CN108793927A - 一种轻质节能型建筑外墙用保温板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轻质节能型建筑外墙用保温板及其制备方法，由以下成分制备而成：废陶瓷粉、废塑料瓶、复合纤维材料、酚醛树脂、丙烯酸‑苯乙烯共聚乳液、二氧化硅溶胶、粉煤灰、可再分散乳胶粉、空心玻璃微珠、羧甲基纤维素钠、氟硅酸钠、甲醛溶液、粉体活性剂、发泡剂、减水剂和去离子水。本发明制备的保温板保温性能好，质地轻，但其韧性和强度相较于传统保温板大幅提升，而且可很好地解决现有增韧途径中出现的难燃性能降低、烟密度和烟气毒性增加的问题，并且采用的原料中，采用多种生活中的废物、废料进行回收再利用，大大降低了制备成本，还解决了一定的环境污染问题。

Description

一种轻质节能型建筑外墙用保温板及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种轻质节能型建筑外墙用保温板及其制备方法。
背景技术
在我国外墙外保温采用的方法和材料较多是采用聚苯板纤维增强薄抹面体系，具有保温效果显著的优点。但是，目前国内在应用粘贴聚苯板做外墙保温体系出现一些问题，如（1）施工复杂，聚苯板在施工前要仔细打磨，才能保证粘贴牢固，并且施工辅助工序多，效率低。（2）由于聚苯不透气性，且国产粘结剂性能差，随着季节的变化粘贴层之间产生潮气，最后出现脱落。（3）聚苯板与表面外护层结合差，几年风雨雪侵蚀，就得重新施工。（4）国产聚苯板在生产过程中内部有大量的水份不容易挥发，需很长时间才能干燥，随着时间推移内部水份不断挥发，造成外形尺寸有收缩现象，给保温墙体带来脱落和开裂现象。（5）火灾隐患，特别是窗口外窜大火最厉害，完全会燃烧窗口的聚苯板，造成更大的损失。窗口必须设立用岩棉、泡沫玻璃设置隔火带，这又增加的施工难度和造价。
目前我国外墙保温板材大概有聚苯乙烯泡沫塑料板材、石膏类板材、水泥类板材、膨胀珍珠岩类板材这几种类型，这几种保温板材各有优点，但功能都比较单一，不能完全满足建筑围护结构的性能要求，所以现在复合材料保温板比较受重视，得到了快速发展，复合材料保温板是一种新型外墙保温板，具有多方位的优异性能，但技术发展相对并不是太成熟，制作工艺复杂多样，性能不够稳定。
在现代建筑中，建筑物的能耗大。为降低碳排放，建筑物节能非常重要。为了达到较好的建筑节能要求，在现代建筑中采用外墙体的保温处理是必备的措施之一。当前比较流行的外墙保温板主要为EPS(膨胀型聚苯乙烯泡沫塑料)、XPS(挤出型聚苯乙烯泡沫塑料)、PUR(硬聚氨酯泡沫塑料)以及PIR(硬聚异氰酸酯泡沫塑料)等构成。这些材料的主要缺点是易燃(尽管有部分难燃，但是也有较大的发烟量)，燃气有毒，对人体的危害性极大。而且原料主要为高碳、不可再生和循环利用的石化材料，价格也高等。
公开号为CN105693149A，公开了一种复合建筑保温板材，包括水泥、中砂、粉煤灰、纤维、早强剂、表面活性剂、聚合物乳液和加气剂。包括以下几个步骤：（A）干粉混合：将水泥、中砂、粉煤灰、纤维、早强剂等按一定比例称量，并混合均匀；（B）制备浆料：将表面活性剂加入到聚合物乳液中并分散，然后将混合均匀的干粉转入分散有表面活性剂的聚合物乳液中，搅拌均匀，搅拌时间5-10min，形成浆料；（C）引入加气剂：在浆料中引入加气剂，搅拌，搅拌时间5-10min；（D）成型、固化：将引入加气剂的浆料转入模具中成型、固化；（E）切割制成品：按规格要求切割成规定尺寸。公开号为CN107963869A，公开了一种建筑工程外墙用复合保温板，其特征在于，由如下重量份的组分制备而成：膨胀珍珠岩、酚醛树脂、珠光砂、无机纤维、渗透剂、憎水剂、改性剂、硅酸钠、钠基膨润土、钛白粉、粉煤灰、石膏、阻燃剂、稳定剂、纳米聚四氟乙烯、丙烯酸三氟乙酯、氢化丁腈橡胶、硫酸高铈、无水乙醇和水。以上两种现有技术制备的保温板的保温性能良好，但是防火性能较差，虽然容重较轻，但是轻度低。
