CN108911690A - 一种节能环保型保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能环保型保温材料，包括以下原料：硅酸钙板材废弃粉料，纳米级超细碳酸钙，改性贝壳粉，钠基质白色膨润土，有机硅憎水剂，冷水型聚乙烯醇，粉状有机硅消泡剂，高铝耐火纤维，聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯，水玻璃，水。本发明制备的节能环保型保温材料大大提高本发明的保温性能，防止保温材料在外界温度变化较大时，产生龟裂破坏，延长了保温材料中间包裹的物体的使用寿命，提高了保温材料的隔热保温作用，同时防止外部温度过高，发生火灾现象。

Description

一种节能环保型保温材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及保温材料，具体为一种节能环保型保温材料及其制备方法。

背景技术

保温材料是热电、纤维、石化等领域的必需品。目前市场现有保温材料良多，一般的无机保温材料为单一体，像珍珠岩、硅酸钙等，虽然绝热好、硬度好，但强度差、而且保温层缝隙多、搭头多。像岩棉、玻璃棉、硅酸铝纤维等之类的传统的保温材料，则由于保温体空间不封闭，对流散热造成保温效果不佳，而且还存在着使用寿命比较短、易老化、易脆裂、成本高、达不到节能环保等缺陷。

公开号为CN103043984A的专利申请，公开了一种节能保温材料，该专利主要是以砖块和瓷砖的建筑垃圾为基料，合理利用资源，但是要将砖块和瓷砖球磨成粉工作量大，而且该发明是在成型后再进行应用的，安装人员的工作效率低。

公开号为CN104556843A的专利申请，公开了一种防火保温材料，该保温材料是以漂白粉、牡蛎粉、离心玻璃纤维、陶瓷棉、澎润土、聚丙烯酰胺、渗透剂、稀土添加剂、珍珠粉煤灰、岩棉为原料制备而成的，其中岩棉具有吸水性强导热系数高的缺点，容易导致该保温材料的性能下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能环保型保温材料及其制备方法。

一种节能环保型保温材料，包括以下重量份的原料：硅酸钙板材废弃粉料20-30份，纳米级超细碳酸钙4-10份，改性贝壳粉20-40份，钠基质白色膨润土10-20份，有机硅憎水剂4-8份，冷水型聚乙烯醇2-6份，粉状有机硅消泡剂2-4份，高铝耐火纤维30-40份，聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯10-15份，水玻璃5-15份，水30-40份。

优选的，包括以下重量份的原料：硅酸钙板材废弃粉料25份，纳米级超细碳酸钙7份，改性贝壳粉30份，钠基质白色膨润土15份，有机硅憎水剂6份，冷水型聚乙烯醇4份，粉状有机硅消泡剂3份，高铝耐火纤维35份，聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯12.5份，水玻璃10份，水35份。

优选的，所述纳米级超细碳酸钙为颗粒在50-150nm范围内的碳酸钙微粉。

优选的，所述改性贝壳粉的制备方法包括以下步骤：

(1)、将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后的贝壳浸泡于质量分数为5-15％的氢氧化钠溶液中，2-3小时后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中60-90℃下干燥2-3小时，移入研磨机中研磨4-6小时得到贝壳粉；

(2)、将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌10-20分钟，移入超声容器中超声处理30-50分钟，得到改性贝壳粉。

优选的，所述步骤(2)中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为16：1：100。

优选的，所述高铝耐火纤维为含硅线石族矿物的副产品，高铝耐火纤维中三氧化二铝的含量≥61％，二氧化硅的含量≥35％，高铝耐火纤维的长度为3-7mm，直径为0.02-0.04mm，高铝耐火纤维在作为原料使用之前，首先进行一下处理：将收集到的高铝耐火纤维用水清洗，然后在110-120℃的条件下烘干3-4小时。

制备一种节能环保型保温材料的方法，包括以下步骤：

(1)、称取上述重量份的原料；

(2)、将改性贝壳粉、高铝耐火纤维、纳米级超细碳酸钙和水玻璃混合后研磨，加入搅拌机中，搅拌均匀，过400-600目筛，得到混合料A；

(3)、将硅酸钙板材废弃粉料、钠基质白色膨润土、有机硅憎水剂加水搅拌成浆料，并在浆料中加入冷水型聚乙烯醇、粉状有机硅消泡剂、聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯，搅拌均匀后在50-80℃保温2-4h,得到混合料B；

