CN108793932A - 一种保温隔热节能材料及其制备方法 - Google Patents

一种保温隔热节能材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种保温隔热节能材料及其制备方法，由以下质量份数的原料制备而成：二氧化硅气凝胶30‑60份、液态树脂10‑30份、改性玻化微珠30‑50份、闭孔膨胀珍珠岩10‑20份、轻质陶粒8‑15份、高粘剂粘土2‑8份、火山灰15‑35份、无机纤维2‑10份、二甲基硅油1‑5份、水玻璃2‑6份、液态树脂分散剂0.5‑1.5份和去离子水40‑60份。本发明的保温隔热节能材料具有热传导系数低、吸水率低、抗压强度高等优点，并且该发明采用无机材料，绿色环保，制备方法操作简单，易于实现，适合于工业化生产。

Description

一种保温隔热节能材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域，尤其是涉及一种保温隔热节能材料及其制备方法。
背景技术
国内外有很多类型的保温材料。按材质分类，可将保温材料分为三类：金属保温材料、有机保温材料、无机保温材料。金属保温材料但是这种材料的货源很少，价格很昂贵，作为建筑的保温材料而言会大大地提高成本，不能广泛的应用。有机保温材料很容易燃烧，在高温时容易产生有毒的气体，耐老化、耐火性差，这些缺点都限制了有机保温材料的广泛的使用。
而无机保温材料具有不会热膨胀、冷收缩、抗开裂、抗脱落等良好的自身特性。与一般保温材料相比较，有着自己独特性能优越性，是建筑材料中不可替代的性能特点，且成本较低，可节省大量材料、人工成本。但目前市售的保温隔热节能材料普遍存在热传导系数大的问题，导致大量的能源耗费，同时，抗压强度不足、吸水率高影响了其保温性能和使用寿命。
基于此，有必要提供一种保温隔热节能材料及其制备方法，兼具无机保温材料和有机保温材料特性，解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的问题，提供一种保温隔热节能材料及其制备方法，该保温隔热节能材料具有热传导系数低、吸水率低、抗压强度高等优点。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种保温隔热节能材料，由以下质量份数的原料制备而成：二氧化硅气凝胶30-60份、液态树脂10-30份、改性玻化微珠30-50份、闭孔膨胀珍珠岩10-20份、轻质陶粒8-15份、高粘剂粘土2-8份、火山灰15-35份、无机纤维2-10份、二甲基硅油1-5份、水玻璃2-6份、液态树脂分散剂0.5-1.5份和去离子水40-60份。
作为优选方案，由以下质量份数的原料制备而成：二氧化硅气凝胶45份、液态树脂20份、改性玻化微珠40份、闭孔膨胀珍珠岩15份、轻质陶粒12份、高粘剂粘土5份、火山灰25份、无机纤维6份、二甲基硅油3份、水玻璃4份、液态树脂分散剂1份和去离子水50份。
作为优选方案，所述液态树脂为酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸酯类树脂中的一种或多种。
作为优选方案，所述改性玻化微珠的制备方法包括：
（1）称取玻化微珠，将玻化微珠放入浓度为3-5%的氢氟酸溶液中，以300-400rpm转速搅拌5-10min，使其均匀分散，过滤将玻化微珠取出，水洗直至pH为7，放入干燥箱中干燥，控制温度为70-80℃，直至玻化微珠珠完全干燥；
（2）将上述干燥后的玻化微珠放入浓度为4-6%的硅烷偶联剂溶液中，以500-600rpm转速混合搅拌15-20min，使用圆柱形试样压制模具压制成生坯，将制得生坯干燥至含水率低于3%，然后于马弗炉中煅烧，煅烧温度为500-600℃，冷却后得到所述改性玻化微珠。
作为优选方案，所述闭孔膨胀珍珠岩的颗粒度为20-30目，堆积密度为90-100kg/m3，导热系数低于0.05W/(m·K)。
作为优选方案，所述无机纤维为硅酸铝纤维、莫来石纤维、海泡石纤维、水镁石纤维中的任意一种。