综上所述，因此需要一种更好的保温板，来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种轻质节能型建筑外墙用保温板及其制备方法，本发明制备的保温板保温性能好，质地轻，但其韧性和强度相较于传统保温板大幅提升，而且可很好地解决现有增韧途径中出现的难燃性能降低、烟密度和烟气毒性增加的问题，并且采用的原料中，采用多种生活中的废物、废料进行回收再利用，大大降低了制备成本，还解决了一定的环境污染问题。
本发明提供了如下的技术方案：
一种轻质节能型建筑外墙用保温板，包括以下重量份的原料：废陶瓷粉18-24份、废塑料瓶24-30份、复合纤维材料15-18份、酚醛树脂20-26份、丙烯酸-苯乙烯共聚乳液8-14份、二氧化硅溶胶7-11份、粉煤灰16-20份、可再分散乳胶粉8-12份、空心玻璃微珠6-10份、羧甲基纤维素钠8-14份、氟硅酸钠5-9份、甲醛溶液6-9份、粉体活性剂4-7份、发泡剂3-6份、减水剂3-6份和去离子水9-13份。
优选的，所述保温板包括以下重量份的原料：废陶瓷粉18-23份、废塑料瓶26-30份、复合纤维材料15-17份、酚醛树脂23-26份、丙烯酸-苯乙烯共聚乳液9-14份、二氧化硅溶胶7-10份、粉煤灰18-20份、可再分散乳胶粉8-11份、空心玻璃微珠8-10份、羧甲基纤维素钠8-13份、氟硅酸钠7-9份、甲醛溶液6-8份、粉体活性剂5-7份、发泡剂4-6份、减水剂3-5份和去离子水11-13份。
优选的，所述保温板包括以下重量份的原料：废陶瓷粉22份、废塑料瓶29份、复合纤维材料16份、酚醛树脂25份、丙烯酸-苯乙烯共聚乳液13份、二氧化硅溶胶9份、粉煤灰18份、可再分散乳胶粉10份、空心玻璃微珠9份、羧甲基纤维素钠12份、氟硅酸钠8份、甲醛溶液6份、粉体活性剂7份、发泡剂4份、减水剂3份和去离子水12份。
一种轻质节能型建筑外墙用保温板的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将废塑料瓶、酚醛树脂导入反应釜中，在78-82℃下，加热至完全融化，再兑入甲醛溶液，降温至60-65℃，搅拌反应1.2-1.5h，自然冷却至常温，得到混合物一；
b、对空心玻璃微珠进行表面处理后，再与废陶瓷粉、复合纤维材料、粉煤灰、粉体活性剂混合导入球磨机中球磨至过600目筛，再导入丙烯酸-苯乙烯共聚乳液中，在70-75℃的水浴加热下，以300-400r/min的转速搅拌反应0.8-1h，保温得到混合物二；
c、将可再分散乳胶粉兑入去离子水，再50-55℃下加热搅拌制成粘稠状胶液，再加入二氧化硅溶胶，保持温度不变，继续混合搅拌均匀，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物二、混合物三、羧甲基纤维素钠、氟硅酸钠、发泡剂和减水剂混合，导入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，压制成型，即可得到成品。
优选的，所述步骤b的表面处理的方法为：将空心玻璃微珠置于15-20倍重量份的水中，在68-72℃下，磁力搅拌15-18min，再真空抽滤，将抽滤后的空心玻璃微珠置于质量浓度为3.5-3.8%的氢氟酸溶液中，搅拌混合5-10min，再水洗、真空抽滤、干燥，再与硅烷偶联剂一同加入到质量浓度为40-45%的乙醇溶液中，在60-65℃下搅拌混合2.5-2.8h，经真空抽滤、干燥，即可。
