CN109320191A - 一种新型保温节能材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及节能材料技术领域，尤其涉及一种新型保温节能材料及其制备方法，包括以下重量份的组分：粉煤灰20‑30份，矿渣20‑30份，膨胀珍珠岩5‑10份，磷酸二氢铝5‑10份，玻璃棉8‑15份，海泡石3‑8份，硅酸铝棉3‑8份，二氧化硅气凝胶3‑5份，发泡剂6‑12份，聚苯乙烯10‑15份，纤维素醚3‑5份，憎水剂2‑5份。本发明得到的新型保温节能材料兼具无机材料和有机材料的特点，隔热保温节能性能优异，耐热性及强度较高，同时有良好的机械加工性能以及较低的吸水率。

Description

一种新型保温节能材料
技术领域
本发明涉及节能材料技术领域，尤其涉及一种新型保温节能材料及其制备方法。
背景技术
随着经济科技的迅猛发展，伴随着也出现了一系列问题，环境问题、能源问题等都愈发严重，其中，能源的短缺已越来越得到人们的重视，石油、煤炭资源的短缺使得人们不得不开始考虑节能减耗。建筑行业在近些年来发展迅速，其中的能耗可谓是一项巨大的浪费，不少研究者开始考虑研究开发新型建筑材料来节约能源，减少不必要的浪费，节能保温建筑材料由此应运而生。
保温材料一般是指导热系数小于或等于0.2的材料。保温材料发展很快，在建筑和工业中采用良好的保温技术和材料，往往可以起到事半功倍的效果。保温材料一般分为无机材料，有机材料和复合材料三大类。如申请号为CN201310671117.8所述的一种无机保温节能材料，制作简单，隔热隔音效果好，同时强度高，但是无机材料机械加工性能较差，同时，由于无机材料吸水率较高，影响保温效果。有机保温材料的保温性能相对较好，但是耐高温性能较差，强度低，易老化，尤其防火性能较差。复合材料多为有机复合板，保温效果好，轻度高，但是造价较贵，同时施工多需要表面处理。
目前，寻找一种经济适用，保温、耐高温性能好，强度高，是该领域技术人员的目标。
发明内容
本发明针对该领域的一些不足，提出一种新型保温节能材料。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种新型保温节能材料，包括以下重量份的组分：粉煤灰20-30份，矿渣20-30份，膨胀珍珠岩5-10份，磷酸二氢铝5-10份，玻璃棉8-15份，海泡石3-8份，硅酸铝棉3-8份，二氧化硅气凝胶3-5份，发泡剂6-12份，聚苯乙烯10-15份，纤维素醚3-5份，憎水剂2-5份。
优选的，包括以下重量份的组分：粉煤灰25份，矿渣25份，膨胀珍珠岩10份，磷酸二氢铝10份，玻璃棉8份，海泡石5份，硅酸铝棉5份，二氧化硅气凝胶3份，发泡剂10份，聚苯乙烯10份，纤维素醚5份，憎水剂5份。
粉煤灰，矿渣为工业废料，本身有很高的强度，回收利用，经济环保，膨胀珍珠岩为新型保温材料，本发明以粉煤灰和矿渣为胶结材料，混合膨胀珍珠岩以及粘结剂磷酸二氢铝，加入玻璃棉，海泡石，硅酸铝棉三种无机纤维进行加固，提高其保温隔热效果，添加少量二氧化硅气凝胶，二氧化硅气凝胶内部80%以上都是空气，可以大大提高材料的隔热功能，最后添加少量有机材料，提高整体的机械加工性能以及稳定性。
优先的，所述憎水剂包含以下重量份的组分：烷基三乙氧基硅烷15-20份，聚硅氧烷粉末6-12份，硅烷偶联剂1-3份，硬脂酸5-10份，氨水2-5份，氢氧化钠4-8份。
进一步优选的，所述憎水剂的制作过程为：将烷基三乙氧基硅烷，聚硅氧烷粉末，硅烷偶联剂，硬脂酸，氢氧化钠按比例配合，在50-70℃下搅拌2-3h；再将温度冷却至20-25℃，加入氨水搅拌混合均匀得到所述憎水剂，烷基三乙氧基硅烷和聚硅氧烷粉末在硅烷偶联剂的作用下形成较强的烷基三乙氧基硅烷-硅烷偶联剂-聚硅氧烷粉末结合层，在无机硅化物和有机硅化物之间形成较强的化学亲和力，从而大大大提高材料的防潮耐老化功能。
