CN109694214A - 一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料及其制备方法和应用，其技术方案要点是包括以下重量份数的原料：丙烯酸乳液 70~80份、二氧化硅 8~15份、松蜡树脂 5~10份与乳化剂 1~3份，将丙烯酸乳液、二氧化硅、松蜡树脂与乳化剂进行调配，用作膨胀珍珠岩保温板的粘结材料，本发明的粘结材料具有优异的抗碱性、抗冻融性、抗老化性与防水性、防渗性，同时保温性能提高40%以上，是建筑物外墙保温材料的必备添加剂。

Description

一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料及其制备方法和 应用

技术领域

本发明涉及建筑材料，特别涉及一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料及其制备方法和应用。

背景技术

建筑节能是国家产业政策重点扶持的行业。目前，建筑节能材料主要分为无机保温轻骨料和有机保温轻骨材料，但是由于材料化学性质的特点，不论是无机体系还是有机体系，都无法同时兼顾保温节能性能和消防安全的要求。从保温性能而言，有机材料优于无机材料；从消防安全性能而言，无机保温材料又略胜一筹。近年来，无机保温材料中膨胀珍珠岩以其优良的防火性能，对环境无污染等优势正逐步成为无机外墙保温材料的首选。

目前，现有专利中授权公告号为CN104926260B的中国专利公开了一种无机防火轻集料膨胀珍珠岩保温板及其制备方法，该保温板包括由以下重量份数的原料组成：膨胀珍珠岩 30~41份、聚丙烯纤维 0.9~1.2份、憎水剂 0.6份、防霉剂 0.1~0.4份、水玻璃 44~49份、成膜助剂 8~10份、轻骨料 12~18份、蒸馏水 15~20份、可再分散性乳胶粉 4~8份，制成的保温板密度低，粘结强度和拉伸强度高，耐水性能好，符合现阶段建材保温性能的要求。

水玻璃，俗称泡花碱。在建筑工程领域中是指硅酸钠的水溶液，具有良好的粘结能力。但是，保温板在经过风吹日晒和雨淋后，水玻璃中的盐离子就会从保温板中析出，在保温板表面出现白花花的物质，造成保温板的破损、剥落等，严重影响建筑物外墙的美观。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料，该粘结材料是泡花碱的更新换代产品，解决了水玻璃返碱的缺陷，具有优异的抗碱性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料，包括以下重量份数的原料：丙烯酸乳液70~80份、二氧化硅 8~15份、松蜡树脂 5~10份与乳化剂 1~3份。

通过采用上述技术方案，将丙烯酸乳液、二氧化硅、松蜡树脂与乳化剂进行调配，作为膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料，视为泡花碱粘结剂的更新换代产品。本发明的新型粘结材料具有优异的抗碱性、抗冻融性、抗老化性与防水性、防渗性；将其作为建筑物外墙保温材料的添加剂使用，保温性能提高40%以上。

本发明进一步设置为：所述丙烯酸乳液选用纯丙乳液或者硅丙乳液。

通过采用上述技术方案，纯丙乳液是由多种丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯类以及功能性助剂，通过优化工艺共聚而成的乳液；纯丙乳液无毒性、无腐蚀性、不燃烧，具有粒径细、高光泽、优良的耐候性、抗回粘性；硅丙乳液是将含有不饱和键的有机硅单体与丙烯酸类单体聚合而成，意在将有机硅耐高温性、耐候性、耐化学品性、疏水性、表面能低不易污染性和丙烯酸类树脂的高保色性、柔韧性、附着性结合起来，制备出高耐候、高耐水、抗污染的环保型建筑用乳液及涂料；选用纯丙乳液或者硅丙乳液制备的粘结材料，具有优良的耐热性、耐候性、保光性、抗紫外光性、抗污性与常温自干的特点，高温下不易回粘，低温时弹性良好，不易发生脆性断裂，大大延长了粘结材料的使用寿命。