作为优选方案，本发明还提供了上述保温隔热节能材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将二氧化硅气凝胶、液态树脂、改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土、火山灰、无机纤维、二甲基硅油、水玻璃、液态树脂分散剂和去离子水按照所需比例准备好备用，其中改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土和火山灰粉碎至200-300目备用；
（2）将去离子水置于反应釜中加热，待水温达到200℃时，加入液态树脂和二甲基硅油，搅拌速率为60-70rpm，待液态树脂完全溶解后，停止加热，同时加入液态树脂分散剂搅拌5-10min，再加入改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土和火山灰粉，搅拌10-15min后，最后加入二氧化硅气凝胶和水玻璃，搅拌10-20min，待自然冷却后得到混合物料；
（3）将无机纤维置于搅拌机中，在常温下条件下进行搅拌混合，搅拌时间为20-30min，搅拌速率为70-90rpmn，搅拌完成后静置24h；
（4）将步骤（2）中得到的混合物料和步骤（3）中得到的物料置于搅拌机中通过搅拌混合，得到浆料，最后将制得的浆料置于模具成型机成型，烘干，脱模后即可得到成品无机保温材料。
作为优选方案，所述步骤（1）中的粉碎是将原料置于球磨机上湿磨20-30min，球磨机转速为250-350r/min。
作为优选方案，所述步骤（4）中搅拌的条件：搅拌速率为100rpm，搅拌时间为50min。
作为优选方案，所述步骤（4）中烘干时的温度为100-120℃。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
（1）本发明的保温隔热节能材料具有热传导系数低、吸水率低、抗压强度高等优点，并且该发明采用无机材料，绿色环保，制备方法操作简单，易于实现，适合于工业化生产。
（2）本发明通过添加液态树脂可使材料中各组分形成一个有机整体，提高材料的抗压强度。
（3）本发明的保温隔热节能材料通过对改性玻化微珠进行改性，降低其吸水率，提高材料的耐水性，同时，通过改性处理，其保温隔热性能大大提高。
（4）本发明通过采用改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土、火山灰等无机材料，利用无机材料高强度、耐磨等特性，制得无机材料不仅具有较好的耐磨性能，且具有较高的强度，同时通过球磨机碾磨这些原料并混匀，使制得的无机材料的各成分之间混合更均匀，结合更加致密，进一步提高强度，降低吸水率；
（5）本发明保温隔热节能材料无毒无味，不易腐蚀，耐用结实，抗腐蚀性强，其抗压强度、导热系数、吸水率等均高于国家标准，是理想的保温材料。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例１
本实施例的保温隔热节能材料，其特征在于，由以下质量份数的原料制备而成：二氧化硅气凝胶45份、液态树脂20份、改性玻化微珠40份、闭孔膨胀珍珠岩15份、轻质陶粒12份、高粘剂粘土5份、火山灰25份、无机纤维6份、二甲基硅油3份、水玻璃4份、液态树脂分散剂0.5份和去离子水50份。
其中，所述液态树脂为酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸酯类树脂中的一种或多种。
其中，所述改性玻化微珠的制备方法包括：
（1）称取玻化微珠，将玻化微珠放入浓度为4%的氢氟酸溶液中，以350rpm转速搅拌7.5min，使其均匀分散，过滤将玻化微珠取出，水洗直至pH为7，放入干燥箱中干燥，控制温度为75℃，直至玻化微珠珠完全干燥；
（2）将上述干燥后的玻化微珠放入浓度为4-6%的硅烷偶联剂溶液中，以550rpm转速混合搅拌18min，使用圆柱形试样压制模具压制成生坯，将制得生坯干燥至含水率低于3%，然后于马弗炉中煅烧，煅烧温度为550℃，冷却后得到所述改性玻化微珠。
其中，所述闭孔膨胀珍珠岩的颗粒度为20-30目，堆积密度为90-100kg/m3，导热系数低于0.05W/(m·K)。
其中，所述无机纤维为硅酸铝纤维、莫来石纤维、海泡石纤维、水镁石纤维中的任意一种。