优选的，所述步骤b的表面处理的方法为：将空心玻璃微珠置于18倍重量份的水中，在70℃下，磁力搅拌16min，再真空抽滤，将抽滤后的空心玻璃微珠置于质量浓度为3.7%的氢氟酸溶液中，搅拌混合9min，再水洗、真空抽滤、干燥，再与硅烷偶联剂一同加入到质量浓度为43%的乙醇溶液中，在60℃下搅拌混合2.6h，经真空抽滤、干燥，即可。
优选的，所述步骤b的复合纤维材料为玻璃纤维、碳纤维和植物秸秆提取的纤维按质量比1:1:10混合而成。
优选的，所述步骤b的粉体活性剂为癸酸和十八烷基硫酸钠按质量比1:2混合而成。
优选的，所述步骤c的可再分散乳胶粉为聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯和乙烯共聚胶粉按质量比2:1:3混合而成。
优选的，所述步骤d的发泡剂为N-十二烷基乙醇胺。
本发明的有益效果是：
本发明制备的保温板保温性能好，质地轻，但其韧性和强度相较于传统保温板大幅提升，而且可很好地解决现有增韧途径中出现的难燃性能降低、烟密度和烟气毒性增加的问题，并且采用的原料中，采用多种生活中的废物、废料进行回收再利用，大大降低了制备成本，还解决了一定的环境污染问题。
本发明中的酚醛树脂与丙烯酸-苯乙烯共聚乳液的混合，降低了酚醛树脂的刚性，改善了酚醛树脂的易脆的问题，并且使其韧性和强度大幅提升。
本发明中的空心玻璃微珠本身为一种大热惯量中空结构材料，具有较低热传导系数，减少了对红外热辐射能的传递和吸收，有利于提高成品材料的强度，还能使其密度降低、容重降低，使得质地轻；而经过表面处理后的空心玻璃微珠，能进一步的吸收空气中的红外辐射，并将此辐射能量反射出去，从而增加了成品保温板隔热保温效果。
本发明中的复合纤维材料为玻璃纤维、碳纤维和植物秸秆提取的纤维的配比，在该比例下，可以有效提高成品的抗腐蚀性和耐久性能，并且在降低成品的密度的同时，保证其强度不会降低。
本发明中的可再分散乳胶粉兑水形成的胶液，与二氧化硅溶胶的混合，可提高成品的强度，使制得的保温板孔隙率高、保温性能好、机械强度大。
具体实施方式
实施例1
一种轻质节能型建筑外墙用保温板，包括以下重量份的原料：废陶瓷粉18份、废塑料瓶30份、复合纤维材料15份、酚醛树脂20份、丙烯酸-苯乙烯共聚乳液14份、二氧化硅溶胶11份、粉煤灰20份、可再分散乳胶粉8份、空心玻璃微珠6份、羧甲基纤维素钠14份、氟硅酸钠5份、甲醛溶液9份、粉体活性剂7份、发泡剂3份、减水剂6份和去离子水13份。
一种轻质节能型建筑外墙用保温板的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将废塑料瓶、酚醛树脂导入反应釜中，在78℃下，加热至完全融化，再兑入甲醛溶液，降温至65℃，搅拌反应1.5h，自然冷却至常温，得到混合物一；
b、对空心玻璃微珠进行表面处理后，再与废陶瓷粉、复合纤维材料、粉煤灰、粉体活性剂混合导入球磨机中球磨至过600目筛，再导入丙烯酸-苯乙烯共聚乳液中，在70℃的水浴加热下，以400r/min的转速搅拌反应1h，保温得到混合物二；
c、将可再分散乳胶粉兑入去离子水，再55℃下加热搅拌制成粘稠状胶液，再加入二氧化硅溶胶，保持温度不变，继续混合搅拌均匀，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物二、混合物三、羧甲基纤维素钠、氟硅酸钠、发泡剂和减水剂混合，导入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，压制成型，即可得到成品。
