CN110204282A - 一种无机微珠改性硅塑保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无机微珠改性硅塑保温材料，由多种原料制成，原料包括：5～15重量份的无机微珠、30～60重量份的有机颗粒、15～35重量份的胶凝材料、30～70重量份的水泥、100～150重量份的水；本发明还提供了一种上述无机微珠改性硅塑保温材料的制备方法；采用了防火隔离分仓的原理，有机颗粒被无机材料包裹，提高防火等级至A级，且保留了有机颗粒的较好的保温性能，导热系数为0.035‑0.042W/(m.k)；利用无机微珠降低了无机材料包裹层的导热系数；添加了聚醋酸乙烯乳液等胶凝材料，使得保温材料具有柔韧性、防水、耐老化等优点；使用水泥代替菱镁材料，从而避免了传统使用菱镁材料后保温材料会出现返卤、泛霜起白、遇水粉化、腐蚀金属等缺陷。

Description

一种无机微珠改性硅塑保温材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑保温材料技术领域，尤其是涉及一种无机微珠改性硅塑保温材料及其制备方法。

背景技术

我国建筑能耗约占全国总能耗量的30％左右，建筑节能是缓解我国能源紧缺矛盾、改善人民生活工作条件、减轻环境污染、促进经济可持续发展十分重要的一项工作。建筑节能主要包括建筑屋面保温隔热、建筑外维护墙体和外门窗保温隔热以及建筑设备的节能三大部分。2007年10月份国家下达文件要求全国各地新建建筑必须做建筑保温，既有建筑也要求进行限期节能改造。

我国的外墙外保温技术的运用不是建筑行业内自发形成的产业，是在国家对建筑物耗能要求的强制标准下兴起的行业，目前外墙所用的保温材料主要为有机泡沫板，容易燃烧，燃烧性能等级均在B1或B级，难以满足建筑防火性能的设计要求。公安部下发2011第65号文件强制规定建筑物保温节能材料必须达到A级防火标准。

目前市场现状：目前建筑市场上A级防火的保温材料有岩棉、真空板、复合板、渗透板、匀质板、真金板、聚合聚苯板等。这些A级保温材料普遍存在一些问题：比如密度高、易老化、吸水率高、导热系数高、易脱落、开裂等。最为严重的问题是，上述有些产品的胶凝材料是菱镁类的，菱镁材料是国家禁止用于建筑材料领域的，其原因是使用菱镁为胶凝材料后，保温材料会出现返卤、泛霜起白、遇水粉化、腐蚀金属等致命的缺陷。

因此，如何在保证保温性能的基础上提高保温材料的防火等级至A级，且在制备保温材料时不再使用菱镁系胶凝材料是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无机微珠改性硅塑保温材料。本发明的另外一个目的是提供一种无机微珠改性硅塑保温材料的制备方法。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种无机微珠改性硅塑保温材料，由多种原料制成，所述原料包括：5～15重量份的无机微珠、30～60重量份的有机颗粒、15～35重量份的胶凝材料、30～70重量份的水泥、100～150重量份的水。

优选的，所述无机微珠为空心玻璃微珠、实心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、实心陶瓷微珠、玻化微珠、漂珠、珠光砂、珍珠岩中的一种或几种；

所述无机微珠的粒径为10-20微米。

优选的，所述有机颗粒为聚苯颗粒、石墨聚苯颗粒、聚氨酯颗粒、聚合石墨、聚合二氧化硅中的一种或几种；

所述有机颗粒的粒径为0.05-5mm。

优选的，所述胶凝材料为水玻璃、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚苯乙烯乳液、聚醋酸乙烯乳液、硅溶胶中的一种或几种。

