CN108726934A - 一种掺加改性聚乙烯醇纤维-小麦秸秆制备防火保温相变储能砂浆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掺加改性聚乙烯醇纤维‑小麦秸秆制备防火保温相变储能砂浆的方法,将胶凝材料水泥、粉煤灰、花岗岩石粉、羟丙基甲基纤维素醚、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维、引气剂、憎水剂硬脂酸钙和水加入搅拌机中搅拌,再加入玻化微珠、改性聚乙烯醇纤维及正癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料、碱处理小麦秸秆,继续搅拌,制得拌合物;将拌合物填满试模,用捣棒均匀由内到外按螺旋方向轻轻插捣多次,将试样带模置于特定温度和湿度的环境中养护,养护时用塑料薄膜覆盖样品,三天后脱模,再自然养护。复合相变储能材料保持着混合正癸酸原有的高相变潜热特性,将所得复合相变储能材料加入到砂浆中,制成相变储能砂浆。
Description
技术领域
本发明属于砂浆领域,具体涉及一种掺加改性聚乙烯醇纤维-小麦秸秆制备防火保温相变储能砂浆的方法。
背景技术
随着我国的经济水平及居民居住条件的不断提髙,建筑的保温隔热等功能不断完善,但在满足居民舒适度要求的同时,建筑能耗问题也更加突出。我国既有建筑95%为高耗能建筑,建筑耗能达到全国总耗能量的33%左右,而外墙耗能占建筑能耗的比例最大,因此外墙节能保温材料的研制与技术的应用,将对建筑节能起到至关重要的作用。
相变储能材料具有调节温度、储存能量等特性,而外墙保温具有保温、隔热等性能,若将二者加以结合,即在外墙的保温砂浆、石膏、涂料中应用相变储能材料具有保温、隔热功能,同时也具有调节温度以及储存能量的特性,将对大大降低建筑的整体能耗具有重要意义。
随着经济和社会的发展,从战略角度整体出发,国家迈出了建设节约、低碳、环保社会的步伐。在建筑领域,建筑节能已成为我国建设节约、低碳、环保国家的重要环节。建筑节能主要是通过墙体保温系统来实现,因此,对墙体保温隔热材料的研究和应用将会成为建筑建材领域可持续发展的一个新趋势。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种掺加改性聚乙烯醇纤维-小麦秸秆制备防火保温相变储能砂浆的方法,依照该方法制备的砂浆具有良好的保温性能、韧性、相变储能和防火性能。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种掺加改性聚乙烯醇纤维-小麦秸秆制备防火保温相变储能砂浆的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)正癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料的制备:
将5-10份正癸酸和水解沉积法改性的膨胀珍珠岩放入反应装置中,检查气密性,开启真空泵抽真空30-35s,放入44-46℃恒温水浴锅中15-20min,打开通气阀,搅拌反应2-3min后,再检查气密性,开启真空泵抽真空25-30s,放入44-46℃恒温水浴锅中10-15min,打开通气阀,搅拌反应1-2min,冷却,得到正癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料;
(2)小麦秸秆碱处理方法:
将12-24份小麦秸秆粉碎,粒径为2-15mm,浸入质量分数为3.5%的氢氧化钠溶液中浸泡24-25h后,将小麦秸秆清洗至pH为中性,干燥得碱处理小麦秸秆;
(3)防火保温相变储能砂浆的制备:
将粉料和水加入搅拌机中搅拌2-3min,再加入40-50份玻化微珠、改性聚乙烯醇纤维及(1)、(2)中所得物料,继续搅拌1-2min,制得拌合物;
将拌合物填满试模,用捣棒均匀由内到外按螺旋方向轻轻插捣多次,在成型前需要在模内壁涂刷脱模剂,将试样带模置于温度为21-25℃、相对湿度为40-60%环境中养护,养护时用塑料薄膜覆盖样品,三天后脱模,样品自然养护至28d。
进一步的,步骤(1)中膨胀珍珠岩的预处理:对膨胀珍珠岩进行筛选,过60-80目筛,向10-15份膨胀珍珠岩颗粒中加入1-1.5份十二烷基苯磺酸钠、50-75份蒸馏水,搅拌15-17h后抽滤,在60-63℃下干燥10-12h;
膨胀珍珠岩表面改性的水解沉积法:搅拌下,向预处理膨胀珍珠岩粉末中逐渐加入浓度为0.8%的憎水剂有机硅溶液(聚二甲基硅氧烷)至粥状,密封,在水解温度为60-63℃条件下水解反应7-8h,抽滤、在60-63℃下干燥6-8h,得水解沉积法改性的膨胀珍珠岩。