优选的，所述二氧化硅气凝胶为纳米二氧化硅气凝胶，纳米二氧化硅气凝胶具有较好的保温隔热效应，同时憎水性突出，可以有效减少无机材料的亲水性。
优选的，所述发泡剂为聚氨酯组合料，以聚氨酯组合料为发泡剂进行发泡，具有前发泡、高膨胀、收缩小等优点，且泡沫的强度良好、粘接力高，固化后的泡沫具有填缝﹑粘结﹑密封﹑隔热﹑吸音等多种效果，非常适合保温材料。
优选的，所述膨胀珍珠岩包括粒径为2-5mm的小颗粒膨胀珍珠岩和粒径为0.5-2mm的膨胀珍珠粉，所述小颗粒膨胀珍珠岩和膨胀珍珠粉的重量比为1：2~2.5，粒径较小的膨胀珍珠岩有利于提高材料整体的抗压强度，且有助于提高材料整体的柔韧性。
一种新型保温节能材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将粉煤灰，矿渣，膨胀珍珠岩，玻璃棉，海泡石，硅酸铝棉，憎水剂按比例混合，经破碎机破碎，过筛，加入去离子水混合均匀得到浆液a；
（2）再浆液a中加入磷酸二氢铝和二氧化硅气凝胶后放入搅拌器，以2000-3000rpm的速度搅拌30min，得到浆液b；
（3）将聚苯乙烯，纤维素醚和发泡剂在60℃下发泡，得到发泡液；
（4）将发泡液和浆液b混合，搅拌2-3h得到浆料c；
（5）在模具中铺满脱模剂后加入浆料c注塑成型，在烘箱中烘烤1-2h，得到成型的保温材料。
优选的，步骤（1）中所述过筛的目数为5-20目，无机颗粒的颗粒较小，混合更充分，能更有效的填充在后续的有机材料中。
优选的，步骤（5）所述烘烤的温度为80-90℃。
本发明首先将无机材料粉碎混合均匀，然后加入磷酸二氢铝和二氧化硅气凝胶，磷酸二氢铝在本发明作为无机粘结剂，而二氧化硅气凝胶用于对无机材料进一步的填充，在高速状态下搅拌混合。将有机材料聚苯乙烯和纤维素醚在60℃下加入发泡剂进行发泡，最后混合发泡液和无机浆料得到液态的保温材料浆液，注塑成型得到成品。
本发明的优先在于：
（1）以工业废弃材料为主体得到保温材料，经济环保。
（2）本发明以无机材料为主体，填充二氧化硅气凝胶，然后通过合适的发泡剂混合有机材料，得到的成品兼具无机材料和有机材料的特点，隔热保温节能性能优异，耐热性及强度较高，同时有良好的机械加工性能以及较低的吸水率。
具体实施方式
本具体实施方法仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制。本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所作出的任何改变，只要在权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。
实施例1：
（1）将粉煤灰25份，矿渣25份，粒径为2-5mm的小颗粒膨胀珍珠岩3.3份，粒径为0.5-2mm的膨胀珍珠粉6.7份，玻璃棉8份，海泡石5份，硅酸铝棉5份，憎水剂5份按比例混合，经破碎机破碎，过筛20目，加入去离子水混合均匀得到浆液a；
（2）再浆液a中加入磷酸二氢铝10份和纳米二氧化硅气凝胶3份后放入搅拌器，以2500rpm的速度搅拌30min，得到浆液b；
（3）将聚苯乙烯10份，纤维素醚5份和聚氨酯组合料10份在60℃下发泡，得到发泡液；
（4）将发泡液和浆液b混合，搅拌2h得到浆料c；
（5）在模具中铺满脱模剂后加入浆料c注塑成型，在烘箱中以85℃烘烤2h，得到成型的保温材料。
