CN110078532A - 具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料及其制备方法 - Google Patents

具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料及其制备方法，按重量百分数计，该具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的原料包括以下组分：发泡聚苯乙烯轻骨料：9.5％‑15.5％，三乙醇胺：4.6％‑6.5％，乙烯‑醋酸乙烯酯：3.7％‑6.4％，聚乙烯醇：3.7％‑5.4％，胶结料：68％‑77％。本发明的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料以三乙醇胺、乙烯‑醋酸乙烯酯和聚乙烯醇组成的乳液为表面改性剂，将其喷洒在发泡聚苯乙烯轻骨料的表面，对发泡聚苯乙烯轻骨料的表面进行改性，使其表面由憎水性变为亲水性，大大改善了其与无机胶凝材料的粘结性能，从而避免其在搅拌过程中出现上浮和分层现象，使其在水泥浆体中能够均匀分布，进而大大提高了其和易性以及力学性能。

Description

具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料及其制备方法
技术领域
本发明涉及墙体材料技术领域，特别涉及一种具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料及其制备方法。
背景技术
在建筑节能方面，据统计分析，我国每年约有36％的能源消耗用于室内取暖或降温。随着对建筑物保温隔热性能要求的提高，各种保温材料运用而生，当前的保温材料主要以聚苯乙烯泡沫材料为主，其占现有保温材料用量的的99％，例如发泡聚苯乙烯轻骨料水泥轻质内墙隔板。但是，目前所生产的发泡聚苯乙烯轻骨料为憎水性，无机胶凝材料对其不湿润。在新拌水泥过程中，由于发泡聚苯乙烯轻骨料与水泥界面粘结强度差，且容重很小，所以在搅拌过程中很容易造成发泡聚苯乙烯轻骨料“上浮”，从而导致发泡聚苯乙烯轻骨料与水泥产生分层，致使保水性下降，严重影响其和易性与施工性能。此外由于发泡聚苯乙烯轻骨料的弹性模量很小，其还存在收缩变形大和抗压强度低等问题。
因此，开发一种与水泥界面粘结强度好、在水泥浆体中不易上浮和分层，且具有较高力学性能的发泡聚苯乙烯轻骨料具有十分重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，以解决现有发泡聚苯乙烯轻骨料与水泥界面粘结强度差、在水泥浆体中易上浮和分层，且力学性能低的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，按重量百分数计，所述具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的原料包括以下组分：
发泡聚苯乙烯轻骨料：9.5％-15.5％，
三乙醇胺：4.6％-6.5％，
乙烯-醋酸乙烯酯：3.7％-6.4％，
聚乙烯醇：3.7％-5.4％，
胶结料：68％-77％。
可选地，按重量百分数计，所述具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的原料还包括：
减水剂：0.14％-0.24％。
可选地，所述减水剂为聚羧酸系减水剂、聚酰胺系减水剂、萘系减水剂中的一种。
可选地，按重量百分数计，所述具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的原料还包括：
保水剂：0.11％-0.2％。
可选地，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，羟乙基纤维素醚、羧甲基纤维素醚中的一种。
可选地，所述发泡聚苯乙烯轻骨料是由聚苯乙烯树脂加入发泡剂发泡而成，且所述发泡聚苯乙烯轻骨料的粒径为3-5mm。
可选地，所述乙烯-醋酸乙烯酯的固体含量为60％，pH值为7-8。
可选地，所述胶结料由45％-55％(重量)水泥、35％-45％(重量)粉煤灰和5％-15％(重量)硅灰组成。
可选地，所述水泥为42.5级硫铝酸盐水泥；所述粉煤灰为Ι级粉煤灰，且所述粉煤灰中A12O3+SiO2+Fe2O3的总含量为88.92％；所述硅灰的粒径为0.1-0.3μm。
本发明的第二目的在于提供一种制备上述具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的方法，该制备方法，包括以下步骤：
1)将所述三乙醇胺、所述乙烯-醋酸乙烯酯和所述聚乙烯醇混合均匀，得到表面改性剂A；
2)将所述表面改性剂A喷洒在所述发泡聚苯乙烯轻骨料的表面，搅拌，待所述发泡聚苯乙烯轻骨料的表面完全润湿，加入胶结料和15％-25％(重量)水，继续搅拌，然后，密封陈化，得到具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料。
相对于现有技术，本发明所述的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料具有以下优势：
1、本发明的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料以三乙醇胺、乙烯-醋酸乙烯酯和聚乙烯醇组成的乳液为表面改性剂，将其喷洒在发泡聚苯乙烯轻骨料的表面，对发泡聚苯乙烯轻骨料的表面进行改性，使其表面由憎水性变为亲水性，大大改善了其与无机胶凝材料(胶结料)的粘结性能，从而避免其在搅拌过程中出现上浮和分层现象，使其在水泥浆体中能够均匀分布，进而大大提高了其和易性以及力学性能。
