CN108821624A - 一种膨胀珍珠岩憎水改性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种膨胀珍珠岩憎水改性的方法，包括：(1)将膨胀珍珠岩进行筛分去沙，然后将膨胀珍珠岩烘干至恒重；(2)将步骤(1)中烘干的膨胀珍珠岩装入不吸水尼龙网袋并浸入装有聚二甲基硅氧烷稀释液的烧杯中，将其放入真空桶中抽真空40min，再放进105℃恒温干燥箱中烘干至恒重；(3)将步骤(2)中烘干的膨胀珍珠岩装入不吸水尼龙网袋浸入装有甲基硅酸钠稀释液的烧杯中，并置于恒温水浴中，再放进105℃恒温干燥箱内烘干至恒重，即得憎水改性的膨胀珍珠岩。所得的复合改性膨胀珍珠岩具有良好的憎水效果，该方法对膨胀珍珠岩的憎水改性由表面深入到内部，破碎后的改性膨胀珍珠岩同样具有良好的憎水性。

Description

一种膨胀珍珠岩憎水改性的方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种憎水膨胀珍珠岩及其制备方法。
背景技术
近年来，在中国发生多起因建筑外保温材料所引发的重大火灾事故，造成严重人员伤亡和财产损失，比如北京央视新址配楼大火，上海胶州湾教师公寓大火等。因此，国家对建筑保温材料的防火性能有了更高的要求，这使得具有不燃性(燃烧等级为A级)的无机保温材料成为研究、开发和应用的热点。
膨胀珍珠岩作为传统保温材料，具有表观密度小、导热系数低、化学稳定性好、使用温度范围广，且无毒、无味、防火、吸音等特点，早在几十年前已经成为一种工业保温材料，通常其质量吸水率高达300％～400％，这就使得膨胀珍珠岩及其制品在施工应用中吸收大量的水分，导致其保温性能大幅降低，同时还会造成制品表面颗粒的剥离开裂等问题。因此，使用过程中需要添加大量的憎水剂以增强产品的防水性能。例如：
公开号为101891441A的中国专利文献，公开了一种以膨胀珍珠岩、微孔硅酸钙颗粒、短波纤维、粘结剂、憎水剂和水为原料，配料后经搅拌、成型、烘干步骤制备憎水膨胀珍珠岩绝热制品的工艺。
公开号为101956433B的中国专利文献，公开了以水玻璃、氧化镁、二氧化硅、憎水剂按质量比为1：0.27：0.55：0.05制备膨胀珍珠岩防火复合芯板的工艺。
公开号为102808463A的中国专利文献，公开了由于膨胀珍珠岩、防火胶、固化剂、憎水剂和干燥剂组成，且各组分质量比为10～30：2～6：0.1～0.3：0.2～0.4：0.1～0.3的防火保温轻型珍珠岩板。
公开号为102875109B的中国专利文献，公开了由硅微粉1～3份、硅溶胶3·6份、成膜助剂0.5～1.5份、水玻璃55～70份、憎水剂4～6份、膨胀珍珠岩80份、固化剂1～2份组成的改性珍珠岩保温板。
公开号为101172800A的中国专利文献，公开了一种制备防水碳化膨胀珍珠岩的方法，该方法首先将石墨粉和染色剂按重量比为1：1.5～2.5配料(碳化原料)，然后将防水剂、水、和碳化原料按重量比为1：7～9：0.15～0.25配料，并混合均匀得防水碳化混合物，最后将防水碳化混合物喷洒于膨胀珍珠岩上(防水碳化混合物和膨胀珍珠岩质量比为0.9～1.1：3)，制得防水碳化膨胀珍珠岩。
由此可见，现有制备憎水性膨胀珍珠岩的方法大多使用单一憎水剂处理膨胀珍珠岩，憎水效果有限；简单的将憎水剂与膨胀珍珠岩混合，憎水剂的用量较大，不能使憎水剂均匀分散；憎水剂均是在常压下被膨胀珍珠岩吸收，并不能深入内部对其改性，改性膨胀珍珠岩破碎后的憎水性大大降低。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种膨胀珍珠岩憎水改性的方法，改进传统珍珠岩的不足和缺陷，提供一种具有憎水性能极佳的建筑节能保温材料，通过憎水剂的复合性作用来实现更佳的憎水效果，大幅降低膨胀珍珠岩的吸水率。
为实现上述发明目的，本发明采用以下的技术方案：
一种膨胀珍珠岩憎水改性的方法，包括以下步骤：
1)将膨胀珍珠岩进行筛分，去除其中的细沙；
2)将步骤1)中得到膨胀珍珠岩置于105℃下烘干至恒重；
3)将步骤2)中已烘干的膨胀珍珠岩装入不吸水尼龙网袋并浸入聚二甲基硅氧烷稀释液中，将其放入真空桶中抽真空40min，再放进恒温干燥箱中烘干至恒重；
4)将步骤3)中烘干的膨胀珍珠岩装入不吸水尼龙网袋浸入装有甲基硅酸钠稀释液的烧杯中，并把烧杯置于水浴中60min～90min，再放进恒温干燥箱中烘干至恒重，即得憎水改性的膨胀珍珠岩。