本发明进一步设置为：所述二氧化硅的粒度为10~12万目。

通过采用上述技术方案，二氧化硅的粒度限定为10~12万目，表明二氧化硅的粒径较小，细度达到纳米级别，将其添加至粘结材料体系内，具有易于分散的特点，同时有利于增加粘结体系的粘稠度，提高该粘结材料的粘性。

本发明进一步设置为：所述松蜡树脂包括如下重量份数的原料：松香树脂 50~60份、石蜡 40~50份与相容剂 1~5份。

通过采用上述技术方案，松香树脂经过高度聚合后，具有较高的软化点、高粘性能和优异的抗氧化性能，并且在液体状态下或在溶液中完全抗结晶，添加至粘结材料体系内，有助于增加体系的粘度、硬度与耐水性，同时还能改变胶粘体系的内聚性能；石蜡是从石油、页岩油或其他沥青矿物油的某些馏出物中提取出来的一种烃类混合物，主要成分是固体烷烃，白色、无味的蜡状固体，在47~64℃熔化，密度为0.9g/cm³，石蜡作为潜热储能材料，具有相变潜热大、固-液相变过程容积变化小，热稳定性好的优点，且无过冷现象，价格低廉；相容剂有助于提高松香树脂与石蜡之间的相容性，松蜡树脂兼具了松香树脂与石蜡的优点，显著提高了粘结体系的粘度、硬度、耐高低温性、热稳定性与抗氧化性。

本发明进一步设置为：所述松蜡树脂的制备方法包括如下步骤：

（1）首先将水加热至近沸腾状态，放入40~50份的石蜡进行搅拌，使得石蜡溶解，其中水与石蜡的质量比为1~2：1；

（2）加入50~60份的松香树脂，在200~300r/min的搅拌下，进行皂化反应；

（3）加入1~5份相容剂，并提高转速至400~500r/min继续搅拌，制得均匀的混合液；

（4）对步骤（3）中均匀的混合液进行加热蒸发，加热时间为45~60min。

通过采用上述技术方案，首先将水加热至近沸腾状态，放入石蜡，待石蜡热溶并均匀分散在水溶液中，然后加入松香树脂与相容剂，进行高速搅拌，待其溶解在水溶液中制得均匀的混合液，然后将混合液加热蒸发，形成松蜡树脂。采用石蜡溶解在热水中的方式，减小了对松香树脂内部结构的破坏，通过该方法有助于松香树脂与石蜡之间更好地结合。

本发明进一步设置为：所述乳化剂选用烷基酚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、琥珀酸酯磺酸盐中的至少一种。

通过采用上述技术方案，烷基酚氧乙烯醚是一种聚氧乙烯型非离子表面活性剂，具有性质稳定、耐酸碱和成本低的优点，在丙烯酸乳液体系中，烷基酚氧乙烯醚作为乳化剂，同时具有良好的润湿、分散、增溶作用；十二烷基磺酸钠是白色结晶或粉末，易溶于热水中、乙醇、石油醚中，属阴离子表面活性剂，具有优异的渗透、洗涤、润湿、去污和乳化作用；琥珀酸酯磺酸盐在水中的溶解度较好，产生渣量少，冻融性好，胶膜耐热且不发黄以及良好的稳定性；选用烷基酚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、琥珀酸酯磺酸盐中至少一种，作为该粘结体系内的乳化剂，将其添加至粘结体系内，使得以丙烯酸乳液为基体制成的粘结材料乳化均匀，并且保持较稳定的层状，有助于增强新型粘结材料的自流平性。

本发明的另一目的在于公开了一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）配料：按照重量份称取以下物料，丙烯酸乳液 70~80份、二氧化硅 8~15份、松蜡树脂 5~10份与乳化剂 1~3份；