步骤b的表面处理的方法为：将空心玻璃微珠置于20倍重量份的水中，在68℃下，磁力搅拌18min，再真空抽滤，将抽滤后的空心玻璃微珠置于质量浓度为3.8%的氢氟酸溶液中，搅拌混合10min，再水洗、真空抽滤、干燥，再与硅烷偶联剂一同加入到质量浓度为40%的乙醇溶液中，在65℃下搅拌混合2.5h，经真空抽滤、干燥，即可。
步骤b的复合纤维材料为玻璃纤维、碳纤维和植物秸秆提取的纤维按质量比1:1:10混合而成。
步骤b的粉体活性剂为癸酸和十八烷基硫酸钠按质量比1:2混合而成。
步骤c的可再分散乳胶粉为聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯和乙烯共聚胶粉按质量比2:1:3混合而成。
步骤d的发泡剂为N-十二烷基乙醇胺。
实施例2
一种轻质节能型建筑外墙用保温板，包括以下重量份的原料：废陶瓷粉18份、废塑料瓶26份、复合纤维材料15份、酚醛树脂26份、丙烯酸-苯乙烯共聚乳液14份、二氧化硅溶胶10份、粉煤灰20份、可再分散乳胶粉8份、空心玻璃微珠10份、羧甲基纤维素钠8份、氟硅酸钠7份、甲醛溶液6份、粉体活性剂5份、发泡剂6份、减水剂5份和去离子水13份。
一种轻质节能型建筑外墙用保温板的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将废塑料瓶、酚醛树脂导入反应釜中，在78℃下，加热至完全融化，再兑入甲醛溶液，降温至60℃，搅拌反应1.2h，自然冷却至常温，得到混合物一；
b、对空心玻璃微珠进行表面处理后，再与废陶瓷粉、复合纤维材料、粉煤灰、粉体活性剂混合导入球磨机中球磨至过600目筛，再导入丙烯酸-苯乙烯共聚乳液中，在70℃的水浴加热下，以400r/min的转速搅拌反应1h，保温得到混合物二；
c、将可再分散乳胶粉兑入去离子水，再50℃下加热搅拌制成粘稠状胶液，再加入二氧化硅溶胶，保持温度不变，继续混合搅拌均匀，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物二、混合物三、羧甲基纤维素钠、氟硅酸钠、发泡剂和减水剂混合，导入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，压制成型，即可得到成品。
步骤b的表面处理的方法为：将空心玻璃微珠置于15倍重量份的水中，在72℃下，磁力搅拌15min，再真空抽滤，将抽滤后的空心玻璃微珠置于质量浓度为3.5%的氢氟酸溶液中，搅拌混合10min，再水洗、真空抽滤、干燥，再与硅烷偶联剂一同加入到质量浓度为40%的乙醇溶液中，在65℃下搅拌混合2.8h，经真空抽滤、干燥，即可。
步骤b的复合纤维材料为玻璃纤维、碳纤维和植物秸秆提取的纤维按质量比1:1:10混合而成。
步骤b的粉体活性剂为癸酸和十八烷基硫酸钠按质量比1:2混合而成。
步骤c的可再分散乳胶粉为聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯和乙烯共聚胶粉按质量比2:1:3混合而成。
步骤d的发泡剂为N-十二烷基乙醇胺。
实施例3
一种轻质节能型建筑外墙用保温板，包括以下重量份的原料：废陶瓷粉22份、废塑料瓶29份、复合纤维材料16份、酚醛树脂25份、丙烯酸-苯乙烯共聚乳液13份、二氧化硅溶胶9份、粉煤灰18份、可再分散乳胶粉10份、空心玻璃微珠9份、羧甲基纤维素钠12份、氟硅酸钠8份、甲醛溶液6份、粉体活性剂7份、发泡剂4份、减水剂3份和去离子水12份。
一种轻质节能型建筑外墙用保温板的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将废塑料瓶、酚醛树脂导入反应釜中，在82℃下，加热至完全融化，再兑入甲醛溶液，降温至60℃，搅拌反应1.5h，自然冷却至常温，得到混合物一；
