CN109879643B - 保温板原料组合物、速凝保温板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保温板原料组合物、速凝保温板及其制作方法，保温板原料组合物的组分及重量配比为：硅质物70～71.5份、粘结剂15～17份、促凝剂2～6份、聚苯乙烯颗粒5～8份和水20‑60份，其中，所述粘结剂包括氧化钙和/或氢氧化钙。本发明制备的速凝保温板的制作时间缩短了3.5％以上，并且抗拉强度高、弯曲变形小、粘贴后不易脱落(抗拉强度0.2MPa以上、抗压强度0.3MPa以上，弯曲变形6.5mm以上)，兼具有良好保温性能(导热系数在25℃下0.055W/(m·K)以下)，产品的体积吸水率在5.3％以下，防火等级为不燃(不低于A2级)。

Description

保温板原料组合物、速凝保温板及其制作方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种保温板原料组合物、速凝保温板及其制作方法。

背景技术

目前外墙保温所用的保温材料主要分为无机保温材料与有机保温材料两大类，但这些材料普遍存在节能与防火不能兼顾的缺点。有机材料耐热差、易燃烧，而且在燃烧时释放大量热量、产生大量有毒烟气，不仅会加速大火蔓延、而且容易造成被困人员及救援人员伤亡。一旦遇火就会迅速燃烧，并极易产生滴熔的情况，加速或是蔓延。无机材料则存在抗拉强度不高所导致的保温层整体脱落，由此造成人员、财务损失的事故。

目前现有技术中有两种聚苯乙烯改性的保温板，一种是采用发泡酚醛树脂作为连续相混合物和作为分散相的发泡聚苯乙烯颗粒混合，采用加温、加压、发泡、固化后再切割而成，这类板材根据DG/TJ08-2212-2016《热固改性聚苯板保温系统应用技术规程》中的要求，密度要求为35～55kg/m3，导热系数要求小于0.039W/(m·K)，但是其燃烧性只能达到B级(难燃)；另一种保温板采用无机胶凝材料、石墨聚苯乙烯颗粒以及多种添加剂通过混合搅拌、灌模加压成型、自然养护或蒸汽养护等工艺，经切割制成的保温板。根据《无机改性不燃保温板外墙保温系统应用技术标准》其密度要求小于170kg/m³，导热系数小于0.052W/(m·K)，燃烧性能达到A2级，但是此类板材脆性很大，规格尺寸小于1200mm×600mm，否则容易断裂，根据标准要求，其垂直表面的抗拉强度仅需大于0.10MPa，强度要求不高。

保温板的制作需要花费几天的时间，因此时间成本较高，因此需要能够缩短保温板制作用时，而不影响保温板性能的技术方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的保温板制作时间较长的缺陷，提供一种能够速凝的，同时抗拉强度高、弯曲变形小、粘贴后不易脱落(抗拉强度0.2MPa以上、抗压强度0.3MPa以上，弯曲变形6.5mm以上)，兼具有良好保温性能(导热系数在25℃下0.055W/(m·K)以下)，产品的体积吸水率在5.3％以下，防火等级为不燃(不低于A2级)的保温板。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种保温板原料组合物，其组分及重量配比包括：硅质物70～71.5份、粘结剂15～17份、促凝剂2～6份、聚苯乙烯颗粒5～8份和水20-60份，其中，所述粘结剂包括氧化钙和/或氢氧化钙，所述硅质物、所述粘结剂和所述促凝剂的重量之和为M，所述促凝剂的重量在M中的比例为3％～6％。硅质物和粘结剂能够让保温板具备较高的强度和韧性，具体表现为抗拉强度0.2MPa以上、抗压强度0.3MPa以上，弯曲变形6.5mm以上。聚苯乙烯颗粒能够使保温板具备良好的保温性能，具体表现为导热系数在25℃下0.055W/(m·K)以下。硅质物、粘结剂和聚苯乙烯颗粒三者的配合作用能够让保温板具备较低的吸水率和较高的防火等级，具体表现为体积吸水率在5.3％以下，防火等级不低于A2级。

优选地，所述促凝剂的重量在M中的比例为5％～6％。

优选地，所述促凝剂包括氯盐、碳酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐的一种或多种。

优选地，所述氯盐包括氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝和三氯化铁的一种或多种。

优选地，所述碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾和碳酸锂的一种或多种。

优选地，所述保温板原料组合物还包括添加剂。所述添加剂包括减水剂、防水剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚、石墨和发泡剂中的一种或多种。添加剂能够使保温板的性能进一步提升，在一个或多个实施例中，添加一定量的减水剂和纤维素醚能够使弯曲变形达到7mm以上。

