CN109485374A - 一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料及其制备方法，主要涉及建筑外墙保温新材料技术领域，包括水(40‑80％)、快速渗透剂(0.2‑1％)、无机矿物纤维(7‑20％)、填料(4‑8％)、纳米材料(2‑30％)、粘结剂(0.3‑5％)、增强剂(3‑10％)、防水剂(7％‑15％)、发泡剂(0.02‑5％)、稳泡剂(0.02‑5％)，将按配方称量好的发泡剂、稳泡剂、粘结剂、防水剂先溶于水，再加入无机矿物纤维，搅拌将其分散均匀，再将填料、纳米材料加入混合搅拌均匀，最后加入增强剂搅拌均匀；将制备好的浆料倒入一定尺寸的模具中定型；定型后将模具拆除，室温或加热干燥，加热干燥温度为60～180℃；本产品体积密度小、气孔分布均匀、导热系数低、高强度、防水性能好、成本低、不燃、制备使用绿色安全无污染、可循环利用、不产生建筑垃圾等特点。
Description
技术领域
本发明主要涉及建筑外墙保温新材料技术领域，具体是一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料及其制备方法。
背景技术
加强工业节能，以世界先进能效水平为目标，制定“领跑者”标准和政策，实施工业节能重点工程，加强建筑节能，推行绿色建筑标准保温材料是实现节能目标的关键材料，在工业和建筑中采用良好的保温材料可以起到事倍功半的效果。
同时，2008年以来，国家不断出台《节约能源法》、《循环经济促进法》、《既有居住建筑节能改造技术规程》、《促进绿色建材生产和应用行动方案》等一系列文件，指导节能技术和保温材料的研究、开发和推广应用，提高了建材的安全环保性、可持续性、废弃物回收利用的标准。
目前，保温材料主要分为无机保温材料和有机保温材料，有机保温材料容重小、导热系数低，这是有机保温材料的一大优势，虽然目前常用的无机保温材料在容重和导热系数等性能上不及有机保温材料，但是无机保温材料最大优势是耐高温、不燃。因此，无机保温材料是未来保温行业发展的一个重要方向。但是，相比于有机保温材料，无机保温材料又有着以下缺点：导热系数普遍高于有机保温材料，密度大，成本高、防水性能差等。于是，如何制备便宜、质轻、导热系数低、防水性能好的A级不燃保温材料便成为了科研工作者的重点。
发明内容
鉴于现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供了一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料及其制备方法，它的密度小，导热系数低，保温效果较好，防水性能好，可循环利用、不产生建筑垃圾，而且成本低廉。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料，包括水(40-80％)、快速渗透剂(0.2-1％)、无机矿物纤维(7-20％)、填料 (4-8％)、纳米材料(2-30％)、粘结剂(0.3-5％)、增强剂(3-10％)、防水剂(7％-15％)、发泡剂(0.02-5％)、稳泡剂(0.02-5％)，以上均为质量百分比。
作为本发明的进一步改进，所述无机矿物纤维为岩棉及其制品、矿渣棉及其制品、硅酸铝棉及其制品中的一种或者两者混合。
作为本发明的进一步改进，所述粘结剂为羧甲基纤维素、乳胶粉中的一种或者二者混合。
作为本发明的进一步改进，所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或者两者混合。
作为本发明的进一步改进，所述稳泡剂为聚乙烯醇、吐温-80、OP-10中的一种或者两种混合。
作为本发明的进一步改进，所述防水剂为有机硅防水剂。
作为本发明的进一步改进，所述增强剂为碳酸氢钠、六偏磷酸钠、水泥、水玻璃、硅溶胶、磷酸铝盐中的一种或者多种材料混合。
作为本发明的进一步改进，所述填料为硅藻土、珍珠岩、高岭土中的一种或者多种混合。
作为本发明的进一步改进，所述纳米填料为纳米氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、石墨烯中的一种或多种混合。
一种超轻质高强度可循环利用的保温材料的制备方法，浆料制备：将按配方称量好的发泡剂、稳泡剂、粘结剂、防水剂先溶于水，再加入无机矿物纤维，搅拌将其分散均匀，再将填料加入混合搅拌均匀，最后加入增强剂搅拌均匀；定型：将制备好的浆料倒入一定尺寸的模具中定型；脱模：定型或干燥后将模具拆除；干燥：室温或加热干燥，加热干燥温度为60～180℃；成品：干燥后即可得到超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料成品。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