所述憎水剂的制作过程为：将烷基三乙氧基硅烷15份，聚硅氧烷粉末10份，硅烷偶联剂2份，硬脂酸8份，氢氧化钠5份按比例配合，在60℃下搅拌2h；再将温度冷却至25℃，加入氨水5份搅拌混合均匀得到所述憎水剂。
实施例2：
（1）将粉煤灰20份，矿渣20份，粒径为2-5mm的小颗粒膨胀珍珠岩3份，粒径为0.5-2mm的膨胀珍珠粉6份，玻璃棉8份，海泡石3份，硅酸铝棉3份，憎水剂2份按比例混合，经破碎机破碎，过筛10目，加入去离子水混合均匀得到浆液a；
（2）再浆液a中加入磷酸二氢铝5份和纳米二氧化硅气凝胶3份后放入搅拌器，以2000rpm的速度搅拌30min，得到浆液b；
（3）将聚苯乙烯10份，纤维素醚3份和聚氨酯组合料6份在60℃下发泡，得到发泡液；
（4）将发泡液和浆液b混合，搅拌2h得到浆料c；
（5）在模具中铺满脱模剂后加入浆料c注塑成型，在烘箱中以80℃烘烤2h，得到成型的保温材料。
所述憎水剂的制作过程为：将烷基三乙氧基硅烷20份，聚硅氧烷粉末12份，硅烷偶联剂2份，硬脂酸8份，氢氧化钠5份按比例配合，在70℃下搅拌3h；再将温度冷却至25℃，加入氨水5份搅拌混合均匀得到所述憎水剂。
实施例3：
（1）将粉煤灰30份，矿渣30份，粒径为2-5mm的小颗粒膨胀珍珠岩2份，粒径为0.5-2mm的膨胀珍珠粉4份，玻璃棉15份，海泡石8份，硅酸铝棉8份，憎水剂5份按比例混合，经破碎机破碎，过筛5目，加入去离子水混合均匀得到浆液a；
（2）再浆液a中加入磷酸二氢铝10份和纳米二氧化硅气凝胶5份后放入搅拌器，以3000rpm的速度搅拌30min，得到浆液b；
（3）将聚苯乙烯15份，纤维素醚5份和聚氨酯组合料12份在60℃下发泡，得到发泡液；
（4）将发泡液和浆液b混合，搅拌3h得到浆料c；
（5）在模具中铺满脱模剂后加入浆料c注塑成型，在烘箱中以90℃烘烤2h，得到成型的保温材料。
所述憎水剂的制作过程为：将烷基三乙氧基硅烷15份，聚硅氧烷粉末6份，硅烷偶联剂2份，硬脂酸8份，氢氧化钠5份按比例配合，在50℃下搅拌2-3h；再将温度冷却至25℃，加入氨水5份搅拌混合均匀得到所述憎水剂。
对比例1：
（1）将粉煤灰25份，矿渣25份，粒径为0.5-2mm的膨胀珍珠粉10份，玻璃棉8份，海泡石5份，硅酸铝棉5份，憎水剂5份按比例混合，经破碎机破碎，过筛20目，加入去离子水混合均匀得到浆液a；
（2）再浆液a中加入磷酸二氢铝10份，以2500rpm的速度搅拌30min，得到浆液b；
（3）将聚苯乙烯10份，纤维素醚5份和聚氨酯组合料10份在60℃下发泡，得到发泡液；
（4）将发泡液和浆液b混合，搅拌2h得到浆料c；
（5）在模具中铺满脱模剂后加入浆料c注塑成型，在烘箱中以85℃烘烤2h，得到成型的保温材料。
憎水剂制作同实施例1。
对比例2：
（1）将粉煤灰20份，矿渣20份，玻璃棉8份，海泡石3份，硅酸铝棉3份，憎水剂2份按比例混合，经破碎机破碎，过筛10目，加入去离子水混合均匀得到浆液a；
（2）再浆液a中加入磷酸二氢铝5份以2000rpm的速度搅拌30min，得到浆液b；
（3）将聚苯乙烯10份，纤维素醚3份和聚氨酯组合料6份在60℃下发泡，得到发泡液；
（4）将发泡液和浆液b混合，搅拌2h得到浆料c；
（5）在模具中铺满脱模剂后加入浆料c注塑成型，在烘箱中以80℃烘烤2h，得到成型的保温材料。
憎水剂制作同实施例2。
对比例3：
（1）将粉煤灰30份，矿渣30份，粒径为2-5mm的小颗粒膨胀珍珠岩2份，粒径为0.5-2mm的膨胀珍珠粉4份，玻璃棉15份，海泡石8份，硅酸铝棉8份按比例混合，经破碎机破碎，过筛5目，加入去离子水混合均匀得到浆液a；