进一步的,步骤(3)中聚乙烯醇纤维预处理:用2g/L表面活性剂AEO-9、1g/L NaOH配置清洗液,按浴比1:10加入2-3份聚乙烯醇纤维,在85-100℃水温下处理30-60min,清洗3-5次,烘干;
聚乙烯醇纤维表面改性处理:向预处理聚乙烯醇纤维中按浴比1:10加入上浆剂和水性润滑剂,采用双辊轧车对纤维进行上浆和润滑处理,浸轧压力为1-2kg/cm2、采用两浸两轧的浸轧方式,浸渍处理10-30min后,在烘燥温度为100-120℃条件下烘燥5-10min,得到改性聚乙烯醇纤维(抗裂纤维);
上浆剂为含量100g/L的聚丙烯酸酯/聚氨酯水性浆料,水性润滑剂含量为100g/L。
进一步的,步骤(3)中粉料为90-100份胶凝材料水泥、10-15份粉煤灰、5-10份花岗岩石粉、0.2-0.3份羟丙基甲基纤维素醚、2-3份可再分散乳胶粉、0.2-0.3份聚丙烯纤维、0.5-0.6份引气剂、1-2份憎水剂硬脂酸钙,水料比为1.2。
本发明相比现有技术具有以下优点:
(1)采用水解沉积法对膨胀珍珠岩进行表面改性,改性后的膨胀珍珠岩憎水效果好,吸水率下降,改性效果好,操作简单,有机硅溶液的用量小,节约材料,节约成本,更具经济性;
以正癸酸为相变材料、水解沉积法改性膨胀珍珠岩为载体,制备复合相变储能材料,改性膨胀珍珠岩的绝大多数孔隙已融入相变储能材料,具有很好的稳定性;复合相变储能材料保持着混合正癸酸原有的高相变潜热特性,将所得正癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料加入到砂浆中,制成相变储能砂浆。
(2)用碱对小麦秸秆进行处理,小麦秸秆中的糖类物质对水泥水化具有抑制
作用,碱处理能破除稻秆表面的蜡质层,溶出稻轩中的糖类物质,但对稻秆内部中空维管束破坏较小,这样不但能保证稻秆的保温性能,而且能提高稻杆与水泥楽体的结合界面机械咬合力,碱处理后的小麦秸秆能降低糖类物质对水泥砂浆强度影响,并能提高保温砂浆的韧性。
(3)以水泥为胶凝材料,以玻化微珠和小麦秸秆为保温骨料,粉煤灰、花岗岩石粉为掺合料,掺加羟丙基甲基纤维素醚、可再分散乳胶粉、改性聚乙烯醇纤维(抗裂纤维)、聚丙烯纤维、引气剂、憎水剂硬脂酸钙制备防火保温相变储能砂浆,防火等级为A级。
具体实施方式
实施例1
一种掺加改性聚乙烯醇纤维-小麦秸秆制备防火保温相变储能砂浆的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)正癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料的制备:
将5份正癸酸和水解沉积法改性的膨胀珍珠岩放入反应装置中,检查气密性,开启真空泵抽真空30s,放入44-46℃恒温水浴锅中15min,打开通气阀,搅拌反应2min后,再检查气密性,开启真空泵抽真空25s,放入44-46℃恒温水浴锅中10min,打开通气阀,搅拌反应1min,冷却,得到正癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料;
(2)小麦秸秆碱处理方法:
将12份小麦秸秆粉碎,粒径为2-15mm,浸入质量分数为3.5%的氢氧化钠溶液中浸泡24h后,将小麦秸秆清洗至pH为中性,干燥得碱处理小麦秸秆;
(3)防火保温相变储能砂浆的制备:
将粉料和水加入搅拌机中搅拌2min,再加入40份玻化微珠、改性聚乙烯醇纤维及(1)、(2)中所得物料,继续搅拌1min,制得拌合物;
将拌合物填满试模,用捣棒均匀由内到外按螺旋方向轻轻插捣多次,在成型前需要在模内壁涂刷脱模剂,将试样带模置于温度为21-25℃、相对湿度为40-60%环境中养护,养护时用塑料薄膜覆盖样品,三天后脱模,样品自然养护至28d。
进一步的,步骤(1)中膨胀珍珠岩的预处理:对膨胀珍珠岩进行筛选,过60目筛,向10份膨胀珍珠岩颗粒中加入1份十二烷基苯磺酸钠、50份蒸馏水,搅拌15h后抽滤,在60-63℃下干燥10h;
膨胀珍珠岩表面改性的水解沉积法:搅拌下,向预处理膨胀珍珠岩粉末中逐渐加入浓度为0.8%的憎水剂有机硅溶液(聚二甲基硅氧烷)至粥状,密封,在水解温度为60-63℃条件下水解反应7h,抽滤、在60-63℃下干燥6h,得水解沉积法改性的膨胀珍珠岩。
进一步的,步骤(3)中聚乙烯醇纤维预处理:用2g/L表面活性剂AEO-9、1g/L NaOH配置清洗液,按浴比1:10加入2份聚乙烯醇纤维,在85-100℃水温下处理30min,清洗3次,烘干;