对于上述技术方案，本发明进一步优选的方案如下：
优选的，膨胀珍珠岩堆积密度为50～80kg/m3，粒度为2～5mm。
优选的，步骤3)聚二甲基硅氧烷稀释液的浓度为0.4％～0.6％。
优选的，步骤3)中真空桶内的压力为-0.098MPa。
优选的，步骤4)中甲基硅酸钠稀释液的浓度为4％～6％。
优选的，步骤4)中甲基硅酸钠稀释液的水浴温度为40℃～80℃。
优选的，步骤4)、3)中恒温干燥箱的温度为105℃。
本发明的有益效果是，由于采用真空吸入憎水剂和复合憎水改性的方法，所得的复合改性膨胀珍珠岩具有良好的憎水效果，所制得的憎水改性膨胀珍珠岩的吸水率不大于17.1％，表观密度不大于62.2kg/m3。同时，由于采用真空吸入的方法将聚二甲基硅氧烷吸入膨胀珍珠岩内，使其对珍珠岩的憎水改性由表面深入到内部，破碎后的改性膨胀珍珠岩同样具有良好的憎水性。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明膨胀珍珠岩憎水改性的方法，包括下述步骤：
A.首先将120份堆积密度为50～80kg/m3，粒度为2～5mmd干燥膨胀珍珠岩装入不吸水的尼龙网袋，浸入装有质量浓度为0.4％～0.6％的聚二甲基硅氧烷稀释液的容器中，然后把其放入压力为-0.098MPa真空桶中密封，使用真空泵抽真空40min后取出，放进恒温干燥箱中烘干至恒重，得到一次改性膨胀珍珠岩。
B.把A步骤中得到的一次改性膨胀珍珠岩，装入不吸水的尼龙网袋，浸入装有质量浓度为4％～6％的甲基硅酸钠稀释液的烧杯中，并把烧杯置于40℃～80℃水浴中浸泡60～90min，然后取出膨胀珍珠岩放进温度为105℃恒温干燥箱中烘干至恒重，得到的复合改性膨胀珍珠岩。
上述聚二甲基硅氧烷稀释液由2～3份聚二甲基硅氧烷乳液用500份水稀释获得。
上述甲基硅酸钠稀释液由20～30份甲基硅酸钠(粉末)用500份水稀释获得。
该方法采用市售甲基硅酸钾(粉末)和德国瓦克公司的聚二甲基硅氧烷乳液，聚二甲基硅氧烷的憎水机理是：聚二甲基硅氧烷受热反应会在珍珠岩表面和内部形成一层透气不透水的薄膜。甲基硅酸钾的憎水机理是：甲基硅酸钾会与空气中的CO2反应会在珍珠岩表面生产一层几个分子厚的不溶性防水树脂薄膜。这使得两种憎水剂可以一起使用，而憎水效果不会相互干扰，同时又起到作用相互协同，憎水效果显著提升。
单一使用甲基硅酸钾憎水剂时，用量过多会使制品表面形成白色残留物影响制品美观；单一使用聚二甲基硅氧烷乳液憎水剂时，发现真空条件下改性的膨胀珍珠岩憎水效果比常压改性下的憎水效果更好。而且单一使用一种憎水剂时，其吸水率可达到40％～70％，对于建筑保温材料来说，还是远远不够的。因此本发明采取两种憎水剂同时使用的方法，通过既解决了单一憎水剂的憎水效果不佳问题，同时节省了原料，降低了成本。
该方法利用聚二甲基硅氧烷在真空条件下对膨胀珍珠岩进行憎水改性，使改性由膨胀珍珠岩表面深入内部，并对改性所得的样品利用甲基硅酸钠二次改性，得到复合憎水改性膨胀珍珠岩。
下面通过具体实施例来进一步说明本发明。
实施例1：
第一步：憎水剂稀释液的配制：称取聚二甲基硅氧烷2份、甲基硅酸钠30份、水各500份，分别配制成质量浓度为0.4％的聚二甲基硅氧烷稀释液和质量浓度为6％的甲基硅酸钠稀释液。
第二步：膨胀珍珠岩的真空条件憎水改性：先将膨胀珍珠岩进行筛分，去除其中的细沙；将膨胀珍珠岩置于105℃下烘干至恒重；将120份干燥膨胀珍珠岩装入不吸水的尼龙网袋，浸入装有质量浓度为0.4％的聚二甲基硅氧烷稀释液的容器中，然后把其放入压力为-0.098MPa真空桶中密封，使用真空泵抽真空40min后取出，放进恒温干燥箱中烘干至恒重，得到的一次改性膨胀珍珠岩。
第三步：膨胀珍珠岩的二次憎水改性：把第二步中得到的一次改性膨胀珍珠岩，装入不吸水的尼龙网袋，浸入装有质量浓度为6％的甲基硅酸钠稀释液的烧杯中，并把烧杯置于80℃水浴中浸泡60min，然后取出膨胀珍珠岩放进温度为105℃恒温干燥箱中烘干至恒重，得到的复合改性膨胀珍珠岩。所制得的憎水膨胀珍珠岩的吸水率为17.1％，表观密度为62.2kg/m3。
实施例2：
第一步：憎水剂稀释液的配制：称取聚二甲基硅氧烷3份、甲基硅酸钠20份、水各500份，分别配制成质量浓度为0.6％的聚二甲基硅氧烷稀释液和质量浓度为4％的甲基硅酸钠稀释液。