其中，本发明还提供了上述保温隔热节能材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将二氧化硅气凝胶、液态树脂、改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土、火山灰、无机纤维、二甲基硅油、水玻璃、液态树脂分散剂和去离子水按照所需比例准备好备用，其中改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土和火山灰粉碎至200-300目备用；
（2）将去离子水置于反应釜中加热，待水温达到200℃时，加入液态树脂和二甲基硅油，搅拌速率为65rpm，待液态树脂完全溶解后，停止加热，同时加入液态树脂分散剂搅拌7.5min，再加入改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土和火山灰粉，搅拌10min后，最后加入二氧化硅气凝胶和水玻璃，搅拌15min，待自然冷却后得到混合物料；
（3）将无机纤维置于搅拌机中，在常温下条件下进行搅拌混合，搅拌时间为25min，搅拌速率为80rpmn，搅拌完成后静置24h；
（4）将步骤（2）中得到的混合物料和步骤（3）中得到的物料置于搅拌机中通过搅拌混合，得到浆料，最后将制得的浆料置于模具成型机成型，烘干，脱模后即可得到成品无机保温材料。
其中，所述步骤（1）中的粉碎是将原料置于球磨机上湿磨25min，球磨机转速为300r/min。
其中，所述步骤（4）中搅拌的条件：搅拌速率为100rpm，搅拌时间为50min。
其中，所述步骤（4）中烘干时的温度为110℃。
实施例2
本实施例的保温隔热节能材料，由以下质量份数的原料制备而成：二氧化硅气凝胶30份、液态树脂10份、改性玻化微珠30份、闭孔膨胀珍珠岩10份、轻质陶粒8份、高粘剂粘土2份、火山灰15份、无机纤维2份、二甲基硅油1份、水玻璃2份、液态树脂分散剂1.5份和去离子水40份。
其中，所述液态树脂为酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸酯类树脂中的一种或多种。
其中，所述改性玻化微珠的制备方法包括：
（1）称取玻化微珠，将玻化微珠放入浓度为3%的氢氟酸溶液中，以300rpm转速搅拌5min，使其均匀分散，过滤将玻化微珠取出，水洗直至pH为7，放入干燥箱中干燥，控制温度为70℃，直至玻化微珠珠完全干燥；
（2）将上述干燥后的玻化微珠放入浓度为4%的硅烷偶联剂溶液中，以500rpm转速混合搅拌15min，使用圆柱形试样压制模具压制成生坯，将制得生坯干燥至含水率低于3%，然后于马弗炉中煅烧，煅烧温度为500℃，冷却后得到所述改性玻化微珠。
其中，所述闭孔膨胀珍珠岩的颗粒度为20-30目，堆积密度为90-100kg/m3，导热系数低于0.05W/(m·K)。
其中，所述无机纤维为硅酸铝纤维、莫来石纤维、海泡石纤维、水镁石纤维中的任意一种。
其中，本发明还提供了上述保温隔热节能材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将二氧化硅气凝胶、液态树脂、改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土、火山灰、无机纤维、二甲基硅油、水玻璃、液态树脂分散剂和去离子水按照所需比例准备好备用，其中改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土和火山灰粉碎至200目备用；
（2）将去离子水置于反应釜中加热，待水温达到200℃时，加入液态树脂和二甲基硅油，搅拌速率为60rpm，待液态树脂完全溶解后，停止加热，同时加入液态树脂分散剂搅拌5min，再加入改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土和火山灰粉，搅拌10min后，最后加入二氧化硅气凝胶和水玻璃，搅拌10min，待自然冷却后得到混合物料；
（3）将无机纤维置于搅拌机中，在常温下条件下进行搅拌混合，搅拌时间为20min，搅拌速率为70rpmn，搅拌完成后静置24h；
（4）将步骤（2）中得到的混合物料和步骤（3）中得到的物料置于搅拌机中通过搅拌混合，得到浆料，最后将制得的浆料置于模具成型机成型，烘干，脱模后即可得到成品无机保温材料。
