料和工艺参数的量按照每个实施例所述来准备。按照本发明的制备方法，制备得到各实施例对应的节能保温材料，同时取CN201410475865.3的新型保温节能材料作为对比例，进行性能检测，检测结果如下表：
上表分析可得：
表中导热系数最低的是实施例3，为0.016W/(K·m)，相对于对比例的导热系数降低了23.8%，导热系数大大降低，相应的保温性能大大提高，说明相对于其他实施例的原料配比及制备方法中的参数设定，实施例3的原料配比及制备方法中的参数是最好的，且纳米氧化锆、玻璃纤维、碳纤维、氧化镓相互之间的协同作用最好；
实施例2的导热系数为0.017W/(K·m)，相对于对比例的导热系数降低了19%，保温性能也大大提高；实施例1的导热系数为0.018W/(K·m)，相对于对比例的导热系数降低了14.3%，保温性能也大大提高；
上表显示，实施例1、2、3的导热系数均低于对比例的导热系数，可见本发明的保温材料的保温效果优于现有技术的保温效果，节能效果更加好。值得推广应用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，其特征在于：所述的基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料包括如下重量份数的原料：纳米级陶瓷材料43-66份、硅丙烯酸溶液7-11份、白泥粉9-21份、氧化物稳定剂1.5-2.5份、有机增强剂1.3-2.3份、羟丙基甲基纤维素助剂2.1-3.3份、发泡剂1.2-2.4份。
2.根据权利要求1所述的一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，其特征在于：所述的基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料包括如下重量份数的原料：纳米级陶瓷材料56份、硅丙烯酸溶液9份、白泥粉13份、氧化物稳定剂1.7份、有机增强剂1.6份、羟丙基甲基纤维素助剂2.6份、发泡剂1.7份。
3.根据权利要求1所述的一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，其特征在于：所述硅丙烯酸溶液的质量浓度为10-14%。
4.根据权利要求1所述的一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，其特征在于：所述氧化物稳定剂为氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧、氧化钽或氧化锆。
5.根据权利要求1所述的一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，其特征在于：所述硅丙烯酸溶液的制备方法如下：
（1）向去离子水中加入八甲基环四硅氧烷、有机硅单体、乳化剂、引发剂，均匀搅拌彻底；
（2）加入NaOH，中和溶液，在缓慢搅拌融合中分别滴加甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酸丁酯以及丙烯酸，加注完毕，将混合溶液升温至85℃并保温35min。
6.根据权利要求1所述的一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，其特征在于：所述纳米级陶瓷材料的成分包括：氮化铝、氮化硼、硅藻土、纳米氧化锆、玻璃纤维、碳纤维、氧化镓、氧化锌。
7.根据权利要求6所述的一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，其特征在于：所述纳米级陶瓷材料的成分重量配比为：氮化铝15-21份、氮化硼7-13份、硅藻土5-13份、纳米氧化锆7-13份、玻璃纤维15-27份、碳纤维3-21份、氧化镓12-21份、氧化锌1-4份。
8.根据权利要求1所述的一种基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料，其特征在于：所述有机增强剂为阳离子无皂乳液。
9.根据权利要求1所述的基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量纳米级陶瓷材料、硅丙烯酸溶液、白泥粉、氧化物稳定剂、有机增强剂、羟丙基甲基纤维素助剂、发泡剂，将上述原料投入搅拌机中进行搅拌混合，使所有物料都得到均匀分散，直至没有死角物料的存在；
步骤二、将所述步骤一的物料置于20-30℃的条件下静置20-30min；
步骤三、包装入库，即可。
10.根据权利要求9所述的基于硅丙烯酸溶液的节能保温材料的制备方法，其特征在于：所述搅拌速度为150-200r/min。
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