聚乙烯醇纤维表面改性处理:向预处理聚乙烯醇纤维中按浴比1:10加入上浆剂和水性润滑剂,采用双辊轧车对纤维进行上浆和润滑处理,浸轧压力为1kg/cm2、采用两浸两轧的浸轧方式,浸渍处理10min后,在烘燥温度为100-120℃条件下烘燥5min,得到改性聚乙烯醇纤维(抗裂纤维);
上浆剂为含量100g/L的聚丙烯酸酯/聚氨酯水性浆料,水性润滑剂含量为100g/L。
进一步的,步骤(3)中粉料为90份胶凝材料水泥、10份粉煤灰、5份花岗岩石粉、0.2份羟丙基甲基纤维素醚、2份可再分散乳胶粉、0.2份聚丙烯纤维、0.5份引气剂、1份憎水剂硬脂酸钙,水料比为1.2。
实施例2
一种掺加改性聚乙烯醇纤维-小麦秸秆制备防火保温相变储能砂浆的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)正癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料的制备:
将10份正癸酸和水解沉积法改性的膨胀珍珠岩放入反应装置中,检查气密性,开启真空泵抽真空35s,放入44-46℃恒温水浴锅中20min,打开通气阀,搅拌反应3min后,再检查气密性,开启真空泵抽真空30s,放入44-46℃恒温水浴锅中15min,打开通气阀,搅拌反应2min,冷却,得到正癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料;
(2)小麦秸秆碱处理方法:
将24份小麦秸秆粉碎,粒径为2-15mm,浸入质量分数为3.5%的氢氧化钠溶液中浸泡25h后,将小麦秸秆清洗至pH为中性,干燥得碱处理小麦秸秆;
(3)防火保温相变储能砂浆的制备:
将粉料和水加入搅拌机中搅拌3min,再加入50份玻化微珠、改性聚乙烯醇纤维及(1)、(2)中所得物料,继续搅拌2min,制得拌合物;
将拌合物填满试模,用捣棒均匀由内到外按螺旋方向轻轻插捣多次,在成型前需要在模内壁涂刷脱模剂,将试样带模置于温度为21-25℃、相对湿度为40-60%环境中养护,养护时用塑料薄膜覆盖样品,三天后脱模,样品自然养护至28d。
进一步的,步骤(1)中膨胀珍珠岩的预处理:对膨胀珍珠岩进行筛选,过80目筛,向15份膨胀珍珠岩颗粒中加入1.5份十二烷基苯磺酸钠、75份蒸馏水,搅拌17h后抽滤,在60-63℃下干燥12h;
膨胀珍珠岩表面改性的水解沉积法:搅拌下,向预处理膨胀珍珠岩粉末中逐渐加入浓度为0.8%的憎水剂有机硅溶液(聚二甲基硅氧烷)至粥状,密封,在水解温度为60-63℃条件下水解反应8h,抽滤、在60-63℃下干燥8h,得水解沉积法改性的膨胀珍珠岩。
进一步的,步骤(3)中聚乙烯醇纤维预处理:用2g/L表面活性剂AEO-9、1g/L NaOH配置清洗液,按浴比1:10加入3份聚乙烯醇纤维,在85-100℃水温下处理60min,清洗5次,烘干;
聚乙烯醇纤维表面改性处理:向预处理聚乙烯醇纤维中按浴比1:10加入上浆剂和水性润滑剂,采用双辊轧车对纤维进行上浆和润滑处理,浸轧压力为2kg/cm2、采用两浸两轧的浸轧方式,浸渍处理30min后,在烘燥温度为100-120℃条件下烘燥10min,得到改性聚乙烯醇纤维(抗裂纤维);
上浆剂为含量100g/L的聚丙烯酸酯/聚氨酯水性浆料,水性润滑剂含量为100g/L。
进一步的,步骤(3)中粉料为100份胶凝材料水泥、15份粉煤灰、10份花岗岩石粉、0.3份羟丙基甲基纤维素醚、3份可再分散乳胶粉、0.3份聚丙烯纤维、0.6份引气剂、2份憎水剂硬脂酸钙,水料比为1.2。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比,在步骤(1)中未用正癸酸为相变材料制备复合相变储能材料,除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比,在步骤(2)中未对小麦秸秆进行碱处理,除此外的方法步骤均相同。
对照组
申请号为:201711064443公开的一种具有良好保温性能的砂浆。
为了对比本发明制得的保温砂浆的性能,对上述实施例1、实施例2、对比实施例1、
对比实施例2制备的保温砂浆,以及对照组的保温砂浆,进行性能测试,测试方法依照标准
进行:
导热系数W/(m·K) | 抗压强度MPa | 防火等级 | |
实施例1 | 0.024 | 81.2 | A级 |
实施例2 | 0.023 | 80.3 | A级 |
对比实施例1 | 0.065 | 80.4 | A级 |
对比实施例2 | 0.025 | 60.5 | A级 |
对照组 | 0.031 | 69.56 | / |