2、本发明的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料中减水剂的掺入可减少核壳结构中壳层的需水量和自由水的含量，同时可进一步提高体系的后期机械强度、减少收缩，而保水剂的掺入，可保证体系内水分的有效固化，有利于泌水现象消失，进一步改善体系和易性，而且保水剂的掺入可使发泡聚苯乙烯轻骨料表面平整不易龟裂，同时更进一步提高后期机械强度。另外，本发明在胶结料中加入少量的硅灰，其可与水泥和粉煤灰形成C-S-H凝胶，促进水化，能够还进一步提高体系的早期强度与后期耐水性。
3、本发明具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的制备方法简单，制备条件温和，易于工业化生产，且制备过程中采用陈化方式进行处理，有利于进一步提高其力学性能。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，按重量百分数计，具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的原料包括以下组分：
发泡聚苯乙烯轻骨料：15.5％，三乙醇胺：4.6％，乙烯-醋酸乙烯酯：4％，聚乙烯醇：5.4％，胶结料：70％，聚羧酸系减水剂：0.18％，羟丙基甲基纤维素醚：0.17％。其中，胶结料由水泥、粉煤灰和硅灰组成，胶结料中的水泥为42.5级硫铝酸盐水泥，且该水泥在胶结料中占45％；胶结料中的粉煤灰为Ι级粉煤灰，该粉煤灰中A12O3+SiO2+Fe2O3的总含量为88.92％，且该粉煤灰在胶结料中占45％；胶结料中的硅灰的粒径为0.2μm，且该硅灰在胶结料中占10％。
而且，在本实施例中发泡聚苯乙烯轻骨料是由聚苯乙烯树脂加入发泡剂发泡而成，且发泡聚苯乙烯轻骨料的粒径为3mm；乙烯-醋酸乙烯酯的固体含量为60％，pH值为7-8。
上述具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料具体通过以下方法制得：
1)按照上述原料配比，将三乙醇胺、乙烯-醋酸乙烯酯和聚乙烯醇混合，并搅拌均匀，得到表面改性剂A；
2)将表面改性剂A喷洒在不断翻动的发泡聚苯乙烯轻骨料的表面，均匀搅拌90s，待发泡聚苯乙烯轻骨料的表面完全润湿，放入成球机，并加入胶结料和15％(重量)的水，其中，15％(重量)的水是指水的用量为胶结料的用量的15％，搅拌60s，然后密封陈化48h，得到具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料。
对本实施例的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的性能进行测试。
经测试可知，本实施例的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的露白率≤12％；单颗荷载≥368N；筒压强度≥2.1MPa；1h吸水率≤10.8％。
实施例2
一种具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，按重量百分数计，具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的原料包括以下组分：
发泡聚苯乙烯轻骨料：12％，三乙醇胺：5％，乙烯-醋酸乙烯酯：6.4％，聚乙烯醇：3.7％，胶结料：73％，萘系减水剂：0.22％，羟乙基纤维素醚：0.13％。其中，胶结料由水泥、粉煤灰和硅灰组成，胶结料中的水泥为42.5级硫铝酸盐水泥，且该水泥在胶结料中占55％；胶结料中的粉煤灰为Ι级粉煤灰，该粉煤灰中A12O3+SiO2+Fe2O3的总含量为88.92％，且该粉煤灰在胶结料中占40％；胶结料中的硅灰的粒径为0.1μm，且该硅灰在胶结料中占5％。
而且，在本实施例中发泡聚苯乙烯轻骨料是由聚苯乙烯树脂加入发泡剂发泡而成，且发泡聚苯乙烯轻骨料的粒径为4mm；乙烯-醋酸乙烯酯的固体含量为60％，pH值为7-8。
上述具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料具体通过以下方法制得：
1)按照上述原料配比，将三乙醇胺、乙烯-醋酸乙烯酯和聚乙烯醇混合，并搅拌均匀，得到表面改性剂A；
2)将表面改性剂A喷洒在不断翻动的发泡聚苯乙烯轻骨料的表面，均匀搅拌90s，待发泡聚苯乙烯轻骨料的表面完全润湿，放入成球机，并加入胶结料和20％(重量)的水，其中，20％(重量)的水是指水的用量为胶结料的用量的20％，搅拌60s，然后密封陈化48h，得到具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料。
对本实施例的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的性能进行测试。
经测试可知，本实施例的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的露白率≤10％；单颗荷载≥385N；筒压强度≥3.0MPa；1h吸水率≤9.1％。
实施例3
一种具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，按重量百分数计，具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的原料包括以下组分：