优选地，所述硅质物包括活性硅微粉、微硅粉、粉煤灰、矿渣微粉、石英粉、高岭土、膨润土、水玻璃和硅藻土中的一种或多种。常规的硅质物中，只要能够提供能够与氧化钙和/或氢氧化钙反应的硅元素，都可以被本发明所采用。

优选地，所述聚苯乙烯颗粒还为含有石墨的石墨聚苯乙烯颗粒。石墨等材料的加入，可使混合物初凝时间逐渐缩短，降低混合物流动性，主要作用为提升弯曲性能，增强成品抗压强度与抗弯折强度。同时，降低导热系数增强保温效果。

优选地，所述减水剂的用量为1～2份，较佳地为1～1.5份，更佳地1.4份、1.45份、或1.5份；

优选地，所述纤维素醚的用量为1～5份，较佳地为2～4份，更佳地2份、3份、或4份。

优选地，所述硅质物的用量为70～70.5份；

优选地，所述粘结剂的用量为15～16份；

优选地，所述聚苯乙烯颗粒的用量为7～8份；

优选地，所述水的用量为20～30份。

优选地，所述硅质物的用量为70.07～70.52份；

优选地，所述粘结剂的用量为15.47～15.92份；

优选地，所述促凝剂的用量为4.5～5.5份；

优选地，所述聚苯乙烯颗粒的用量为7～7.5份；

优选地，所述水的用量为25～30份。

优选地，所述硅质物的用量为70.07份或70.52份；

优选地，所述粘结剂的用量为15.47份或15.92份；

优选地，所述促凝剂的用量为4.55或5.46份；

优选地，所述聚苯乙烯颗粒的用量为7.25份；

优选地，所述水的用量为29份。

优选地，所述保温板原料组合物包括以下重量份数的组分：所述硅质物70～70.5份、所述粘结剂15～16份、所述促凝剂4～6份、所述聚苯乙烯颗粒5～8份、所述水20～30份、所述纤维素醚2～4份和所述减水剂1～1.5份。

一种速凝保温板的制作方法，该制作方法采用的的原料为上述的保温板原料组合物，所述制作方法包括下述方式I或方式II：

方式I：在模具内，将预混合后的保温板原料组合物加压，加温，固化成型即可；

方式II：在模具内，将预混合后的保温板原料组合物先加压、保持压力后，再加温，固化成型即可。

优选地，方式I或方式II中，所述预混合的操作按下述步骤进行：在10-30℃下，将发泡后的聚苯乙烯颗粒与所述原料组合物的剩余物料混合均匀即可；

优选地，方式I或方式II中，所述加压后的压力为0.3MPa-235MPa；优选地，加压后的压力为0.3MPa-5MPa。

优选地，方式I或方式II中，所述加温时，加热装置的设定温度为100-150℃。优选地，加热装置的设定温度为110-130℃。

优选地，所述发泡后的聚苯乙烯颗粒通过下述步骤制得：在100-120℃下加热所述聚苯乙烯颗粒，使其膨胀体积增加，即得；

优选地，方式I或方式II中，加热装置的加热时间为35分钟以上。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：本发明制备的速凝保温板的制作时间缩短了3.5％以上，并且抗拉强度高、弯曲变形小、粘贴后不易脱落(抗拉强度0.2MPa以上、抗压强度0.3MPa以上，弯曲变形6.5mm以上)，兼具有良好保温性能(导热系数在25℃下0.055W/(m·K)以下)，产品的体积吸水率在5.3％以下，防火等级为不燃(不低于A2级)。