（2）向反应容器中投入70~80份的丙烯酸乳液，调节转速为800~1000 r/min，搅拌均匀；

（3）依次加入8~15份的二氧化硅、5~10份的松蜡树脂与1~3份的乳化剂，继续搅拌15~30min即可。

通过采用上述技术方案，向反应容器中投入70~80份的丙烯酸乳液，并依次加入8~15份的二氧化硅、5~10份的松蜡树脂与1~3份的乳化剂，经过高速分散、共混后得到粘结材料，该方法操作简单，对丙烯酸乳液进行改性，有助于提高丙烯酸乳液的抗碱性、抗冻融性、抗老化性与防水性、防渗性以及保温性。

本发明的又一目的在于公开了一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料的应用，该新型粘结材料与水泥基粘结材料、石膏基粘结材料、粉体固化剂粘结材料、氢氧化钙无机凝胶、纳米气凝胶中至少一种进行掺混，用于粘结膨胀珍珠岩形成保温板。

通过采用上述技术方案，本发明提出了该新型粘结材料的新应用，将新型粘结材料掺混水泥基粘结材料、石膏基粘结材料、粉体固化剂粘结材料、氢氧化钙无机胶凝、纳米气凝胶中至少一种制成保温板，具有优异的粘结性能，同时兼具抗碱性、抗冻融性、抗老化性与防水性、防渗性以及保温性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明制备的新型粘结材料具有优异的防水、防渗、抗碱性以及抗冻融、抗老化性，是建筑物外墙保温材料的添加剂，将该粘结材料与水泥基粘结材料、石膏基粘结材料、粉体固化剂粘结材料、氢氧化钙无机凝胶或纳米气凝胶中至少一种进行掺混，相比于现有技术中的保温板，保温性能提高了40%以上；

2、新型粘结材料的配方中，向丙烯酸乳液中添加松蜡树脂、二氧化硅与乳化剂，经高速分散过程对丙烯酸乳液进行改性，形成的粘结材料碱性较低，且粘性、保温性、防水性、抗渗性均有增强，进而增强保温板的抗碱性、防水以及保温性；

3、经本发明制备的松蜡树脂，同时兼具有高粘性、抗氧化性以及耐高低温性，有助于提高粘结材料的粘度、硬度、耐高低温性、热稳定性与抗氧化性。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）预制松蜡树脂：首先将40g的水加热至近沸腾状态，放入40g的石蜡进行搅拌，使得石蜡溶解；然后加入60g的松香树脂，在200r/min的搅拌下，进行皂化反应；再加入1g松节油与1g草酸，并提高转速至400r/min继续搅拌，制得均匀的混合液；最后，对混合液进行加热，加热时间为60min；

（2）配料：丙烯酸乳液 70g、二氧化硅 8g、松蜡树脂 5g与烷基酚氧乙烯醚 1g；

（3）向分散机中投入70g的丙烯酸乳液，调节转速为800r/min，搅拌均匀；

（4）依次加入8g的二氧化硅、5g的松蜡树脂与1g的烷基酚氧乙烯醚，继续搅拌15min即可。

实施例二：

一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）预制松蜡树脂：首先将50g的水加热至近沸腾状态，放入43g的石蜡进行搅拌，使得石蜡溶解；然后加入57g的松香树脂，在200r/min的搅拌下，进行皂化反应；再加入1g松节油与2g草酸，并提高转速至400r/min继续搅拌，制得均匀的混合液；最后，对混合液进行加热，加热时间为60min；

（2）配料：丙烯酸乳液 70g、二氧化硅 10g、松蜡树脂 8g与烷基酚氧乙烯醚 2g；

（3）向分散机中投入70g的丙烯酸乳液，调节转速为800r/min，搅拌均匀；

（4）依次加入10g的二氧化硅、8g的松蜡树脂与2g的烷基酚氧乙烯醚，继续搅拌15min即可。

实施例三：

一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）预制松蜡树脂：首先将60g的水加热至近沸腾状态，放入45g的石蜡进行搅拌，使得石蜡溶解；加入55g的松香树脂，在200r/min的搅拌下，进行皂化反应；加入2g松节油与1g草酸，并提高转速至400r/min继续搅拌，制得均匀的混合液；最后，对混合液进行加热，加热时间为60min；