发泡聚苯乙烯轻骨料：9.5％，三乙醇胺：5.1％，乙烯-醋酸乙烯酯：6.2％，聚乙烯醇：5.4％，胶结料：77％，聚酰胺系减水剂：0.2％，羧甲基纤维素醚：0.2％。其中，胶结料由水泥、粉煤灰和硅灰组成，胶结料中的水泥为42.5级硫铝酸盐水泥，且该水泥在胶结料中占50％；胶结料中的粉煤灰为Ι级粉煤灰，该粉煤灰中A12O3+SiO2+Fe2O3的总含量为88.92％，且该粉煤灰在胶结料中占35％；胶结料中的硅灰的粒径为0.3μm，且该硅灰在胶结料中占15％。
而且，在本实施例中发泡聚苯乙烯轻骨料是由聚苯乙烯树脂加入发泡剂发泡而成，且发泡聚苯乙烯轻骨料的粒径为5mm；乙烯-醋酸乙烯酯的固体含量为60％，pH值为7-8。
上述具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料具体通过以下方法制得：
1)按照上述原料配比，将三乙醇胺、乙烯-醋酸乙烯酯和聚乙烯醇混合，并搅拌均匀，得到表面改性剂A；
2)将表面改性剂A喷洒在不断翻动的发泡聚苯乙烯轻骨料的表面，均匀搅拌90s，待发泡聚苯乙烯轻骨料的表面完全润湿，放入成球机，并加入胶结料和25％(重量)的水，其中，25％(重量)的水是指水的用量为胶结料的用量的25％，搅拌60s，然后密封陈化48h，得到具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料。
对本实施例的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的性能进行测试。
经测试可知，本实施例的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的露白率≤5％；单颗荷载≥415N；筒压强度≥3.7MPa；1h吸水率≤7.6％。
以上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)

1.一种具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，其特征在于，按重量百分数计，所述具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的原料包括以下组分：
发泡聚苯乙烯轻骨料：9.5％-15.5％，
三乙醇胺：4.6％-6.5％，
乙烯-醋酸乙烯酯：3.7％-6.4％，
聚乙烯醇：3.7％-5.4％，
胶结料：68％-77％。
2.根据权利要求1所述的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，其特征在于，按重量百分数计，所述具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的原料还包括：
减水剂：0.14％-0.24％。
3.根据权利要求2所述的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂、聚酰胺系减水剂、萘系减水剂中的一种。
4.根据权利要求1或2或3所述的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，其特征在于，按重量百分数计，所述具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的原料还包括：
保水剂：0.11％-0.2％。
5.根据权利要求4所述的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，其特征在于，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，羟乙基纤维素醚、羧甲基纤维素醚中的一种。
6.根据权利要求1所述的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，其特征在于，所述发泡聚苯乙烯轻骨料是由聚苯乙烯树脂加入发泡剂发泡而成，且所述发泡聚苯乙烯轻骨料的粒径为3-5mm。
7.根据权利要求1所述的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯的固体含量为60％，pH值为7-8。
8.根据权利要求1所述的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，其特征在于，所述胶结料由45％-55％(重量)水泥、35％-45％(重量)粉煤灰和5％-15％(重量)硅灰组成。
9.根据权利要求6所述的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料，其特征在于，所述水泥为42.5级硫铝酸盐水泥；所述粉煤灰为Ι级粉煤灰，且所述粉煤灰中A12O3+SiO2+Fe2O3的总含量为88.92％；所述硅灰的粒径为0.1-0.3μm。
10.制备权利要求1至9任一项所述的具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将所述三乙醇胺、所述乙烯-醋酸乙烯酯和所述聚乙烯醇混合均匀，得到表面改性剂A；
2)将所述表面改性剂A喷洒在所述发泡聚苯乙烯轻骨料的表面，搅拌，待所述发泡聚苯乙烯轻骨料的表面完全润湿，加入胶结料和15％-25％(重量)水，继续搅拌，然后，密封陈化，得到具有核壳结构的发泡聚苯乙烯高强轻骨料。
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