第二步：膨胀珍珠岩的真空条件憎水改性：先将膨胀珍珠岩进行筛分，去除其中的细沙；将膨胀珍珠岩置于105℃下烘干至恒重；将120份干燥膨胀珍珠岩装入不吸水的尼龙网袋，浸入装有质量浓度为0.6％的聚二甲基硅氧烷稀释液的容器中，然后把其放入压力为-0.098MPa真空桶中密封，使用真空泵抽真空40min后取出，放进恒温干燥箱中烘干至恒重，得到一次改性膨胀珍珠岩。
第三步：膨胀珍珠岩的二次憎水改性：把第二步中得到的一次改性膨胀珍珠岩，装入不吸水的尼龙网袋，浸入装有质量浓度为4％的甲基硅酸钠稀释液的烧杯中，并把烧杯置于40℃水浴中浸泡90min，然后取出膨胀珍珠岩放进温度为105℃恒温干燥箱中烘干至恒重，得到的复合改性膨胀珍珠岩。所制得的憎水膨胀珍珠岩的吸水率为16.4％，表观密度为59.7kg/m3。
实施例3：
第一步：憎水剂稀释液的配制：称取聚二甲基硅氧烷2.5份、甲基硅酸钠25份、水各500份，分别配制成质量浓度为0.5％的聚二甲基硅氧烷稀释液和质量浓度为5％的甲基硅酸钠稀释液。
第二步：膨胀珍珠岩的真空条件憎水改性：先将膨胀珍珠岩进行筛分，去除其中的细沙；将膨胀珍珠岩置于105℃下烘干至恒重；将120份干燥膨胀珍珠岩装入不吸水的尼龙网袋，浸入装有质量浓度为0.5％的聚二甲基硅氧烷稀释液的容器中，然后把其放入压力为-0.098MPa真空桶中密封，使用真空泵抽真空40min后取出，放进恒温干燥箱中烘干至恒重，得到一次改性膨胀珍珠岩。
第三步：膨胀珍珠岩的二次憎水改性：把第二步中得到的一次改性膨胀珍珠岩，装入不吸水的尼龙网袋，浸入装有质量浓度为5％的甲基硅酸钠稀释液的烧杯中，并把烧杯置于60℃水浴中浸泡75min，然后取出膨胀珍珠岩放进温度为105℃恒温干燥箱中烘干至恒重，得到复合改性膨胀珍珠岩。所制得的憎水膨胀珍珠岩的吸水率为16.3％，表观密度为61.4kg/m3。
从以上实施例可以看出，相对于现有技术采用单一憎水剂处理膨胀珍珠岩憎水效果有限的问题，本发明采用憎水改性方法制备的膨胀珍珠岩，能深入内部对其改性，具有良好的吸水率和表观密度，是一种制备性能良好的建筑外保温材料用膨胀珍珠岩。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种膨胀珍珠岩憎水改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将膨胀珍珠岩进行筛分，去除其中的细沙；
2)将步骤1)中得到膨胀珍珠岩置于105℃下烘干至恒重；
3)将步骤2)中已烘干的膨胀珍珠岩装入不吸水尼龙网袋并浸入聚二甲基硅氧烷稀释液中，将其放入真空桶中抽真空40min，再放进恒温干燥箱中烘干至恒重；
4)将步骤3)中烘干的膨胀珍珠岩装入不吸水尼龙网袋浸入装有甲基硅酸钠稀释液的烧杯中，并把烧杯置于水浴中60min～90min，再放进恒温干燥箱中烘干至恒重，即得憎水改性的膨胀珍珠岩。
2.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩憎水改性的方法，其特征在于，膨胀珍珠岩堆积密度为50～80kg/m3，粒度为2～5mm。
3.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩憎水改性的方法，其特征在于，步骤3)聚二甲基硅氧烷稀释液的浓度为0.4％～0.6％。
4.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩憎水改性的方法，其特征在于，步骤3)中真空桶内的压力为-0.098MPa。
5.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩憎水改性的方法，其特征在于，步骤4)中甲基硅酸钠稀释液的浓度为4％～6％。
6.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩憎水改性的方法，其特征在于，步骤4)中甲基硅酸钠稀释液的水浴温度为40℃～80℃。
7.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩憎水改性的方法，其特征在于，步骤4)、3)中恒温干燥箱的温度为105℃。
8.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩憎水改性的方法，其特征在于，所制得的憎水改性膨胀珍珠岩的吸水率不大于17.1％，表观密度不大于62.2kg/m3。
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