(1)湿法制备，本发明制备的纳米陶瓷保温材料常温状态为浆料,干燥后为高强度固体，在制备和使用过程中消除粉尘、纤维污染，保障了生产和使用工人健康。
(2)制备中引入发泡剂和稳泡剂，在搅拌过程中浆料内部会产生大量细小的泡沫，干燥后,在保温材料内部形成均匀分布的气孔，不仅提高了保温材料的孔隙率，降低了导热系数和密度，还降低了成本。
(3)制备中引入防水剂，制备出的材料防水性能好，经第三方检测，憎水率达到98％以上。
(4)制备过程中引入增强剂，使材料在干燥后虽然有较大的孔隙率但依然有较高的强度。
(5)本发明的超轻质高强度的保温材料导热系数低(经第三方检测，25℃导热系数为 0.0263W/(m·K)，),已优于目前市面上大部分有机保温材料，强度高，防水性能好，成本低，其不燃性较好,达到GB8624一2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》燃烧性能A级标准。
(6)该产品在应用后，可以回收，重新利用，同时作为原料的硅酸铝棉及其制品、矿渣棉及其制品、岩棉及其制品可以是建筑物产生的垃圾，重新回收利用。
具体实施方式
为了本发明的技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合具体实施例对本发明进行进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用于理解本发明，并不用于限定本发明，本领域普通技术人员在没有做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。
一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料，包括水(40-80％)、快速渗透剂 (0.2-1％)、无机矿物纤维(7-20％)、填料(4-8％)、纳米填料(2-30％)、粘结剂(0.3-5％)、增强剂(3-10％)、防水剂(7％-15％)、发泡剂(0.02-5％)、稳泡剂(0.02-5％)，以上均为质量百分比。
所述无机矿物纤维为岩棉及其制品、矿渣棉及其制品、硅酸铝棉及其制品中的一种或者两者混合。
所述粘结剂为羧甲基纤维素、乳胶粉中的一种或者二者混合。
所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种。
所述稳泡剂为聚乙烯醇、吐温-80、OP-10中的一种或者两种混合。
所述防水剂为有机硅防水剂。
所述增强剂为碳酸氢钠、六偏磷酸钠、水泥、水玻璃、硅溶胶、磷酸铝盐中的一种或者多种材料混合。
所述填料为硅藻土、珍珠岩、高岭土中的一种或者多种混合。
所述纳米填料为纳米氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、石墨烯中的一种或多种混合。
一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料的制备方法，包括，浆料制备：将按配方称量好的发泡剂、稳泡剂、粘结剂、防水剂先溶于水，再加入无机矿物纤维，搅拌将其分散均匀，再将纳米材料、填料加入混合搅拌均匀，最后加入增强剂搅拌均匀；定型：将制备好的浆料倒入一定尺寸的模具中定型；脱模：定型或干燥后将模具拆除；干燥：室温或加热干燥，加热干燥温度为60～180℃；成品：干燥后即可得到超轻质高强度的A级保温材料成品。
实施例1
浆料制备：将羧甲基纤维素(0.35％)、可再生乳胶粉(0.17％)、十二烷基硫酸钠(0.03％)、聚乙烯醇(0.03％)、防水剂(9.7％)先溶于水(67.98％)，搅拌发泡，再加入硅酸铝棉(8.32％)，搅拌将其分散均匀。再将膨胀珍珠岩(2.77％)、纳米氧化铝(2％)加入混合搅拌均匀，最后加入水玻璃(5.20％)搅拌均匀。
定型：将制备好的浆料倒入30*30*3cm的模具中定型。
干燥：定型后将模具拆除，将拆除模具后的胚体放入烘箱中干燥，干燥温度为60℃。
成品：干燥72小时后即可得到尺寸为30*30*3cm超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料成品。
实施例2
浆料制备：将羧甲基纤维素(0.8％)、十二烷基苯磺酸钠(0.1％)、吐温-80(0.03％)、防水剂(5％)先溶于水(48％)，搅拌发泡，再加入矿渣棉(20％)，搅拌将其分散均匀。再将硅藻土(2.95％)、纳米氧化钛(5％)加入混合搅拌均匀，最后加入硅溶胶(18.12％)搅拌均匀。
定型：将制备好的浆料倒入30*30*3cm的模具中定型。
干燥：定型后将模具拆除，将拆除模具后的胚体放入烘箱中干燥，干燥温度为120℃。
成品：干燥48小时后即可得到尺寸为30*30*3cm超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料成品。