附图说明

图1为本发明实施例1-4的速凝保温板的制作工艺流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

本发明各个实施例和对比例可以使用的材料具体说明如下：

微硅粉：1250目(又称硅灰)，购自上海维特锐实业发展有限公司

石英粉：600目(又称硅微粉)，购自湖州华天微粉厂

水泥：525#，购自上海协庆实业有限公司

粉煤灰：C类高钙灰，购自上海市商品粉煤灰产品有限公司

硅酸钠：又称水玻璃，购自宜城晶瑞新材料有限公司

氟硅酸钠：购自宜城晶瑞新材料有限公司

减水剂：HF缓凝高效减水剂，购自上海东大化工有限公司

促凝剂：砼速凝剂J85，购自济南顺鑫化工有限公司

可再分散乳胶粉：购自广东龙湖科技股份有限公司

纤维素醚：购自欧锦化工

增强纤维：短切玻璃纤维，购自欧锦化工

石墨：购自辽阳兴旺石墨制品有限公司

氧化钙：又称生石灰，购自太仓市东方冶金石灰制品厂

发泡剂：碳酸盐或碳酸钙，购自广州江盐化工有限公司

憎水剂：有机硅憎水剂，购自上海仙邦化工有限公司

轻烧氧化镁：重制，购自山东九重化工

七水硫酸镁：购自山东九重化工

聚苯乙烯颗粒：购自无锡兴达泡塑新材料股份有限公司

实施例1-4和对比例1-4的保温板的原料组合物及用量见下表1。

表1

注：表1中的数据全都除以10即得份数值，其中每一份代表10Kg，表1仅仅为具体的实施例，本领域技术人员可以根据实际情况适当选择每一份数代表的重量值。促凝剂添加比例的含义是促凝剂占硅质物、粘结剂和促凝剂三者总和的重量百分比。J85指的是砼速凝剂J85，购自济南顺鑫化工有限公司。

实施例1-4和对比例1-4的速凝保温板的制备方法如下。

如图1所示，首先，通过加热，使聚苯乙烯颗粒膨胀体积增加，得一次发泡的聚苯乙烯颗粒。通过设定蒸汽压力，使其密度发生相应的变化，从而达到所需密度要求。蒸汽压力设定为0.2MPa，温度设定100℃，时间设定为30秒，保压10秒，减压3秒。

然后，在10-30℃下将水、微硅粉、氧化钙、纤维素醚、促凝剂以及减水剂混合搅拌均匀(搅拌时间根据温度变化进行相应调整，搅拌机转速设定为300转/分钟)，使其全部搅拌均匀成为预拌胶凝材料。

接着，在搅拌缸中加入一次发泡的聚苯乙烯颗粒，开动搅拌机后放入预拌凝胶材料进行混合搅拌，充分使其均匀混合。经过多次反复试验，搅拌转速需设定在100转/分钟，搅拌5分钟，转速过快或搅拌时间过长会使聚苯乙烯颗粒收缩、变形。另可根据客户需求的容重调整所加入的聚苯乙烯材料容重。

再将搅拌后的混合物(含有一次发泡的聚苯乙烯颗粒)输入模具内(模具垂直高度可在施压状态下调节，直到达到设定的高度，模具内垫1mm厚玻璃纸，便于后期脱模)，由于材料加热加压后会产生一定比例收缩，经过多次试验后发现，按产品厚度5cm为例，料位计的高度需调整到6-9cm，收缩比例为10-45％。原料组合物内部压力维持在0.3MPa以上。且为保证混合物输入模具过程中避免不均匀现象产生，传动速度应设定在1分钟1m的比例为最佳。

当模具进入压平台前，将油温机温度设定为100-150℃之间进行压平台预热。当温度达到设定值后将模具推入，加压35分钟以上成型后让其自然冷却出模。在加温加压过程中，聚苯乙烯颗粒在模具中进行二次发泡，使得密实度进一步提高，抗拉强度也得到提高。

最后，对出模后的产品进行养护室养护，养护室需干燥、通风，养护时间一般在5-10天左右，根据温度、湿度而定。

效果实施例

针对上述实施例1-4和对比例1-4制得的样品进行性能检测。检测标准如下：根据GB/T 5486—2008《无机硬质绝热制品试验方法》测试抗压强度，根据GB/T 29906-2013《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》测试垂直于板面的抗拉强度，根据GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》测试燃烧性能级别，根据GB/T 10801.1《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》测试弯曲变形，根据GB/T 1034-2008《塑料吸水性的测定》测试体积吸水率。检测结果见下表2。

表2

结合表1和表2中的数据可以得出，通过在速凝保温板的原料组合物中添加促凝剂，在不明显改变保温板产品质量的前提条件下，进一步缩短产品制作时间，提高经济效率。实施例1-4中，促凝剂3～6％的添加量是能够使保温板达到基本要求的，即能够使制作时间缩短3.5％以上，同时能够保持保温板的原有性能，较优的添加比例为5～6％，使得制作时间缩短12.5％以上。对比例2和3中，1％与2％的添加量优化效果不明显。对比例4中7％的添加量导致抗压、抗拉与导热三项指标出现了明显降低，不符合基本要求。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种保温板原料组合物，其特征在于，其组分及重量配比为：硅质物70~71.5份、粘结剂15~17份、促凝剂2~6份、聚苯乙烯颗粒5~8份和水20-60份，其中，所述粘结剂为氧化钙和/或氢氧化钙，所述硅质物、所述粘结剂和所述促凝剂的重量之和为M，所述促凝剂的重量在M中的比例为3%~6%；