(4)、将步骤(3)中的得到的混合料B倒入步骤(2)混合料A中，混合均匀后升温至80-90℃，保温30-40分钟，即得本品。

优选的，所述步骤(2)中搅拌的速度为600-800r/min，搅拌时间为20-30min。

优选的，所述步骤(3)中加水搅拌的速度为800-1000r/min，搅拌时间为30-40min。

优选的，包括以下步骤：

(1)、称取上述重量份的原料；

(2)、将改性贝壳粉、高铝耐火纤维、纳米级超细碳酸钙和水玻璃混合后研磨，加入搅拌机中，搅拌均匀，过500目筛，得到混合料A；

(3)、将硅酸钙板材废弃粉料、钠基质白色膨润土、有机硅憎水剂加水搅拌成浆料，并在浆料中加入冷水型聚乙烯醇、粉状有机硅消泡剂、聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯，搅拌均匀后在65℃保温3h,得到混合料B；

(4)、将步骤(3)中的得到的混合料B倒入步骤(2)混合料A中，混合均匀后升温至85℃，保温35分钟，即得本品。

本发明的有益效果：

(1)、本发明将现有的硅酸钙板材废弃粉料进行利用，一方面减少了废料的排放，节约资源，保护环境，另一方面降低了生产保温材料的成本；改性贝壳粉、高铝耐火纤维和纳米超细碳酸钙一起均匀地分布在保温材料中，能够有效地屏蔽热能、阻止热能的传导，从而大大提高本发明的保温性能，高铝耐火纤维为保温材料的受热膨胀提供了有效的空间，防止保温材料在外界温度变化较大时，产生龟裂破坏，延长了保温材料中间包裹的物体的使用寿命，提高了保温材料的隔热保温作用，同时防止外部温度过高，发生火灾现象。

(2)、本发明中采用钠基质白色膨润土和水玻璃的结合，利用钠基质白色膨润土和水玻璃的粘结性，解决保温材料成膜的问题；冷水型聚乙烯醇和聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯提高各组分之间的渗透力，使保温材料的粘接、强度显著提高。

(3)、本发明的材料的应用，不需要特殊性设备，操作简单，生产效率高，制造成本较低，适合多种场合下操作，有利于产品的推广和应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种节能环保型保温材料，包括以下重量份的原料：硅酸钙板材废弃粉料20份，纳米级超细碳酸钙4份，改性贝壳粉20份，钠基质白色膨润土10份，有机硅憎水剂4份，冷水型聚乙烯醇2份，粉状有机硅消泡剂2份，高铝耐火纤维30份，聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯10份，水玻璃5份，水30份。

纳米级超细碳酸钙为颗粒在50-150nm范围内的碳酸钙微粉。

改性贝壳粉的制备方法包括以下步骤：

(1)、将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后的贝壳浸泡于质量分数为5％的氢氧化钠溶液中，2小时后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中60℃下干燥2小时，移入研磨机中研磨4小时得到贝壳粉；

(2)、将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌10分钟，移入超声容器中超声处理30分钟，得到改性贝壳粉。

步骤(2)中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为16：1：100。

高铝耐火纤维为含硅线石族矿物的副产品，高铝耐火纤维中三氧化二铝的含量≥61％，二氧化硅的含量≥35％，高铝耐火纤维的长度为3mm，直径为0.02mm，高铝耐火纤维在作为原料使用之前，首先进行一下处理：将收集到的高铝耐火纤维用水清洗，然后在110℃的条件下烘干3小时。

制备一种节能环保型保温材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、称取上述重量份的原料；

(2)、将改性贝壳粉、高铝耐火纤维、纳米级超细碳酸钙和水玻璃混合后研磨，加入搅拌机中，搅拌均匀，过400目筛，得到混合料A；

(3)、将硅酸钙板材废弃粉料、钠基质白色膨润土、有机硅憎水剂加水搅拌成浆料，并在浆料中加入冷水型聚乙烯醇、粉状有机硅消泡剂、聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯，搅拌均匀后在50℃保温2h,得到混合料B；

(4)、将步骤(3)中的得到的混合料B倒入步骤(2)混合料A中，混合均匀后升温至80℃，保温30分钟，即得本品。

步骤(2)中搅拌的速度为600r/min，搅拌时间为20min。

步骤(3)中加水搅拌的速度为800r/min，搅拌时间为30min。

实施例2

一种节能环保型保温材料，包括以下重量份的原料：硅酸钙板材废弃粉料25份，纳米级超细碳酸钙7份，改性贝壳粉30份，钠基质白色膨润土15份，有机硅憎水剂6份，冷水型聚乙烯醇4份，粉状有机硅消泡剂3份，高铝耐火纤维35份，聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯12.5份，水玻璃10份，水35份。