其中，所述步骤（1）中的粉碎是将原料置于球磨机上湿磨20min，球磨机转速为350r/min。
其中，所述步骤（4）中搅拌的条件：搅拌速率为100rpm，搅拌时间为50min。
其中，所述步骤（4）中烘干时的温度为100℃。
实施例3
本实施例的保温隔热节能材料，由以下质量份数的原料制备而成：二氧化硅气凝胶60份、液态树脂30份、改性玻化微珠50份、闭孔膨胀珍珠岩20份、轻质陶粒15份、高粘剂粘土8份、火山灰35份、无机纤维10份、二甲基硅油5份、水玻璃6份、液态树脂分散剂1份和去离子水60份。
其中，所述液态树脂为酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸酯类树脂中的一种或多种。
其中，所述改性玻化微珠的制备方法包括：
（1）称取玻化微珠，将玻化微珠放入浓度为5%的氢氟酸溶液中，以400rpm转速搅拌10min，使其均匀分散，过滤将玻化微珠取出，水洗直至pH为7，放入干燥箱中干燥，控制温度为80℃，直至玻化微珠珠完全干燥；
（2）将上述干燥后的玻化微珠放入浓度为4-6%的硅烷偶联剂溶液中，以600rpm转速混合搅拌20min，使用圆柱形试样压制模具压制成生坯，将制得生坯干燥至含水率低于3%，然后于马弗炉中煅烧，煅烧温度为600℃，冷却后得到所述改性玻化微珠。
其中，所述闭孔膨胀珍珠岩的颗粒度为20-30目，堆积密度为90-100kg/m3，导热系数低于0.05W/(m·K)。
其中，所述无机纤维为硅酸铝纤维、莫来石纤维、海泡石纤维、水镁石纤维中的任意一种。
其中，本发明还提供了上述保温隔热节能材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将二氧化硅气凝胶、液态树脂、改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土、火山灰、无机纤维、二甲基硅油、水玻璃、液态树脂分散剂和去离子水按照所需比例准备好备用，其中改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土和火山灰粉碎至200-300目备用；
（2）将去离子水置于反应釜中加热，待水温达到200℃时，加入液态树脂和二甲基硅油，搅拌速率为70rpm，待液态树脂完全溶解后，停止加热，同时加入液态树脂分散剂搅拌10min，再加入改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土和火山灰粉，搅拌15min后，最后加入二氧化硅气凝胶和水玻璃，搅拌20min，待自然冷却后得到混合物料；
（3）将无机纤维置于搅拌机中，在常温下条件下进行搅拌混合，搅拌时间为30min，搅拌速率为90rpmn，搅拌完成后静置24h；
（4）将步骤（2）中得到的混合物料和步骤（3）中得到的物料置于搅拌机中通过搅拌混合，得到浆料，最后将制得的浆料置于模具成型机成型，烘干，脱模后即可得到成品无机保温材料。
其中，所述步骤（1）中的粉碎是将原料置于球磨机上湿磨25min，球磨机转速为250-350r/min。
其中，所述步骤（4）中搅拌的条件：搅拌速率为100rpm，搅拌时间为50min。
其中，所述步骤（4）中烘干时的温度为120℃。
对比例1
除将液态树脂省去外，其原料含量及制备步骤同实施例1一致。
对比例2
除将改性玻化微珠省去外，其原料含量及制备步骤同实施例1一致
试验例
将实施例1-3制得的保温隔热节能材料以及对比例1、对比例2制得的保温隔热节能材料进行测试，得到如下表1的测试结果：
从表1中可以看出，本发明的保温隔热节能材料的导热系数、抗压强度、吸水率均好于对比例，由此可知，通过加入液态树脂、改性玻化微珠可以提高本发明的导热系数、抗压强度、吸水率等性能。
综上，本发明的保温隔热节能材料具有热传导系数低、吸水率低、抗压强度高等优点，并且该发明采用无机材料，绿色环保，制备方法操作简单，易于实现，适合于工业化生产。
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)

1.一种保温隔热节能材料，其特征在于，由以下质量份数的原料制备而成：二氧化硅气凝胶30-60份、液态树脂10-30份、改性玻化微珠30-50份、闭孔膨胀珍珠岩10-20份、轻质陶粒8-15份、高粘剂粘土2-8份、火山灰15-35份、无机纤维2-10份、二甲基硅油1-5份、水玻璃2-6份、液态树脂分散剂0.5-1.5份和去离子水40-60份。