优选的，所述水泥为硅酸盐水泥和速凝水泥。

优选的，原料还包括2～5重量份的纤维；

所述纤维为聚酯纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、木质纤维中的一种或几种。

优选的，原料还包括0.5～3重量份的憎水剂。

优选的，原料还包括1～5重量份的速凝剂。

一种上述中的任意一项所述的无机微珠改性硅塑保温材料的制备方法，包括以下依次进行的步骤：

1)配料；2)搅拌：3)模箱压制成型：压力机的压制方向是从底往上顶压以用于使得在压制过程中步骤2)制得的混合浆料均匀地分布在模箱中；4)一次养护；5)脱模；6)二次养护；7)切割；8)烘干；9)包装成品。

一种上述中的任意一项所述的无机微珠改性硅塑保温材料的制备方法，包括以下依次进行的步骤：a)配料；b)搅拌；c)辊压成型；d)养护；e)烘干；f)包装成品。

本申请具有以下的有益的技术效果：

1.本申请提供的无机微珠改性硅塑保温材料，采用了全新的防火隔离分仓颗粒的原理，有机颗粒被无机材料包裹，形成蜂窝状隔离仓，使每个有机颗粒形成相对独立的防火个体，从而有效的阻断了热量的传导和火焰的传播，达到了不燃的效果。本申请提供的无机微珠改性硅塑保温材料保留了原有机颗粒的各项物理性能指标，具有较好的保温性能，导热系数为0.035-0.042W/(m.k)，优于同类产品，且与传统的有机保温材料(B级耐火)相比，提高防火等级至A级，属于不燃材料，可以充分满足建筑A级不燃的防火要求。

2.本申请利用无机微珠的导热系数较低的特点，其中空心微珠的导热系数为0.025-0.040W/(m.k)，降低了无机材料包裹层的导热系数，使得无机微珠改性硅塑保温材料整体的导热系数降低。

3.本发明在配方中，添加了醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚苯乙烯乳液、聚醋酸乙烯乳液、硅溶胶等胶凝材料，使得无机微珠改性硅塑保温材料具有柔韧性、防水、耐老化、强度高、不易破损等优点，从而解决了其他类似保温材料的硬脆、易破损、吸水率高等缺陷。

4.现有技术中的硅塑保温材料中的胶凝材料多是菱镁材料类的，本申请使用水泥代替菱镁材料，从而避免了传统使用菱镁材料作为胶凝材料后，保温材料会出现返卤、泛霜起白、遇水粉化、腐蚀金属等致命的缺陷。

5.经检测，本申请提供的无机微珠改性硅塑保温材料的性能详见下表：

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种无机微珠改性硅塑保温材料的结构示意图(图1中，无机微珠改性硅塑保温材料具体为保温板形式，且其中聚苯颗粒为空心球状，实际上聚苯颗粒的壳壁很薄，没有图1中体现得这么厚，图1只是为了方便剖视后能够在图中看清楚，才将聚苯颗粒的壳壁画得厚，仅供结构示意，不涉及不同结构的尺寸大小之间的比例关系)。

图中：1聚苯颗粒，2无机材料包裹层。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本申请提供了一种无机微珠改性硅塑保温材料，由多种原料制成，所述原料包括：5～15重量份的无机微珠、30～60重量份的有机颗粒、15～35重量份的胶凝材料、30～70重量份的水泥、100～150重量份的水。

上述配方为配料时的配方，而不是干燥固化后的成品的无机微珠改性硅塑保温材料所包括的组分及其含量：由于在原料的搅拌过程中，多种原料之间会发生物理与化学反应，多种原料会消失，且生成多种新的化合物，且在后期的养护与烘干过程中，会发生脱水，包括无机微珠、有机颗粒、胶凝材料与水都会脱水，胶凝材料的脱水率在40％左右，最终成品的无机微珠改性硅塑保温材料的含水率在7％左右，因为多种原料的脱水率各不相同，且受环境因素的影响很大，脱水率不稳定，因此，此处采用配料时的配方最为合理，不会引起歧义。

成品的无机微珠改性硅塑保温材料中，有机颗粒被无机材料包裹层包裹，例如图1中的聚苯颗粒1被无机材料包裹层2包裹，此处的无机材料包裹层2由有机颗粒之外的所有原料经混合、固化生成。