纳米级超细碳酸钙为颗粒在50-150nm范围内的碳酸钙微粉。

改性贝壳粉的制备方法包括以下步骤：

(1)、将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后的贝壳浸泡于质量分数为10％的氢氧化钠溶液中，2.5小时后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中75℃下干燥2.5小时，移入研磨机中研磨5小时得到贝壳粉；

(2)、将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌15分钟，移入超声容器中超声处理40分钟，得到改性贝壳粉。

步骤(2)中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为16：1：100。

高铝耐火纤维为含硅线石族矿物的副产品，高铝耐火纤维中三氧化二铝的含量≥61％，二氧化硅的含量≥35％，高铝耐火纤维的长度为5mm，直径为0.03mm，高铝耐火纤维在作为原料使用之前，首先进行一下处理：将收集到的高铝耐火纤维用水清洗，然后在115℃的条件下烘干3.5小时。

制备一种节能环保型保温材料的方法，包括以下步骤：

(1)、称取上述重量份的原料；

(2)、将改性贝壳粉、高铝耐火纤维、纳米级超细碳酸钙和水玻璃混合后研磨，加入搅拌机中，搅拌均匀，过500目筛，得到混合料A；

(3)、将硅酸钙板材废弃粉料、钠基质白色膨润土、有机硅憎水剂加水搅拌成浆料，并在浆料中加入冷水型聚乙烯醇、粉状有机硅消泡剂、聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯，搅拌均匀后在65℃保温3h,得到混合料B；

(4)、将步骤(3)中的得到的混合料B倒入步骤(2)混合料A中，混合均匀后升温至85℃，保温35分钟，即得本品。

步骤(2)中搅拌的速度为700r/min，搅拌时间为25min。

步骤(3)中加水搅拌的速度为900r/min，搅拌时间为35min。

实施例3

一种节能环保型保温材料，包括以下重量份的原料：硅酸钙板材废弃粉料30份，纳米级超细碳酸钙10份，改性贝壳粉40份，钠基质白色膨润土20份，有机硅憎水剂8份，冷水型聚乙烯醇6份，粉状有机硅消泡剂4份，高铝耐火纤维40份，聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯15份，水玻璃15份，水40份。

纳米级超细碳酸钙为颗粒在150nm范围内的碳酸钙微粉。

改性贝壳粉的制备方法包括以下步骤：

(1)、将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后的贝壳浸泡于质量分数为15％的氢氧化钠溶液中，3小时后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中90℃下干燥3小时，移入研磨机中研磨6小时得到贝壳粉；

(2)、将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌20分钟，移入超声容器中超声处理50分钟，得到改性贝壳粉。

步骤(2)中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为16：1：100。

高铝耐火纤维为含硅线石族矿物的副产品，高铝耐火纤维中三氧化二铝的含量≥61％，二氧化硅的含量≥35％，高铝耐火纤维的长度为7mm，直径为0.04mm，高铝耐火纤维在作为原料使用之前，首先进行一下处理：将收集到的高铝耐火纤维用水清洗，然后在120℃的条件下烘干4小时。

制备一种节能环保型保温材料的方法，包括以下步骤：

(1)、称取上述重量份的原料；

(2)、将改性贝壳粉、高铝耐火纤维、纳米级超细碳酸钙和水玻璃混合后研磨，加入搅拌机中，搅拌均匀，过600目筛，得到混合料A；

(3)、将硅酸钙板材废弃粉料、钠基质白色膨润土、有机硅憎水剂加水搅拌成浆料，并在浆料中加入冷水型聚乙烯醇、粉状有机硅消泡剂、聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯，搅拌均匀后在80℃保温4h,得到混合料B；

(4)、将步骤(3)中的得到的混合料B倒入步骤(2)混合料A中，混合均匀后升温至90℃，保温40分钟，即得本品。

步骤(2)中搅拌的速度为800r/min，搅拌时间为30min。

步骤(3)中加水搅拌的速度为1000r/min，搅拌时间为40min。

对比例组

对比例1

本发明涉及一种节能环保型保温材料，和实施例1相比，去掉高铝耐火纤维组分，其余成分和制备方法与实施例1相同。

对比例2

本发明为中国专利公开号为CN103711274A制备的保温板。

对比例3

本发明为中国专利公开号为CN106587745A制备的保温材料。

以下表格为实施例1-3以及对比例1-3的性能测试结果。

从上述表格可以看出，实施例1-3的抗折强度均大于对比例1-3的抗折强度，实施例1-3的导热系数均小于对比例1-3的导热系数，实施例1-3的防水性均强于对比例1-3的防水性，实施例1-3的线性收缩率均小于对比例1-3的线性收缩率，总体来说，实施例1-3的综合性能均大于对比例1-3的综合性能。