（2）配料：丙烯酸乳液 75g、二氧化硅 12g、松蜡树脂8g与十二烷基磺酸钠1g；

（3）向分散机中投入75g的丙烯酸乳液，调节转速为800r/min，搅拌均匀；

（4）依次加入12g的二氧化硅、8g的松蜡树脂与1g的十二烷基磺酸钠，继续搅拌15min即可。

实施例四：

一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）预制松蜡树脂：首先将80g的水加热至近沸腾状态，放入48g的石蜡进行搅拌，使得石蜡溶解；加入52g的松香树脂，在200r/min的搅拌下，进行皂化反应；加入2g松节油与1g草酸，并提高转速至400r/min继续搅拌，制得均匀的混合液；最后，对混合液进行加热，加热时间为60min；

（2）配料：丙烯酸乳液 80g、二氧化硅 15g、松蜡树脂8g与琥珀酸酯磺酸盐1g；

（3）向分散机中投入80g的丙烯酸乳液，调节转速为800r/min，搅拌均匀；

（4）依次加入15g的二氧化硅、8g的松蜡树脂与0.5g的烷基酚氧乙烯醚、0.5g十二烷基磺酸钠，继续搅拌15min即可。

实施例五：

一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）预制松蜡树脂：首先将100g的水加热至近沸腾状态，放入50g的石蜡进行搅拌，使得石蜡溶解；加入50g的松香树脂，在200r/min的搅拌下，进行皂化反应；加入2g松节油与1g草酸，并提高转速至400r/min继续搅拌，制得均匀的混合液；最后，对混合液进行加热，加热时间为60min；

（2）配料：丙烯酸乳液 80g、二氧化硅 10g、松蜡树脂10g与琥珀酸酯磺酸盐1g；

（3）向分散机中投入80g的丙烯酸乳液，调节转速为800r/min，搅拌均匀；

（4）依次加入15g的二氧化硅、8g的松蜡树脂与1g的琥珀酸酯磺酸盐，继续搅拌15min即可。

膨胀珍珠岩保温板的制作方法如下：

膨胀珍珠岩选用粒径范围为0.1~0.15mm的细粒径膨胀珍珠岩和2~2.4mm的粗粒径混合形成，其中粗粒径膨胀珍珠岩和细粒径膨胀珍珠岩的重量比为7：1。

（1）混料：将各实施例制备的新型粘结材料与膨胀珍珠岩按照重量比为1：4的比例混合搅拌得到混合料；

（2）成型：将混合料静置10min后装入模具中，然后在6Kpa的压力下以10mm/min的速度模压成型；

（3）烘干：将成型后的膨胀珍珠岩保温板送入烘箱中，调节烘箱温度为80℃，保持加热30min；提高烘箱温度至200℃，保持加热2h；

（4）冷却：将烘干后的膨胀珍珠岩保温板冷却至室温。

对比例：按照上述膨胀珍珠岩保温板的制作方法，将新型粘结材料替换为普通水玻璃粘结剂。

将各实施例制备的新型粘结材料按照上述方法制成膨胀珍珠岩保温板以及对比例提及的保温板送至江苏省建工建材质量检测中心进行检测；

1、外观质量的检测结果如下表所示：（针对裂纹以及缺棱掉角两项指标）

通过上表可知，实施例以及对比例制备的保温板表面无缺棱、掉角现象，表观质量完好。

2、返碱检测：选取实施例四与对比例作为样本，将两个样本放置在相同的测试环境中，测试设备选取烘箱，调节温度在30~35℃放置30天，同时保持通风；调节温度在-20~-15℃放置30天，同时保持通风，60天后观察样本表面质量。

返碱的检测结果如下表所示：

通过上表可知，经高、低温的测试环境后，对比例的保温板表面出现白花花的物质，而实施例四的保温板表面质量完好，解决了现有技术中保温板表面的返碱缺陷，具有优异的抗碱性、耐候性、抗高低温性能。