在本申请的一个实施例中，所述无机微珠为空心玻璃微珠、实心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、实心陶瓷微珠、玻化微珠、漂珠、珠光砂、珍珠岩中的一种或几种；

所述无机微珠的粒径为10-20微米。

在本申请的一个实施例中，所述有机颗粒为聚苯颗粒、石墨聚苯颗粒、聚氨酯颗粒、聚合石墨、聚合二氧化硅中的一种或几种；

所述有机颗粒的粒径为0.05-5mm，优选的为1-3.5mm，更优选的为2-3.5mm；

此处，聚合石墨是由多个纳米石墨颗粒聚合成一个大颗粒，称之为聚合石墨；聚合二氧化硅是由多个纳米二氧化硅颗粒聚合成一个大颗粒，称之为聚合二氧化硅。

在本申请的一个实施例中，所述胶凝材料为水玻璃、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚苯乙烯乳液、聚醋酸乙烯乳液、硅溶胶中的一种或几种。

在本申请的一个实施例中，所述水泥为硅酸盐水泥和速凝水泥。

在本申请的一个实施例中，上述的无机微珠改性硅塑保温材料的原料还包括2～5重量份的纤维；

所述纤维为聚酯纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、木质纤维中的一种或几种。

在本申请的一个实施例中，上述的无机微珠改性硅塑保温材料的原料还包括0.5～3重量份的憎水剂。

在本申请的一个实施例中，上述的无机微珠改性硅塑保温材料的原料还包括1～5重量份的速凝剂。

本发明配方中添加的无机微珠的主要作用是：无机微珠的导热系数较低，其中空心微珠的导热系数为0.025-0.040W/(m.k)，从而降低了无机材料包裹层的导热系数，使得保温材料整体的导热系数降低。因此，所述无机微珠的重量份为5～15份，优选的为6～13份，更优选的为8～11份。

本发明配方中添加的有机颗粒主要是起到保温功能，有机颗粒的保温性能稳定，本无机微珠改性硅塑保温材料保留了原有机颗粒的各项物理性能指标，其中有机颗粒的导热系数是0.029-0.040W/(m.k)。因此，所述有机颗粒的重量份为30～60份，优选的为40～60份，更优选的为50～60份。

本发明在配方中，添加了醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚苯乙烯乳液、聚醋酸乙烯乳液、硅溶胶等胶凝材料，使产品具有柔韧性、防水、耐老化、抗紫外线、强度高、不易破损等优点，从而解决了其他类似保温材料的硬脆、易破损、吸水率高等缺陷。因此，所述胶凝材料的重量份为15～35份，优选的为20～30份，更优选的为25～30份。

目前，现有技术中的硅塑保温材料中的胶凝材料多是菱镁材料类的，因菱镁材料易成型、固化快、成本低等优点，从而被生产厂家所广泛使用。菱镁材料是国家禁止用于建筑材料领域的，原因是使用菱镁材料作为胶凝材料后，保温材料会出现返卤、泛霜起白、遇水粉化、腐蚀金属等致命的缺陷。而本发明使用水泥的优点是强度高、稳定性好、无腐蚀性，提高了硅塑保温材料在使用期内的安全性。因此，所述水泥的重量份为30～70份，优选的为40～65份，更优选的为55～65份。

在本申请的一个实施例中，因此，所述水的重量份为100～150份，优选的为110～140份，更优选的为120～130份。

实际上，上述多种组分不是孤立起作用，其影响是相互的，其中任何一种组分的多少均对保温材料的性能带来变化。每种组分具有各自独立的作用，但此组分相互组合后，组分之间相互激发，相互促进，协同作用非常明显，使保温材料的综合性能得到了显著提高。