实施例3
浆料制备:将可再生乳胶粉(0.17％)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(2％)、聚乙烯醇(0.5％)、防水剂(16％)先溶于水(62％)，搅拌发泡，再加入硅酸铝棉和矿渣棉混合物(12％)，搅拌将其分散均匀。再将硅藻土膨胀珍珠岩(2.52％)、纳米二氧化硅(3.25％)加入混合搅拌均匀，最后加入磷酸铝盐(1.56％)搅拌均匀。
定型：将制备好的浆料倒入30*30*3cm的模具中定型。
干燥：定型后将模具拆除，将拆除模具后的胚体放入烘箱中干燥，干燥温度为180℃。
成品：干燥72小时后即可得到尺寸为30*30*3cm超轻质高强度的纳米陶瓷保温材料成品。
实施例4
浆料制备：将羧甲基纤维素(1.0％)、可再生乳胶粉(0.10％)、十六烷基三甲基溴化铵 (0.03％)、吐温-80(0.03％)、防水剂(5％)先溶于水(63％)，搅拌发泡，再加入岩棉(10％)，搅拌将其分散均匀。再将膨胀珍珠岩(2.77％)、纳米氧化钛(2％)、纳米氧化铝(3％)加入混合搅拌均匀，最后加入水泥(13.07％)搅拌均匀。
定型：将制备好的浆料倒入30*30*3cm的模具中定型。
干燥：定型后将模具拆除，将拆除模具后的胚体置于通风处室温干燥。
成品：干燥5d后即可得到尺寸为30*30*3cm超轻质高强度的纳米陶瓷保温材料成品。
Claims (10)
1.一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料，其特征在于：包括水(40-80％)、快速渗透剂(0.2-1％)、无机矿物纤维(7-20％)、填料(4-8％)、纳米材料(2-30％)、粘结剂(0.3-5％)、增强剂(3-10％)、防水剂(7％-15％)、发泡剂(0.02-5％)、稳泡剂(0.02-5％)，以上均为质量百分比。
2.权利要求1中所述的一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料，其特征在于：所述无机矿物纤维为岩棉及其制品、矿渣棉及其制品、硅酸铝棉及其制品中的一种或者两者混合。
3.权利要求1中所述的一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料，其特征在于：所述粘结剂为羧甲基纤维素、乳胶粉中的一种或者二者混合。
4.权利要求1中所述的一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料，其特征在于：所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种。
5.权利要求1中所述的一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料，其特征在于：所述稳泡剂为聚乙烯醇、吐温-80、OP-10中的一种或者两种混合。
6.权利要求1中所述的一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料，其特征在于：所述防水剂为有机硅防水剂。
7.权利要求1中所述的一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料，其特征在于：所述增强剂为碳酸氢钠、六偏磷酸钠、水泥、水玻璃、硅溶胶、磷酸铝盐中的一种或者多种材料混合。
8.权利要求1中所述的一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料，其特征在于：所述填料为硅藻土、珍珠岩、高岭土中的一种或者多种混合。
9.权利要求1中所述的一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料，其特征在于：所述纳米材料为纳米氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、石墨烯中的一种或多种混合。
10.一种根据权利要求1-9中任一所述的一种超轻质高强度可循环利用的纳米陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于：包括，
浆料制备：将按配方称量好的发泡剂、稳泡剂、粘结剂、防水剂先溶于水，再加入无机矿物纤维，搅拌将其分散均匀，再将填料、纳米材料加入混合搅拌均匀，最后加入增强剂搅拌均匀；
定型：将制备好的浆料倒入一定尺寸的模具中定型；
脱模：定型或干燥后将模具拆除；
干燥：室温或加热干燥，加热干燥温度为60～180℃；
成品：干燥后即可得到超轻质高强度的A级保温材料成品。
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