b、对空心玻璃微珠进行表面处理后，再与废陶瓷粉、复合纤维材料、粉煤灰、粉体活性剂混合导入球磨机中球磨至过600目筛，再导入丙烯酸-苯乙烯共聚乳液中，在70℃的水浴加热下，以400r/min的转速搅拌反应1h，保温得到混合物二；
c、将可再分散乳胶粉兑入去离子水，再50℃下加热搅拌制成粘稠状胶液，再加入二氧化硅溶胶，保持温度不变，继续混合搅拌均匀，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物二、混合物三、羧甲基纤维素钠、氟硅酸钠、发泡剂和减水剂混合，导入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，压制成型，即可得到成品。
步骤b的表面处理的方法为：将空心玻璃微珠置于18倍重量份的水中，在70℃下，磁力搅拌16min，再真空抽滤，将抽滤后的空心玻璃微珠置于质量浓度为3.7%的氢氟酸溶液中，搅拌混合9min，再水洗、真空抽滤、干燥，再与硅烷偶联剂一同加入到质量浓度为43%的乙醇溶液中，在60℃下搅拌混合2.6h，经真空抽滤、干燥，即可。
步骤b的复合纤维材料为玻璃纤维、碳纤维和植物秸秆提取的纤维按质量比1:1:10混合而成。
步骤b的粉体活性剂为癸酸和十八烷基硫酸钠按质量比1:2混合而成。
步骤c的可再分散乳胶粉为聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯和乙烯共聚胶粉按质量比2:1:3混合而成。
步骤d的发泡剂为N-十二烷基乙醇胺。
对比例1
采用现有技术中的普通建筑外墙用保温板进行检测对比。
检测以上实施例和对比例制备的成品，得到以下检测数据：
表一：
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
导热系数（W/m·k） 0.23 0.22 0.22 0.41
抗折强度（MPa） 33.7 33.2 36.8 26.5
抗压强度（MPa） 48.4 51.5 52.3 42.6
浸水后重量增加率（%） 0.5 0.4 0.4 0.9
干密度（kg/m3） 145 141 137 156
防火等级 A1 A1 A1 A1
由表一所得的实验数据，可以得出，本发明的制备方法制备的成品的各项性能显著优异于现有技术中的普通产品，并且在本发明的实施例3中优选的制备方案，其得到的成品性能最为优异。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轻质节能型建筑外墙用保温板，其特征在于，包括以下重量份的原料：废陶瓷粉18-24份、废塑料瓶24-30份、复合纤维材料15-18份、酚醛树脂20-26份、丙烯酸-苯乙烯共聚乳液8-14份、二氧化硅溶胶7-11份、粉煤灰16-20份、可再分散乳胶粉8-12份、空心玻璃微珠6-10份、羧甲基纤维素钠8-14份、氟硅酸钠5-9份、甲醛溶液6-9份、粉体活性剂4-7份、发泡剂3-6份、减水剂3-6份和去离子水9-13份。
2.根据权利要求1所述的一种轻质节能型建筑外墙用保温板，其特征在于，所述保温板包括以下重量份的原料：废陶瓷粉18-23份、废塑料瓶26-30份、复合纤维材料15-17份、酚醛树脂23-26份、丙烯酸-苯乙烯共聚乳液9-14份、二氧化硅溶胶7-10份、粉煤灰18-20份、可再分散乳胶粉8-11份、空心玻璃微珠8-10份、羧甲基纤维素钠8-13份、氟硅酸钠7-9份、甲醛溶液6-8份、粉体活性剂5-7份、发泡剂4-6份、减水剂3-5份和去离子水11-13份。
