CN109704806A - 一种建筑工程外墙保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑工程外墙保温材料，包括如下重量份的各原料：水淬矿渣15‑20份，硅酸盐水泥20‑30份，中空球状氧化锆10‑15份，硅微粉5‑10份，玻璃棉10‑20份，陶瓷纤维棉10‑20份，中空陶瓷微珠5‑10份、膨胀土3‑7份、凹凸棒土5‑10份，基于PSS‑联苯基乙烯基硅氧基‑七环戊基取代物的功能助剂5‑10份，发泡剂1‑3份，聚氨酯1‑2份，水25‑35份。本发明还公开了所述建筑工程外墙保温材料的制备方法。本发明公开的建筑工程外墙保温材料综合性能优异，保温效果显著，阻燃性、隔热性和凝固性强。

Description

一种建筑工程外墙保温材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑工程材料技术领域，涉及一种保温材料，尤其涉及一种建筑工程外墙保温材料及其制备方法。

背景技术

随着现代工业技术的发展日益成熟，自然资源被大量消耗，能源供给已经出现危机，全世界都关注能源问题。建筑工程外墙保温隔热问题更是成为了业内研究者们关注的焦点。而目前使用的各种建筑工程外墙保温材料在各种性能上均不够理想，尤其是在保温、耐酸碱、耐候性等方面不能满足人们的需要。如何提高建筑工程外墙材料的综合性能是当前业界亟待解决的问题。

目前，我国建筑外墙保温所用材料主要为用苯板、聚氨酯发泡材料等有机保温材料，以及岩棉板、玻璃棉等无机保温材料。其中，苯板最便宜，但其保温效果一般，使用过程中会发生吸水、变形等问题；聚氨酯发泡材料的保温性能要高于苯板，尤其聚氨酯发泡材料的导热系数远低于苯板，但聚氨酯发泡材料的价格要明显高于苯板。这些有机保温材料的主要缺点是易燃、易滴熔，燃烧烟雾大、毒性大，燃烧能产生氰化氢气体，一旦发生火灾对人体毒害性极大，且保温效果不好，在使用过程中具有耐热性和耐老化性能差等缺点。无机保温材料具有防火防冻、耐老化以及低廉的价格等特点，但保温热效率差。

公开号CN 104556843 A的中国专利，公开了一种防火保温材料，该保温材料是以白漂珠、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。

因此，开发一种综合性能优异，保温效果显著，阻燃性、隔热性和凝固性强的建筑工程外墙保温材料符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进节能材料行业的发展具有非常重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种建筑工程外墙保温材料及其制备方法，该制备方法简单易行，原料易得，制备成本低廉，适合规模化生产；制备得到的建筑工程外墙保温材料综合性能优异，保温效果显著，阻燃性、隔热性和凝固性强。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种建筑工程外墙保温材料，包括如下重量份的各原料：水淬矿渣15-20份，硅酸盐水泥20-30份，中空球状氧化锆10-15份，硅微粉5-10份，玻璃棉10-20份，陶瓷纤维棉10-20份，中空陶瓷微珠5-10份、膨胀土3-7份、凹凸棒土5-10份，基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂5-10份，发泡剂1-3份，聚氨酯1-2份，水25-35份。

进一步地，所述发泡剂选自十二烷基二甲基氧化胺、N-十二烷基乙醇胺、双氧水、松香皂中的一种或几种。

进一步地，所述中空球状氧化锆的制备方法，包括如下步骤：将锆酸四丁酯分散在醇溶剂中，搅拌，得到锆酸四丁酯的醇悬浮液，然后转移至反应釜中，在190-210℃下反应4-8小时，冷却至室温后，离心洗涤，烘干，高温煅烧，后获得中空球状氧化锆。