本申请提供的无机微珠改性硅塑保温材料，采用了全新的防火隔离分仓颗粒的原理，有机颗粒被无机材料包裹，形成蜂窝状隔离仓，使每个有机颗粒形成相对独立的防火个体，从而有效的阻断了热量的传导和火焰的传播，达到了不燃的效果。本申请提供的无机微珠改性硅塑保温材料保留了原有机颗粒的各项物理性能指标，具有较好的保温性能，导热系数为0.035-0.042W/(m.k)，优于同类产品，且与传统的有机保温材料(B级耐火)相比，提高防火等级至A级，属于不燃材料，可以充分满足建筑A级不燃的防火要求。本发明提供的无机微珠改性硅塑保温材料的保温性能大大优于岩棉产品，在A级防火的保温材料里，属于保温性能比较好的产品。

同类同质产品的胶凝材料是菱镁基的，菱镁在建筑领域是禁止使用的材料，本发明提供的无机微珠改性硅塑保温材料避免使用菱镁为胶凝材料，使用水泥代替菱镁材料，这是一大优点。

本发明中，有机颗粒由无机微珠、胶凝材料以及水泥等无机材料包裹，形成蜂窝状隔离仓，使每个有机颗粒被包裹保护起来，隔绝了外界的空气、光照、水分、温度高低变化等环境不利因素的侵蚀，从而避免了传统有机保温材料的紫外线老化、聚合物性能老化、吸水率高等疑难问题。

本发明提供的无机微珠改性硅塑保温材料，可应用于多种形式的建筑保温，例如建筑薄抹灰系统、建筑结构一体化免拆模板、保温装饰一体板、自保温块类、真空板芯材、建筑物屋面及顶棚、金属保温复合板等。

本申请提供了一种上述的任意一项所述的无机微珠改性硅塑保温材料的制备方法，包括以下依次进行的步骤：

1)配料；2)搅拌：3)模箱压制成型：压力机的压制方向是从底往上顶压以用于使得在压制过程中步骤2)制得的混合浆料均匀地分布在模箱中；4)一次养护；5)脱模；6)二次养护；7)切割；8)烘干；9)包装成品。

当上述的无机微珠改性硅塑保温材料的原料还包括2～5重量份的纤维时，上述步骤2)中，首先把纤维与水泥高速分散，3-5分钟后加入胶凝材料与水再继续搅拌3-5分钟，然后把搅拌均匀的纤维浆料倒入搅拌罐与有机颗粒混合搅拌，3-5分钟后加入无机微珠搅拌1-3分钟后倒入模箱。

上述步骤3)中，压力机的压制方向是从底往上顶压以用于使得在压制过程中步骤2)制得的混合浆料均匀地分布在模箱中，而传统的自上往下压制的方法，会把浆料压到模箱底部，造成密度比较大的会沉在模箱的底部，密度比较小的会浮在模箱中的上部，造成模箱内产品的密度、强度都不同，质量很难保证统一。

上述步骤5)中，脱模：本发明的产品因加入了速凝水泥在常温25-35℃脱模时间为4-5小时。而传统工艺配方脱模时间一般需要1-2天。本发明提高了生产效率、降低了生产成本。

本申请还提供了一种上述的任意一项所述的无机微珠改性硅塑保温材料的制备方法，包括以下依次进行的步骤：a)配料；b)搅拌；c)辊压成型；d)养护；e)烘干；f)包装成品。

本申请提供的制备方法中，所述的养护处理步骤，实质上为水泥制品养护，与其他水泥制品的养护的原理与操作是一样的，为本领域内的技术人员所熟知，此处不再赘述。

本发明对上述方法中未提及的处理设备及工艺参数没有限制，采用本技术领域内技术人员熟知的处理设备及工艺参数即可。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种无机微珠改性硅塑保温材料及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

一种无机微珠改性硅塑保温材料，由多种原料制成，所述原料包括：13Kg的玻化微珠、40Kg的聚苯颗粒、20Kg的醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、65Kg的硅酸盐水泥、4kg速凝水泥、2Kg的玻璃纤维、150Kg的水。

本实施例1中的上述无机微珠改性硅塑保温材料的制备方法，包括以下依次进行的步骤：1)配料；2)搅拌；3)模箱压制成型；4)一次养护；5)脱模；6)二次养护；7)切割；8)烘干；9)包装成品。