（2）再浆液a中加入磷酸二氢铝10份和纳米二氧化硅气凝胶5份后放入搅拌器，以3000rpm的速度搅拌30min，得到浆液b；
（3）将聚苯乙烯15份，纤维素醚5份和聚氨酯组合料12份在60℃下发泡，得到发泡液；
（4）将发泡液和浆液b混合，搅拌3h得到浆料c；
（5）在模具中铺满脱模剂后加入浆料c注塑成型，在烘箱中以90℃烘烤2h，得到成型的保温材料。
对实施例1，2，3和对比例1，2，3进行测试，得到如下表所示的数据：
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种新型保温节能材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：粉煤灰20-30份，矿渣20-30份，膨胀珍珠岩5-10份，磷酸二氢铝5-10份，玻璃棉8-15份，海泡石3-8份，硅酸铝棉3-8份，二氧化硅气凝胶3-5份，发泡剂6-12份 ，聚苯乙烯10-15份，纤维素醚3-5份，憎水剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的一种新型保温节能材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：粉煤灰25份，矿渣25份，膨胀珍珠岩10份，磷酸二氢铝10份，玻璃棉8份，海泡石5份，硅酸铝棉5份，二氧化硅气凝胶3份，发泡剂10份 ，聚苯乙烯10份，纤维素醚5份，憎水剂5份。
3.根据权利要求1所述的一种新型保温节能材料，其特征在于：所述憎水剂包含以下重量份的组分：烷基三乙氧基硅烷15-20份，聚硅氧烷粉末6-12份，硅烷偶联剂1-3份，硬脂酸5-10份，氨水2-5份，氢氧化钠4-8份。
4.根据权利要求2所述的一种新型保温节能材料，其特征在于：所述憎水剂的制作过程为：将烷基三乙氧基硅烷，聚硅氧烷粉末，硅烷偶联剂，硬脂酸，氢氧化钠按比例配合，在50-70℃下搅拌2-3h；再将温度冷却至20-25℃，加入氨水搅拌混合均匀得到所述憎水剂。
5.根据权利要求1所述的一种新型保温节能材料，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶为纳米二氧化硅气凝胶。
6.根据权利要求1所述的一种新型保温节能材料，其特征在于：所述发泡剂为聚氨酯组合料。
7.根据权利要求1所述的一种新型保温节能材料，其特征在于：所述膨胀珍珠岩包括粒径为2-5mm的小颗粒膨胀珍珠岩和粒径为0.5-2mm的膨胀珍珠粉，所述小颗粒膨胀珍珠岩和膨胀珍珠粉的重量比为1：2~2.5。
8.一种如权利要求1所述的新型保温节能材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
将粉煤灰，矿渣，膨胀珍珠岩，玻璃棉，海泡石，硅酸铝棉，憎水剂按比例混合，经破碎机破碎，过筛，加入去离子水混合均匀得到浆液a；
再浆液a中加入磷酸二氢铝和二氧化硅气凝胶后放入搅拌器，以2000-3000rpm的速度搅拌30min，得到浆液b；
将聚苯乙烯，纤维素醚和发泡剂在60℃下发泡，得到发泡液；
将发泡液和浆液b混合，搅拌2-3h得到浆料c；
在模具中铺满脱模剂后加入浆料c注塑成型，在烘箱中烘烤1-2h，得到成型的保温材料。
9.根据权利要求7所述的新型保温节能材料的制作方法，其特征在于：步骤（1）中所述过筛的目数为5-20目。
10.根据权利要求7所述的新型保温节能材料的制作方法，其特征在于：步骤（5）所述烘烤的温度为80-90℃。
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