3.根据权利要求1所述的一种轻质节能型建筑外墙用保温板，其特征在于，所述保温板包括以下重量份的原料：废陶瓷粉22份、废塑料瓶29份、复合纤维材料16份、酚醛树脂25份、丙烯酸-苯乙烯共聚乳液13份、二氧化硅溶胶9份、粉煤灰18份、可再分散乳胶粉10份、空心玻璃微珠9份、羧甲基纤维素钠12份、氟硅酸钠8份、甲醛溶液6份、粉体活性剂7份、发泡剂4份、减水剂3份和去离子水12份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种轻质节能型建筑外墙用保温板的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将废塑料瓶、酚醛树脂导入反应釜中，在78-82℃下，加热至完全融化，再兑入甲醛溶液，降温至60-65℃，搅拌反应1.2-1.5h，自然冷却至常温，得到混合物一；
b、对空心玻璃微珠进行表面处理后，再与废陶瓷粉、复合纤维材料、粉煤灰、粉体活性剂混合导入球磨机中球磨至过600目筛，再导入丙烯酸-苯乙烯共聚乳液中，在70-75℃的水浴加热下，以300-400r/min的转速搅拌反应0.8-1h，保温得到混合物二；
c、将可再分散乳胶粉兑入去离子水，再50-55℃下加热搅拌制成粘稠状胶液，再加入二氧化硅溶胶，保持温度不变，继续混合搅拌均匀，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物二、混合物三、羧甲基纤维素钠、氟硅酸钠、发泡剂和减水剂混合，导入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，压制成型，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种轻质节能型建筑外墙用保温板的制备方法，其特征在于，所述步骤b的表面处理的方法为：将空心玻璃微珠置于15-20倍重量份的水中，在68-72℃下，磁力搅拌15-18min，再真空抽滤，将抽滤后的空心玻璃微珠置于质量浓度为3.5-3.8%的氢氟酸溶液中，搅拌混合5-10min，再水洗、真空抽滤、干燥，再与硅烷偶联剂一同加入到质量浓度为40-45%的乙醇溶液中，在60-65℃下搅拌混合2.5-2.8h，经真空抽滤、干燥，即可。
6.根据权利要求5所述的一种轻质节能型建筑外墙用保温板的制备方法，其特征在于，所述步骤b的表面处理的方法为：将空心玻璃微珠置于18倍重量份的水中，在70℃下，磁力搅拌16min，再真空抽滤，将抽滤后的空心玻璃微珠置于质量浓度为3.7%的氢氟酸溶液中，搅拌混合9min，再水洗、真空抽滤、干燥，再与硅烷偶联剂一同加入到质量浓度为43%的乙醇溶液中，在60℃下搅拌混合2.6h，经真空抽滤、干燥，即可。
7.根据权利要求4所述的一种轻质节能型建筑外墙用保温板的制备方法，其特征在于，所述步骤b的复合纤维材料为玻璃纤维、碳纤维和植物秸秆提取的纤维按质量比1:1:10混合而成。
8.根据权利要求4所述的一种轻质节能型建筑外墙用保温板的制备方法，其特征在于，所述步骤b的粉体活性剂为癸酸和十八烷基硫酸钠按质量比1:2混合而成。
9.根据权利要求4所述的一种轻质节能型建筑外墙用保温板的制备方法，其特征在于，所述步骤c的可再分散乳胶粉为聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯和乙烯共聚胶粉按质量比2:1:3混合而成。
10.根据权利要求4所述的一种轻质节能型建筑外墙用保温板的制备方法，其特征在于，所述步骤d的发泡剂为N-十二烷基乙醇胺。
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