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)

1.一种节能环保型保温材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：硅酸钙板材废弃粉料20-30份，纳米级超细碳酸钙4-10份，改性贝壳粉20-40份，钠基质白色膨润土10-20份，有机硅憎水剂4-8份，冷水型聚乙烯醇2-6份，粉状有机硅消泡剂2-4份，高铝耐火纤维30-40份，聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯10-15份，水玻璃5-15份，水30-40份。

2.根据权利要求1所述的一种节能环保型保温材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：硅酸钙板材废弃粉料25份，纳米级超细碳酸钙7份，改性贝壳粉30份，钠基质白色膨润土15份，有机硅憎水剂6份，冷水型聚乙烯醇4份，粉状有机硅消泡剂3份，高铝耐火纤维35份，聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯12.5份，水玻璃10份，水35份。

3.根据权利要求1所述的一种节能环保型保温材料，其特征在于：所述纳米级超细碳酸钙为颗粒在50-150nm范围内的碳酸钙微粉。

4.根据权利要求1所述的一种节能环保型保温材料，其特征在于：所述改性贝壳粉的制备方法包括以下步骤：

(1)、将贝壳用去离子水洗净、去除表面角质层后烘干，自然冷却至室温后得到干燥后贝壳，将干燥后的贝壳浸泡于质量分数为5-15％的氢氧化钠溶液中，2-3小时后取出，用去离子水洗涤后置于真空烘箱中60-90℃下干燥2-3小时，移入研磨机中研磨4-6小时得到贝壳粉；

(2)、将硅烷偶联剂溶于丙酮中得到硅烷偶联剂溶液，将步骤(1)得到的贝壳粉加入硅烷偶联剂溶液中搅拌10-20分钟，移入超声容器中超声处理30-50分钟，得到改性贝壳粉。

5.根据权利要求4所述的一种节能环保型保温材料，其特征在于：所述步骤(2)中，贝壳粉、硅烷偶联剂、丙酮的重量比为16：1：100。

6.根据权利要求1所述的一种节能环保型保温材料，其特征在于：所述高铝耐火纤维为含硅线石族矿物的副产品，高铝耐火纤维中三氧化二铝的含量≥61％，二氧化硅的含量≥35％，高铝耐火纤维的长度为3-7mm，直径为0.02-0.04mm，高铝耐火纤维在作为原料使用之前，首先进行一下处理：将收集到的高铝耐火纤维用水清洗，然后在110-120℃的条件下烘干3-4小时。

7.制备根据权利要求1-6所述的任一一种节能环保型保温材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、称取上述重量份的原料；

(2)、将改性贝壳粉、高铝耐火纤维、纳米级超细碳酸钙和水玻璃混合后研磨，加入搅拌机中，搅拌均匀，过400-600目筛，得到混合料A；

(3)、将硅酸钙板材废弃粉料、钠基质白色膨润土、有机硅憎水剂加水搅拌成浆料，并在浆料中加入冷水型聚乙烯醇、粉状有机硅消泡剂、聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯，搅拌均匀后在50-80℃保温2-4h,得到混合料B；

(4)、将步骤(3)中的得到的混合料B倒入步骤(2)混合料A中，混合均匀后升温至80-90℃，保温30-40分钟，即得本品。

8.根据权利要求7所述的制备一种节能环保型保温材料的方法，其特征在于：所述步骤(2)中搅拌的速度为600-800r/min，搅拌时间为20-30min。

9.根据权利要求7所述的制备一种节能环保型保温材料的方法，其特征在于：所述步骤(3)中加水搅拌的速度为800-1000r/min，搅拌时间为30-40min。

10.根据权利要求7所述的制备一种节能环保型保温材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、称取上述重量份的原料；

(2)、将改性贝壳粉、高铝耐火纤维、纳米级超细碳酸钙和水玻璃混合后研磨，加入搅拌机中，搅拌均匀，过500目筛，得到混合料A；

(3)、将硅酸钙板材废弃粉料、钠基质白色膨润土、有机硅憎水剂加水搅拌成浆料，并在浆料中加入冷水型聚乙烯醇、粉状有机硅消泡剂、聚环氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯，搅拌均匀后在65℃保温3h,得到混合料B；

(4)、将步骤(3)中的得到的混合料B倒入步骤(2)混合料A中，混合均匀后升温至85℃，保温35分钟，即得本品。