CN110218067B - 一种高效隔热板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高效隔热板及其制备方法，主要属于墙体保温材料技术领域，所述保温板包括如下质量百分含量的原料：硅酸盐水泥6~15%，粉煤灰2.5~20%，石灰1~13%，硫酸钠0.3~1.0%，水镁石纤维2~5%，抗裂纤维0.2~0.4%，硅酸铝短纤维2~6%、膨胀硃光砂20~66%，表面活性剂0.7~1.5%，羟丙基甲基纤维素醚0.2~0.8%，丙烯酸乳胶粉0.5~10%，氟硅酸镁0.2~2%，凝固剂0.2~2%，脱硫石膏0.5‑8%，防水型可再分散乳胶粉粘合剂0.7~6%等。该保温板通过设计合理的配方比例，使该隔热板干密度达到90kg/m³上下，导热系数降到0.04以下。

Description

一种高效隔热板及其制备方法

技术领域

本发明主要属于墙体保温材料技术领域，具体涉及一种高效隔热板及其制备方法。

背景技术

我国开展建筑节能30多年来，一直没有找到较为理想的外墙外保温材料，当下最普遍推广使用的就是苯板和岩棉板，采用的是欧盟技术标准。苯板属有机类发泡材料，易燃可燃，老化降解，总有空鼓、拼缝的热桥弊端，节能效果受限，且寿命短，易开裂变形，高层建筑已禁止使用。岩棉在发达国家已淘汰，欧盟也应用极少，仅在法兰克福超高层一幢建筑上应用了，是高能耗高污染产品，其纤尘不仅使皮肤刺痒，更有致癌的风险，对接触岩棉人员的健康不利。岩棉板虽不燃，但是没有抗压抗拉强度，吸水率高，吸水收缩变形，极易开裂，抹不平面层，且难以在墙体上固定，在外墙应用中质量事故常常发生，是建筑业上的技术难题，一直未能解决。故研制一种A级不燃的优质保温板材亟待解决。

专利号为ZL 2010 1 0146624.6的发明专利“干粉式无机多功能房屋保温涂料”，将产品性能提高同时将新的保温涂料转化成了具有一定规格的多功能隔热板材，以适应节能建筑和建设其它领域的迫切需要，填补了国内外空白。该产品比苯板和岩棉板的导热系数偏高，干密度偏大，即使可以做成板材，但是按节能计算所需厚度太大，在东北地区应用推广较难。作为保温涂料还有手工作业人工费高，难以抹平，工期长。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种高效隔热板及其制备方法，该保温板通过设计合理的配方比例，使该隔热板干密度达到90kg/m³上下，常温导热系数降到0.04以下。

本发明采用如下技术方案：

一种高效保温板，所述保温板包括如下质量百分含量的原料：硅酸盐水泥6~15%，粉煤灰2.5~20%，石灰1~13%，硫酸钠0.3~1.0%，水镁石纤维2~5%，抗裂纤维0.2~0.4%，硅酸铝短纤维2~6%、膨胀硃光砂20~66%，表面活性剂0.7~1.5%，羟丙基甲基纤维素醚0.2~0.8%，丙烯酸乳胶粉0.5~10%，氟硅酸镁0.2~2%，凝固剂0.2~2%，脱硫石膏0.5-8%，防水型可再分散乳胶粉粘合剂0.7~6%，聚乙烯醇胶粉0.5~8%，聚羧酸高效减水剂0.1-1%，硫酸铝0.5~1.5%，有机硅改性的憎水剂0.2~1.2%，硫铝酸盐快凝快硬防水剂 1-4%。

进一步地，所述保温板还包括膨润土2~4%，硅藻土2~10%，防水剂0.4~3%。

进一步地，所述硅酸铝短纤维的平均直径≤7μm。

进一步地，所述表面活性剂包括如下质量份的原料制成：十二烷基苯磺酸钠10份，肥皂（脂肪酸钠）7份，三聚磷酸钠 15份，ALCalase蛋白酶 0.3份，磺酸钠 10份，CMC（羧甲基纤维素钠） 0.6份，硫酸钠 46.9份，水 10份。

进一步地，所述抗裂纤维为聚丙烯纤维，所述凝固剂为固体铝酸钠。

进一步地，所述粉煤灰、脱硫石膏为煤电厂排放的废料。

进一步地，所述制备方法包括：将原材料按比例计量倒入干粉混料机中搅拌，放出后按计量倒入浆料搅拌机中，加水搅拌至充分发泡，制备隔热板高发泡浆料，将浆料注入抹有脱模剂的模具中，将料充满，中部高出3~15mm，已备收缩，干凝晾晒制得高效保温板。