3、干密度（kg/m³）的检测结果如下表所示：

通过上表可知，实施例制备的保温板经过干密度的检测后，均在标准要求的合格范围内。干密度是指在单位体积中所含的保温材料的重量，所以在合格标准范围内，干密度的数值越大，表明所含有的保温材料越多，保温板的保温性能愈佳，综上所述，实施例四的保温板的保温性能最佳。

4、导热系数的检测结果如下表所示：单位W/（m·K）

通过上表可知，实施例制备的保温板经过导热系数的检测后，均在标准要求的合格范围内。实施例的导热系数均在0.030 W/（m·K）左右，远远小于对比例的导热系数，导热系数越小，则不利于热量的传导，经计算，保温性能提高40%以上。

5、阻燃性的检测结果如下表所示：

通过上表可知，实施例的保温板的阻燃性能符合A级标准，具有优异的防火、阻燃性能；相比于对比例中的B级保温板，防火阻燃性能显著提高。

6、抗拉强度（MPa）的检测结果如下表所示：

通过上表可知，实施例与对比例制备的保温板的抗拉强度均在标准要求的范围内。实施例四的抗拉强度明显优于对比例，表明实施例四粘结材料的粘结性能较高，与膨胀珍珠岩的粘结能力较强，从而保证保温板具有优异的抗拉强度。

7、体积含水率（%）的检测结果如下表所示：

通过上表可知，实施例与对比例制备的保温板的体积含水率均在标准范围之内。体积含水率是单位体积内保温板的含水量。含水量越大，则提高了保温板的热导率，甚至引起保温板的开裂，破坏保温结构。

8、抗冻性（%）的检测结果如下表所示：（包括质量损失率与抗压强度损失率）

通过上表可知，实施例制备的保温板的质量损失率与抗压强度损失率均在标准要求的范围内，而对比例超出了检测标准，本发明的保温板的抗冻融性更好。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料，其特征在于包括以下重量份数的原料：丙烯酸乳液 70~80份、二氧化硅 8~15份、松蜡树脂 5~10份与乳化剂 1~3份。

2.根据权利要求1所述的一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料，其特征在于：所述丙烯酸乳液选用纯丙乳液或者硅丙乳液。

3.根据权利要求1所述的一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料，其特征在于：所述二氧化硅的粒度为10~12万目。

4.根据权利要求1所述的一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料，其特征在于所述松蜡树脂包括如下重量份数的原料：松香树脂 50~60份、石蜡 40~50份与相容剂 1~5份。

5.根据权利要求4所述的一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料，其特征在于所述松蜡树脂的制备方法包括如下步骤：

（1）首先将水加热至近沸腾状态，放入40~50份的石蜡进行搅拌，使得石蜡溶解，其中水与石蜡的质量比为1~2：1；

（2）加入50~60份的松香树脂，在200~300r/min的搅拌下，进行皂化反应；

（3）加入1~5份相容剂，并提高转速至400~500r/min继续搅拌，制得均匀的混合液；

（4）对步骤（3）中均匀的混合液进行加热蒸发，加热时间为45~60min。

6.根据权利要求1所述的一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料，其特征在于：所述乳化剂选用烷基酚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、琥珀酸酯磺酸盐中的一种或两种。

7.一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）配料：按照重量份称取以下物料，丙烯酸乳液 70~80份、二氧化硅 8~15份、松蜡树脂 5~10份与乳化剂 1~3份；

（2）向反应容器中投入70~80份的丙烯酸乳液，调节转速为800~1000 r/min，搅拌均匀；

（3）依次加入8~15份的二氧化硅、5~10份的松蜡树脂与1~3份的乳化剂，继续搅拌15~30min即可。

8.一种用于膨胀珍珠岩保温板的新型粘结材料的应用，其特征在于：该新型粘结材料与水泥基粘结材料、石膏基粘结材料、粉体固化剂粘结材料、氢氧化钙无机凝胶、纳米气凝胶中至少一种进行掺混，用于粘结膨胀珍珠岩形成保温板。