所述硅质物为活性硅微粉、微硅粉、矿渣微粉、粉煤灰、石英粉、高岭土、膨润土、水玻璃和硅藻土中的一种或多种。

2.一种保温板原料组合物，其特征在于，其组分为：硅质物、粘结剂、促凝剂、聚苯乙烯颗粒、水和添加剂；

其中，所述粘结剂为氧化钙和/或氢氧化钙，所述硅质物、所述粘结剂和所述促凝剂的重量之和为M，所述促凝剂的重量在M中的比例为3%~6%；

所述硅质物为活性硅微粉、微硅粉、矿渣微粉、粉煤灰、石英粉、高岭土、膨润土、水玻璃和硅藻土中的一种或多种；

所述添加剂为减水剂、防水剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚、石墨和发泡剂中的一种或多种；

硅质物70~71.5份、粘结剂15~17份、促凝剂2~6份、聚苯乙烯颗粒5~8份、水20-60份。

3.如权利要求2所述的保温板原料组合物，其特征在于，所述减水剂的用量为1~2份；

和/或，所述纤维素醚的用量为1~5份。

4.如权利要求3所述的保温板原料组合物，其特征在于，所述减水剂的用量为1~1.5份。

5.如权利要求4所述的保温板原料组合物，其特征在于，所述减水剂的用量为1.4份、1.45份、或1.5份。

6.如权利要求3所述的保温板原料组合物，其特征在于，所述纤维素醚的用量为2~4份。

7.如权利要求6所述的保温板原料组合物，其特征在于，所述纤维素醚的用量为2份、3份、或4份。

8.如权利要求1或2所述的保温板原料组合物，其特征在于，所述硅质物的用量为70~70.5份；

和/或，所述粘结剂的用量为15~16份；

和/或，所述促凝剂的用量为4~6份；

和/或，所述聚苯乙烯颗粒的用量为7~8份；

和/或，所述水的用量为20~30份。

9.如权利要求1或2所述的保温板原料组合物，其特征在于，所述促凝剂的重量在M中的比例为5%~6%；

和/或，所述促凝剂包括氯盐、碳酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐的一种或多种；

所述氯盐包括氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝和三氯化铁的一种或多种；

所述碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾和碳酸锂的一种或多种；

和/或，所述聚苯乙烯颗粒还为含有石墨的石墨聚苯乙烯颗粒。

10.如权利要求1或2所述的保温板原料组合物，其特征在于，所述硅质物的用量为70.07~70.52份；

和/或，所述粘结剂的用量为15.47~15.92份；

和/或，所述促凝剂的用量为4.5~5.5份；

和/或，所述聚苯乙烯颗粒的用量为7~7.5份；

和/或，所述水的用量为25~30份。

11.如权利要求1或2所述的保温板原料组合物，其特征在于，所述硅质物的用量为70.07~70.52份；

所述粘结剂的用量为15.47~15.92份；

所述促凝剂的用量为4.55~5.46份；

所述聚苯乙烯颗粒的用量为7~7.5份；

所述水的用量为25~30份。

12.如权利要求2所述的保温板原料组合物，其特征在于，所述原料组合物由以下重量份数的组分组成：所述硅质物70~70.5份、粘结剂15~16份、所述促凝剂4~6份、所述聚苯乙烯颗粒5~8份、所述水20~30份、纤维素醚2~4份和减水剂1~1.5份。

13.一种速凝保温板的制作方法，其特征在于，该制作方法采用的原料为如权利要求1~12任一项所述的保温板原料组合物，所述制作方法包括下述方式I或方式II：

方式I：在模具内，将预混合后的保温板原料组合物加压，加温，固化成型即可；

方式II：在模具内，将预混合后的保温板原料组合物先加压、保持压力后，再加温，固化成型即可。

14.如权利要求13所述的速凝保温板的制作方法，其特征在于，方式I或方式II中，所述预混合的操作按下述步骤进行：在常温下，将发泡后的聚苯乙烯颗粒与所述保温板原料组合物的剩余物料混合均匀即可；所述发泡后的聚苯乙烯颗粒通过下述步骤制得：在100-120℃下加热所述聚苯乙烯颗粒，使其膨胀体积增加，即得；

和/或，方式I或方式II中，所述加压后的压力为0.3MPa-235MPa。

15.如权利要求14所述的速凝保温板的制作方法，其特征在于，方式I或方式II中，所述加压后的压力为0.3MPa-5MPa。

16.一种速凝保温板，其特征在于，其采用如权利要求13~15任一项所述的制作方法制成。

17.如权利要求16所述的速凝保温板，其特征在于，方式I或方式II中，所述加温时，加热装置的设定温度为100-150℃。

18.如权利要求17所述的速凝保温板，其特征在于，方式I或方式II中，所述加温时，加热装置的设定温度为110-130℃。

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