优选地，所述锆酸四丁酯、醇溶剂的质量比为1:(20-30)；所述醇溶剂选自乙醇、异丙醇、乙二醇中的至少一种。

优选地，所述搅拌的速度为500-800rpm，时间为2-4小时。

优选地，所述烘干是指在真空干燥箱70-90℃下干燥12-15小时。

优选地，所述高温煅烧是指在550-700℃下煅烧3-5小时。

进一步地，所述基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂的制备方法，包括如下步骤：

Ⅰ将PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物、全氟苯基甲基丙烯酸酯、头孢克肟、1-乙烯基-3-丁基咪唑氯盐、引发剂溶于高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围70-80℃下搅拌反应4-6小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物3-5次，再置于真空干燥箱中85-90℃下干燥至恒重，得到共聚物；

Ⅱ将经过步骤Ⅰ制备得到的共聚物、硅酸钠加入到水中，在50-60℃下搅拌10-12小时，后取出共聚物，并用水洗3-5次，得到基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂。

优选地，步骤Ⅰ中所述PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物、全氟苯基甲基丙烯酸酯、头孢克肟、1-乙烯基-3-丁基咪唑氯盐、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:0.5:1:0.5:(0.01-0.03):(10-15)。

优选地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种。

优选地，步骤Ⅱ中所述共聚物、硅酸钠、水的质量比为1:0.3:(10-20)。

进一步地，所述建筑工程外墙保温材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将各原料加入到搅拌机中，在55℃-65℃下搅拌反应25-35分钟，再将制备反应完成的混合浆料浇注到特定模具中进行成型，成型完成后按要求切割成需要的尺寸即可。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

(1)本发明提供的建筑工程外墙保温材料，制备方法简单易行，原料易得，制备成本低廉，对设备依赖性小，适合规模化生产，具有较好的推广应用价值。

(2)本发明提供的建筑工程外墙保温材料，克服传统有机保温材料易燃、易滴熔，燃烧烟雾大、毒性大，燃烧能产生氰化氢气体，一旦发生火灾对人体毒害性极大，且保温效果不好，在使用过程中具有耐热性和耐老化性能差等缺点，也克服了传统无机保温材料保温热效率差的缺陷，具有综合性能优异，保温效果显著，阻燃性、隔热性和凝固性强的优点。

(3)本发明提供的建筑工程外墙保温材料，添加水淬矿渣，对工业废弃物料进行回收利用，有利于节能减少环境污染，降低产品成品，另外，其能有效提高保温材料的阻燃防火性能和保温效果。

(4)本发明提供的建筑工程外墙保温材料，同时添加中空球状氧化锆，硅微粉，玻璃棉，陶瓷纤维棉，中空陶瓷微珠，膨胀土，凹凸棒土，协同作用，使得保温材料保温隔热效果好，性能稳定粘接牢靠，界面拉毛均匀，涂抹干燥后与墙体形成致密性接触，无冷桥热桥产生，不与墙体发生化学反应，强度高，且不变形、不开裂、不空鼓、不脱落，冬季不结霜，夏季不反潮，有效提高了外墙保温材料的安全性和耐久性。

(5)本发明提供的建筑工程外墙保温材料，添加基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂，这种结构的助剂能赋予材料优异的阻燃性，机械力学性能，耐热性和保温隔热性，其粘结力强，使得保温材料结构更紧凑，综合性能更好。

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明下述实施例中功能助剂的原料来自于摩贝(上海)生物科技有限公司，其余原料可在市场随意采购得到。

实施例1

一种建筑工程外墙保温材料，包括如下重量份的各原料：水淬矿渣15份，硅酸盐水泥20份，中空球状氧化锆10份，硅微粉5份，玻璃棉10份，陶瓷纤维棉10份，中空陶瓷微珠5份、膨胀土3份、凹凸棒土5份，基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂5份，十二烷基二甲基氧化胺1份，聚氨酯1份，水25份。

所述中空球状氧化锆的制备方法，包括如下步骤：将锆酸四丁酯100g分散在乙醇2000g中，搅拌，得到锆酸四丁酯的乙醇悬浮液，然后转移至反应釜中，在190℃下反应4小时，冷却至室温后，离心洗涤，烘干，高温煅烧，后获得中空球状氧化锆；所述搅拌的速度为500rpm，时间为2小时；所述烘干是指在真空干燥箱70℃下干燥12小时；所述高温煅烧是指在550℃下煅烧3小时。