由上表可以看出,在对比实施例1中未用正癸酸为相变材料制备复合相变储能材料,所制备保温砂浆的保温性能变差,在对比实施例2中未对小麦秸秆进行碱处理,导致保温砂浆的韧性变差;按本发明方法制备的保温砂浆具有很强的韧性、保温性能、防火性能和相变储能,使用安全性高,使用寿命长,极具推广使用价值和市场竞争力。
Claims (4)
1.一种掺加改性聚乙烯醇纤维-小麦秸秆制备防火保温相变储能砂浆的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)正癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料的制备:
将5-10份正癸酸和水解沉积法改性的膨胀珍珠岩放入反应装置中,检查气密性,开启真空泵抽真空30-35s,放入44-46℃恒温水浴锅中15-20min,打开通气阀,搅拌反应2-3min后,再检查气密性,开启真空泵抽真空25-30s,放入44-46℃恒温水浴锅中10-15min,打开通气阀,搅拌反应1-2min,冷却,得到正癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料;
(2)小麦秸秆碱处理方法:
将12-24份小麦秸秆粉碎,粒径为2-15mm,浸入质量分数为3.5%的氢氧化钠溶液中浸泡24-25h后,将小麦秸秆清洗至pH为中性,干燥得碱处理小麦秸秆;
(3)防火保温相变储能砂浆的制备:
将粉料和水加入搅拌机中搅拌2-3min,再加入40-50份玻化微珠、改性聚乙烯醇纤维及(1)、(2)中所得物料,继续搅拌1-2min,制得拌合物;
将拌合物填满试模,用捣棒均匀由内到外按螺旋方向轻轻插捣多次,将试样带模置于温度为21-25℃、相对湿度为40-60%环境中养护,养护时用塑料薄膜覆盖样品,三天后脱模,样品自然养护至28d。
2.根据权利要求1所述的一种掺加改性聚乙烯醇纤维-小麦秸秆制备防火保温相变储能砂浆的方法,其特征在于,步骤(1)中膨胀珍珠岩的预处理:对膨胀珍珠岩进行筛选,过60-80目筛,向10-15份膨胀珍珠岩颗粒中加入1-1.5份十二烷基苯磺酸钠、50-75份蒸馏水,搅拌15-17h后抽滤,在60-63℃下干燥10-12h;
膨胀珍珠岩表面改性的水解沉积法:搅拌下,向预处理膨胀珍珠岩粉末中逐渐加入浓度为0.8%的憎水剂有机硅溶液(聚二甲基硅氧烷)至粥状,密封,在水解温度为60-63℃条件下水解反应7-8h,抽滤、在60-63℃下干燥6-8h,得水解沉积法改性的膨胀珍珠岩。
3.根据权利要求1所述的一种掺加改性聚乙烯醇纤维-小麦秸秆制备防火保温相变储能砂浆的方法,其特征在于,步骤(3)中聚乙烯醇纤维预处理:用2g/L表面活性剂AEO-9、1g/L NaOH配置清洗液,按浴比1:10加入2-3份聚乙烯醇纤维,在85-100℃水温下处理30-60min,清洗3-5次,烘干;
聚乙烯醇纤维表面改性处理:向预处理聚乙烯醇纤维中按浴比1:10加入上浆剂和水性润滑剂,采用双辊轧车对纤维进行上浆和润滑处理,浸轧压力为1-2kg/cm2、采用两浸两轧的浸轧方式,浸渍处理10-30min后,在烘燥温度为100-120℃条件下烘燥5-10min,得到改性聚乙烯醇纤维(抗裂纤维);
上浆剂为含量100g/L的聚丙烯酸酯/聚氨酯水性浆料,水性润滑剂含量为100g/L。
4.根据权利要求1所述的一种掺加改性聚乙烯醇纤维-小麦秸秆制备防火保温相变储能砂浆的方法,其特征在于,步骤(3)中粉料为90-100份胶凝材料水泥、10-15份粉煤灰、5-10份花岗岩石粉、0.2-0.3份羟丙基甲基纤维素醚、2-3份可再分散乳胶粉、0.2-0.3份聚丙烯纤维、0.5-0.6份引气剂、1-2份憎水剂硬脂酸钙,水料比为1.2。
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王贺编: "国产高强高模聚乙烯醇纤维的表面改性及其复合材料的界面调控", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊)工程科技Ⅰ辑》 * |
胡现石编: "膨胀珍珠岩复合相变储能材料的制备及其在外墙保温中的应用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊)工程科技Ⅰ辑》 * |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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