进一步地，所述模具底部铺平铝箔，成型后铝箔与绝热板为一个整体。

进一步地，所述搅拌以180转/分的转速搅拌均匀，用时6分钟，所述加水的量为固料2.3倍重的水。

进一步地，所述保温板超过5cm厚时，经初步自然晾干后，通过低温微波炉干燥。

本发明的优点与效果为：

本发明成品干密度由普通隔热板260kg/m³降到了90kg/m³上下，导热系数由0.06下降到0.04以下，并由此而转化制取了不同规格、不同密度、不同性能的多功能高效隔热板。隔热效果可超过岩棉板、苯板、酚醛板和水泥发泡板，工程应用质量超过前面“四板”。由本发明多功能高效隔热板形成的外墙外保温结构技术系统可以做到无空鼓、无拼缝、不老化、不渗水、不变形，与墙体结合牢固。形成了既有全面保温层粘结，又有锚栓锚固的科学合理的外墙外保温结构技术系统，解决了当今国内外使用板材外墙外保温结构技术系统都有拼缝、空鼓的结构缺欠，工程质量明显提高。

本发明的板材原料在加入适量水充分搅拌形成浆体状态的情况下可注入模具中随物成型，满足设计多样化的需要，这是岩棉和苯板无法实现的，可以适应建设各领域的保温隔音绝热需要。

用本发明的隔热板原料配成的浆体类材料，既可做为找平层，又是保温粘结层，具双重功能。与本发明的高效隔热板形成一体的外墙外保温结构技术系统。有的外保温结构系统是用超能真空板或气凝胶，造价每㎡高达400多元，是本发明产品的4倍多，且工程质量不稳定，缺少工程强度，保温结构有重大缺欠，至今没有推广。

本发明的隔热板的导热系数低，说明所用的保温层厚度相比之下可以减薄，说明保温性能好，再加上铝箔热反射膜的复合应用，隔热效果更为突出。

本发明的隔热板可以钉钉不裂，可以刀切，施工安装简单容易，装饰一体化板的安装比幕墙结构更省工省力省钱，造价仅是幕墙的四分之一，极具推广优势。

本发明在诸多复杂的无机化合物和少量的有机化合物材料中，摸索出了两套最佳的隔热板用原材料构成及其黄金比例（见后页的具体实施例）。一套是少用粉煤灰的高强配比，一套是多用粉煤灰的高强配比。使本发明的多功能高效隔热板在多孔低密度的条件下还具有了一定的可应用的抗压抗拉强度，不仅保持了不燃板材中先进的绝热效率，而且还具有了多孔材料耐水憎水的技术突破，实现了很高的性价比。

本发明试验出了“憎水型可再分散乳胶粉+聚乙烯醇可再分散乳胶粉+丙烯酸可再分散乳胶粉+粉煤灰+白灰+脱硫石膏+多功能高效表面活性剂+生化酶+粉煤灰激发剂+膨胀剂+增稠剂+速凝剂+防水剂+固化剂+减水剂+分散剂+适量水”的高激活高发泡又稳泡的多套成功技术配方，将多孔原材料定向设计合成为介微孔材料与大孔材料的结构体，制成了一种蜂窝状结构高强水泥基无机化工新材料，成为了成熟生产本发明隔热板的成功技术。应用这套技术，可以用普通硅酸盐水泥，可以用硫铝酸盐水泥，可以二者混合用，都可以实现高发泡稳泡工艺路线，填加不同比例的硃光砂及相应助剂，就会制取不同密度的、不同性能的隔热板，满足各种保温需要。

将铝箔成功地与本发明的绝热板原料（保温浆料一步法）100%粘合，形成一体板，极大地提高了绝热效果，阻止了热辐射，增加了绝热板的热阻。有关数据显示，铝箔能把辐射热的70~80%反射回去，从而提高了空气层的保温性能，减少了保温层厚度，减少了保温成本，提高了炎热条件下的居住舒适度。

综合利用了煤电厂排放的粉煤灰和脱硫石膏，在隔热板的原材料中粉煤灰占有2.5%-20%的比例、脱硫石膏占有0.5%-8%的比例，变废为宝，使节能技术和环保治理技术在本发明产品中有机结合。

利用电子微波技术快速除掉凝固后期隔热板中心部位的残留水分，也是工业化生产本隔热板的重要技术。

本发明是制造一种多功能高效隔热板，所谓多功能是指该板具有防火防水隔热保温隔音防热辐射六大功能。该板系由多种无机多孔化合物材料在多种复合粘合剂的作用下，经采用自行配制的多种高效表面活性剂、生化酶、粉煤灰激活剂、脱硫石膏转晶剂、膨胀剂、减水剂、固化剂、早强剂、速凝剂、分散剂，经加水液相混合、反应、发泡、稳泡、注入模具定型，自然反应脱水养生干燥而成。