所述基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂的制备方法，包括如下步骤：

Ⅰ将PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物10g、全氟苯基甲基丙烯酸酯5g、头孢克肟10g、1-乙烯基-3-丁基咪唑氯盐5g、偶氮二异丁腈0.1g溶于二甲亚砜100g中，在氮气氛围70℃下搅拌反应4小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物3次，再置于真空干燥箱中85℃下干燥至恒重，得到共聚物；

Ⅱ将经过步骤Ⅰ制备得到的共聚物10g、硅酸钠3g加入到水100g中，在50℃下搅拌10小时，后取出共聚物，并用水洗3次，得到基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂。

所述建筑工程外墙保温材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将各原料加入到搅拌机中，在55℃下搅拌反应25分钟，再将制备反应完成的混合浆料浇注到特定模具中进行成型，成型完成后按要求切割成需要的尺寸即可。

实施例2

一种建筑工程外墙保温材料，包括如下重量份的各原料：水淬矿渣17份，硅酸盐水泥23份，中空球状氧化锆12份，硅微粉6份，玻璃棉12份，陶瓷纤维棉12份，中空陶瓷微珠6份、膨胀土4份、凹凸棒土6份，基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂6份，N-十二烷基乙醇胺2份，聚氨酯2份，水27份。

所述中空球状氧化锆的制备方法，包括如下步骤：将锆酸四丁酯100g分散在异丙醇2200g中，搅拌，得到锆酸四丁酯的异丙醇悬浮液，然后转移至反应釜中，在195℃下反应5小时，冷却至室温后，离心洗涤，烘干，高温煅烧，后获得中空球状氧化锆；所述搅拌的速度为600rpm，时间为2.5小时；所述烘干是指在真空干燥箱75℃下干燥13小时；所述高温煅烧是指在600℃下煅烧3.5小时。

所述基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂的制备方法，包括如下步骤：

Ⅰ将PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物10g、全氟苯基甲基丙烯酸酯5g、头孢克肟10g、1-乙烯基-3-丁基咪唑氯盐5g、偶氮二异庚腈0.15g溶于N,N-二甲基甲酰胺110g中，在氦气氛围73℃下搅拌反应4.5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物4次，再置于真空干燥箱中87℃下干燥至恒重，得到共聚物；

Ⅱ将经过步骤Ⅰ制备得到的共聚物10g、硅酸钠3g加入到水115g中，在53℃下搅拌10.5小时，后取出共聚物，并用水洗4次，得到基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂。

所述建筑工程外墙保温材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将各原料加入到搅拌机中，在58℃下搅拌反应27分钟，再将制备反应完成的混合浆料浇注到特定模具中进行成型，成型完成后按要求切割成需要的尺寸即可。

实施例3

一种建筑工程外墙保温材料，包括如下重量份的各原料：水淬矿渣18份，硅酸盐水泥25份，中空球状氧化锆13份，硅微粉8份，玻璃棉16份，陶瓷纤维棉15份，中空陶瓷微珠7份、膨胀土5份、凹凸棒土8份，基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂8份，双氧水3份，聚氨酯1份，水29份。

所述中空球状氧化锆的制备方法，包括如下步骤：将锆酸四丁酯100g分散在乙二醇2550g中，搅拌，得到锆酸四丁酯的乙二醇悬浮液，然后转移至反应釜中，在200℃下反应6小时，冷却至室温后，离心洗涤，烘干，高温煅烧，后获得中空球状氧化锆；所述搅拌的速度为700rpm，时间为3小时；所述烘干是指在真空干燥箱80℃下干燥13.5小时；所述高温煅烧是指在660℃下煅烧4小时。

所述基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂的制备方法，包括如下步骤：

Ⅰ将PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物10g、全氟苯基甲基丙烯酸酯5g、头孢克肟10g、1-乙烯基-3-丁基咪唑氯盐5g、偶氮二异丁腈0.22g溶于N-甲基吡咯烷酮140g中，在氖气氛围76℃下搅拌反应5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物4次，再置于真空干燥箱中88℃下干燥至恒重，得到共聚物；