2.根据权利要求1所述的保温隔热节能材料，其特征在于，由以下质量份数的原料制备而成：二氧化硅气凝胶45份、液态树脂20份、改性玻化微珠40份、闭孔膨胀珍珠岩15份、轻质陶粒12份、高粘剂粘土5份、火山灰25份、无机纤维6份、二甲基硅油3份、水玻璃4份、液态树脂分散剂1份和去离子水50份。
3.根据权利要求1所述的保温隔热节能材料，其特征在于，所述液态树脂为酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸酯类树脂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的保温隔热节能材料，其特征在于，所述改性玻化微珠的制备方法包括：
（1）称取玻化微珠，将玻化微珠放入浓度为3-5%的氢氟酸溶液中，以300-400rpm转速搅拌5-10min，使其均匀分散，过滤将玻化微珠取出，水洗直至pH为7，放入干燥箱中干燥，控制温度为70-80℃，直至玻化微珠珠完全干燥；
（2）将上述干燥后的玻化微珠放入浓度为4-6%的硅烷偶联剂溶液中，以500-600rpm转速混合搅拌15-20min，使用圆柱形试样压制模具压制成生坯，将制得生坯干燥至含水率低于3%，然后于马弗炉中煅烧，煅烧温度为500-600℃，冷却后得到所述改性玻化微珠。
5.根据权利要求1所述的保温隔热节能材料，其特征在于，所述闭孔膨胀珍珠岩的颗粒度为20-30目，堆积密度为90-100kg/m3，导热系数低于0.05W/(m·K)。
6.根据权利要求1所述的保温隔热节能材料，其特征在于，所述无机纤维为硅酸铝纤维、莫来石纤维、海泡石纤维、水镁石纤维中的任意一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的保温隔热节能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将二氧化硅气凝胶、液态树脂、改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土、火山灰、无机纤维、二甲基硅油、水玻璃、液态树脂分散剂和去离子水按照所需比例准备好备用，其中改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土和火山灰粉碎至200-300目备用；
（2）将去离子水置于反应釜中加热，待水温达到200℃时，加入液态树脂和二甲基硅油，搅拌速率为60-70rpm，待液态树脂完全溶解后，停止加热，同时加入液态树脂分散剂搅拌5-10min，再加入改性玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、轻质陶粒、高粘剂粘土和火山灰粉，搅拌10-15min后，最后加入二氧化硅气凝胶和水玻璃，搅拌10-20min，待自然冷却后得到混合物料；
（3）将无机纤维置于搅拌机中，在常温下条件下进行搅拌混合，搅拌时间为20-30min，搅拌速率为70-90rpmn，搅拌完成后静置24h；
（4）将步骤（2）中得到的混合物料和步骤（3）中得到的物料置于搅拌机中通过搅拌混合，得到浆料，最后将制得的浆料置于模具成型机成型，烘干，脱模后即可得到成品无机保温材料。
8.根据权利要求7所述的保温隔热节能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的粉碎是将原料置于球磨机上湿磨20-30min，球磨机转速为250-350r/min。
9.根据权利要求7所述的保温隔热节能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中搅拌的条件：搅拌速率为100rpm，搅拌时间为50min。
10.根据权利要求7所述的保温隔热节能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中烘干时的温度为100-120℃。
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