表1实施例1制备的无机微珠改性硅塑保温材料的性能表

项目	性能指标
		垂直于板面方向的抗拉强度/MPa	0.12
压缩强度/MPa	0.20
		尺寸稳定性/％	0.8
体积吸水率/％	4
		弯曲强度/MPa	0.20
透湿系数/ng/(Pa.m.s)	8.0
		燃烧性能等级	A级
烧损深度/mm	3.0
		密度Kg/m<sup>3</sup>	170
软化系数	0.75
		导热系数W/(m.k)	0.040
干密度收缩％	≤0.3

实施例2

一种无机微珠改性硅塑保温材料，由多种原料制成，所述原料包括：8Kg的玻化微珠、42Kg的聚苯颗粒、15Kg的醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、60Kg的硅酸盐水泥、4kg速凝水泥、1Kg的速凝剂、0.5Kg的憎水剂、2Kg的玻璃纤维、120Kg的水。

本实施例2中的上述无机微珠改性硅塑保温材料的制备方法，包括以下依次进行的步骤：a)配料；b)搅拌；c)辊压成型；d)养护；e)烘干；f)包装成品。

表2实施例2制备的无机微珠改性硅塑保温材料的性能表

项目	性能指标
		垂直于板面方向的抗拉强度/MPa	0.10
压缩强度/MPa	0.15
		尺寸稳定性/％	0.7
体积吸水率/％	3
		弯曲强度/MPa	0.18
透湿系数/ng/(Pa.m.s)	8.0
		燃烧性能等级	A级
烧损深度/mm	3.0
		密度Kg/m3	150
软化系数	0.70
		导热系数W/(m.k)	0.038
干密度收缩％	≤0.3

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种无机微珠改性硅塑保温材料，其特征在于，由多种原料制成，所述原料包括：5～15重量份的无机微珠、30～60重量份的有机颗粒、15～35重量份的胶凝材料、30～70重量份的水泥、100～150重量份的水。

2.根据权利要求1所述的无机微珠改性硅塑保温材料，其特征在于，所述无机微珠为空心玻璃微珠、实心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、实心陶瓷微珠、玻化微珠、漂珠、珠光砂、珍珠岩中的一种或几种；

所述无机微珠的粒径为10-20微米。

3.根据权利要求1所述的无机微珠改性硅塑保温材料，其特征在于，所述有机颗粒为聚苯颗粒、石墨聚苯颗粒、聚氨酯颗粒、聚合石墨、聚合二氧化硅中的一种或几种；

所述有机颗粒的粒径为0.05-5mm。

4.根据权利要求1所述的无机微珠改性硅塑保温材料，其特征在于，所述胶凝材料为水玻璃、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚苯乙烯乳液、聚醋酸乙烯乳液、硅溶胶中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的无机微珠改性硅塑保温材料，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥和速凝水泥。

6.根据权利要求1所述的无机微珠改性硅塑保温材料，其特征在于，原料还包括2～5重量份的纤维；

所述纤维为聚酯纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、木质纤维中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的无机微珠改性硅塑保温材料，其特征在于，原料还包括0.5～3重量份的憎水剂。

8.根据权利要求1所述的无机微珠改性硅塑保温材料，其特征在于，原料还包括1～5重量份的速凝剂。

9.一种权利要求1～8中的任意一项所述的无机微珠改性硅塑保温材料的制备方法，其特征在于，包括以下依次进行的步骤：

1)配料；2)搅拌：3)模箱压制成型：压力机的压制方向是从底往上顶压以用于使得在压制过程中步骤2)制得的混合浆料均匀地分布在模箱中；4)一次养护；5)脱模；6)二次养护；7)切割；8)烘干；9)包装成品。

10.一种权利要求1～8中的任意一项所述的无机微珠改性硅塑保温材料的制备方法，其特征在于，包括以下依次进行的步骤：a)配料；b)搅拌；c)辊压成型；d)养护；e)烘干；f)包装成品。