Ⅱ将经过步骤Ⅰ制备得到的共聚物10g、硅酸钠3g加入到水165g中，在57℃下搅拌11小时，后取出共聚物，并用水洗4次，得到基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂。

所述建筑工程外墙保温材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将各原料加入到搅拌机中，在60℃下搅拌反应30分钟，再将制备反应完成的混合浆料浇注到特定模具中进行成型，成型完成后按要求切割成需要的尺寸即可。

实施例4

一种建筑工程外墙保温材料，包括如下重量份的各原料：水淬矿渣19份，硅酸盐水泥29份，中空球状氧化锆14份，硅微粉9份，玻璃棉19份，陶瓷纤维棉19份，中空陶瓷微珠9份、膨胀土6份、凹凸棒土9份，基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂9份，发泡剂3份，聚氨酯2份，水34份。

所述发泡剂是十二烷基二甲基氧化胺、N-十二烷基乙醇胺、双氧水、松香皂按质量比2:3:1:2混合而成的混合物。

所述中空球状氧化锆的制备方法，包括如下步骤：将锆酸四丁酯100g分散在醇溶剂2900g中，搅拌，得到锆酸四丁酯的醇悬浮液，然后转移至反应釜中，在207℃下反应7小时，冷却至室温后，离心洗涤，烘干，高温煅烧，后获得中空球状氧化锆；所述醇溶剂是乙醇、异丙醇、乙二醇按质量比3:1:2混合而成的混合物；所述搅拌的速度为750rpm，时间为3.5小时；所述烘干是指在真空干燥箱88℃下干燥14.5小时；所述高温煅烧是指在680℃下煅烧4.5小时。

所述基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂的制备方法，包括如下步骤：

Ⅰ将PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物10g、全氟苯基甲基丙烯酸酯5g、头孢克肟10g、1-乙烯基-3-丁基咪唑氯盐5g、引发剂0.28g溶于高沸点溶剂145g中，在氩气氛围79℃下搅拌反应5.8小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物5次，再置于真空干燥箱中89℃下干燥至恒重，得到共聚物；所述引发剂是偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈按质量比3:5混合而成的混合物；所述高沸点溶剂是二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:3:5混合而成的混合物；

Ⅱ将经过步骤Ⅰ制备得到的共聚物10g、硅酸钠3g加入到水195g中，在58℃下搅拌11.8小时，后取出共聚物，并用水洗5次，得到基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂。

所述建筑工程外墙保温材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将各原料加入到搅拌机中，在64℃下搅拌反应34分钟，再将制备反应完成的混合浆料浇注到特定模具中进行成型，成型完成后按要求切割成需要的尺寸即可。

实施例5

一种建筑工程外墙保温材料，包括如下重量份的各原料：水淬矿渣20份，硅酸盐水泥30份，中空球状氧化锆15份，硅微粉10份，玻璃棉20份，陶瓷纤维棉20份，中空陶瓷微珠10份、膨胀土7份、凹凸棒土10份，基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂10份，松香皂3份，聚氨酯2份，水35份。

所述中空球状氧化锆的制备方法，包括如下步骤：将锆酸四丁酯100g分散在乙醇3000g中，搅拌，得到锆酸四丁酯的乙醇悬浮液，然后转移至反应釜中，在210℃下反应8小时，冷却至室温后，离心洗涤，烘干，高温煅烧，后获得中空球状氧化锆；所述搅拌的速度为800rpm，时间为4小时；所述烘干是指在真空干燥箱90℃下干燥15小时；所述高温煅烧是指在700℃下煅烧5小时。

所述基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂的制备方法，包括如下步骤：

Ⅰ将PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物10g、全氟苯基甲基丙烯酸酯5g、头孢克肟10g、1-乙烯基-3-丁基咪唑氯盐5g、偶氮二异庚腈0.3g溶于N-甲基吡咯烷酮150g中，在氮气氛围80℃下搅拌反应6小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物5次，再置于真空干燥箱中90℃下干燥至恒重，得到共聚物；

Ⅱ将经过步骤Ⅰ制备得到的共聚物10g、硅酸钠3g加入到水200g中，在60℃下搅拌12小时，后取出共聚物，并用水洗5次，得到基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂。

所述建筑工程外墙保温材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将各原料加入到搅拌机中，在65℃下搅拌反应35分钟，再将制备反应完成的混合浆料浇注到特定模具中进行成型，成型完成后按要求切割成需要的尺寸即可。

对比例

一种外墙保温材料，按照中国发明专利CN 107777975 A实施例1的配方制成。

对上述实施例1-5以及对比例所得建筑工程外墙保温材料进行测试，测试结果和测试方法见表1。

从表1可以看出，本发明实施例公开的建筑工程外墙保温材料与对比例相比，具有更加优异的机械力学性能和憎水性能，且保温隔热效果更佳。

表1

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种建筑工程外墙保温材料，其特征在于，包括如下重量份的各原料：水淬矿渣15-20份，硅酸盐水泥20-30份，中空球状氧化锆10-15份，硅微粉5-10份，玻璃棉10-20份，陶瓷纤维棉10-20份，中空陶瓷微珠5-10份、膨胀土3-7份、凹凸棒土5-10份，基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂5-10份，发泡剂1-3份，聚氨酯1-2份，水25-35份。

2.根据权利要求1所述的一种建筑工程外墙保温材料，其特征在于，所述发泡剂选自十二烷基二甲基氧化胺、N-十二烷基乙醇胺、双氧水、松香皂中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种建筑工程外墙保温材料，其特征在于，所述中空球状氧化锆的制备方法，包括如下步骤：将锆酸四丁酯分散在醇溶剂中，搅拌，得到锆酸四丁酯的醇悬浮液，然后转移至反应釜中，在190-210℃下反应4-8小时，冷却至室温后，离心洗涤，烘干，高温煅烧，后获得中空球状氧化锆。

4.根据权利要求3所述的一种建筑工程外墙保温材料，其特征在于，所述锆酸四丁酯、醇溶剂的质量比为1:(20-30)；所述醇溶剂选自乙醇、异丙醇、乙二醇中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的一种建筑工程外墙保温材料，其特征在于，所述搅拌的速度为500-800rpm，时间为2-4小时；所述烘干是指在真空干燥箱70-90℃下干燥12-15小时；所述高温煅烧是指在550-700℃下煅烧3-5小时。

6.根据权利要求1所述的一种建筑工程外墙保温材料，其特征在于，所述基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂的制备方法，包括如下步骤：

Ⅰ将PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物、全氟苯基甲基丙烯酸酯、头孢克肟、1-乙烯基-3-丁基咪唑氯盐、引发剂溶于高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围70-80℃下搅拌反应4-6小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤产物3-5次，再置于真空干燥箱中85-90℃下干燥至恒重，得到共聚物；

Ⅱ将经过步骤Ⅰ制备得到的共聚物、硅酸钠加入到水中，在50-60℃下搅拌10-12小时，后取出共聚物，并用水洗3-5次，得到基于PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物的功能助剂。

7.根据权利要求6所述的一种建筑工程外墙保温材料，其特征在于，步骤Ⅰ中所述PSS-联苯基乙烯基硅氧基-七环戊基取代物、全氟苯基甲基丙烯酸酯、头孢克肟、1-乙烯基-3-丁基咪唑氯盐、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:0.5:1:0.5:(0.01-0.03):(10-15)。

8.根据权利要求6所述的一种建筑工程外墙保温材料，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种。

9.根据权利要求6所述的一种建筑工程外墙保温材料，其特征在于，步骤Ⅱ中所述共聚物、硅酸钠、水的质量比为1:0.3:(10-20)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种建筑工程外墙保温材料，其特征在于，所述建筑工程外墙保温材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将各原料加入到搅拌机中，在55℃-65℃下搅拌反应25-35分钟，再将制备反应完成的混合浆料浇注到特定模具中进行成型，成型完成后按要求切割成需要的尺寸即可。