本多功能高效隔热板成系列产品，分为外墙用、内墙用、炉窑管线、车辆用三大系列，也分不同密度、不同结构和不同规格，外墙用经防水处理，隔热板的正面做夹玻纤网格布的薄抹灰保护层（需要刷涂料、喷真石漆另加工），背面一次性复合一层铝箔反热辐射膜，板的厚度应满足节能设计要求，也可加工成其他装饰一体化板。

本发明适宜在全国节能建筑的外墙外保温、内保温、屋面保温、顶棚保温、电梯井保温、排烟道保温、彩钢保温板、节能门及工厂炉、窑、管线、车辆船舶保温等建设领域需要的节能保温。

附图说明

图1为0.1m×0.1m×0.1m的样块，干密度为90.65kg/m³；

图2为憎耐水保温板0.07m×0.07m×0.07m的样块，图片上可见水珠，未下渗,干密度为125kg/m³；

图3为0.1m×0.12m×0.03m复合铝箔的样块，干密度为86.9kg/m³；

图4为成品保温板图片。

具体实施方式

本发明提供了一种高效隔热板，其原材料组成如下：

以干密度85~150kg/m³的绝热板为例：

1.硅酸盐水泥6~15%

2. 粉煤灰2.5~20%

3.石灰1~13%

4.硫酸钠0.3~1.0%

5.脱硫石膏0.5-8%

6.膨润土2~4%

7. 水镁石纤维2~5%

8.抗裂纤维（聚丙烯）0.2~0.4%

9.硅藻土2~10%

10.硅酸铝短纤维2~6%[原料为长纤维，自制成短纤维。纤维平均直径≤7μm。制作方法是：将长纤维放入搅拌釜中，搅拌桨为刀式桨叶，釜中放入微量渗透剂（商品代号JFC）、乳化剂（商品代号NP-10），一般搅拌5分钟即可，取样检验，纤维长度符合标准后放出，放入甩干机中排出水分，晒干，再用开松机开松即为合格原料。]

11.膨胀硃光砂20~66%

12.自制的多功能表面活性剂 0.7~1.5%

主要成分所占份额是：十二烷基苯磺酸钠 10

肥皂（脂肪酸钠） 7

三聚磷酸钠 15

ALCalase蛋白酶 0.3

磺酸钠 10

CMC（羧甲基纤维素钠） 0.6

硫酸钠 46.9

水 10

13.羟丙基甲基纤维素醚0.2~0.8%

14.聚乙烯醇胶粉0.5~8%

15.防水型可再分散乳胶粉粘合剂0.7~6%

16.丙烯酸乳胶粉0.5~10%

17.聚羧酸高效减水剂0.1-1%

18.氟硅酸镁0.2~2%

19.凝固剂铝酸钠0.2~2%

20.硫酸铝0.5~1.5%

21.防水剂（韩国专利产品，SPE ED，中文思必得实施例另有介绍）0.4~3%

22.憎水剂（有机硅改性产品）0.2~1.2%

23. 硫铝酸盐快凝快硬防水剂 1-4%。

实施例1

以配制干密度119kg±10kg/m³ 规格为0.6m×0.3m×0.1m50块隔热板所用的原材料为例，所需各种原材料106.87kg。

1.按下列配比组织原材料：（所有原材料的质量标准均采用国标工业一级品）

①.硅酸盐水泥（P.052.5 低碱） 6.88kg

②.石灰 9.38kg

③.粉煤灰 15kg

④.硫酸钠 0.34kg

⑤.水镁石纤维 3.04kg

⑥.硅酸铝短纤维（长2~3mm，纤维平均直径≤7μm） 2.68kg

⑦.抗裂纤维（聚丙烯） 0.32kg

⑧.脱硫石膏 3kg

⑨.膨胀硃光砂（SP-50型） 53.61kg

⑩.自制表面活性剂（成分如原材料组成） 0.89kg

⑪.羟丙基甲基纤维素醚 0.574kg

⑫.铝酸钠 0.99kg

⑬.丙烯酸可分散乳胶粉 5kg

⑭.聚乙烯醇可分散乳胶粉 1.61kg

⑮.氟硅酸镁 0.467kg

⑯.硫酸铝 0.627kg

⑰.聚羧酸减水剂 0.191kg

⑱.硫铝酸盐快凝快硬防水剂 2.358kg

⑲.憎水剂（ky-1型） 0.67kg

实施例2

以配制干密度100kg±10kg/m³ 规格为0.6m×0.3m×0.1m50块隔热板所用的原材料为例，所需各种原材料90.09kg重。

1.按下列配比组织材料：（所有原材料均采用国标工业一级品标准）

①.硅酸盐水泥（P.052.5 低碱） 6.53kg

②.石灰 0.9kg

③.粉煤灰 2.75kg

④.硫酸钠 0.33

⑤.脱硫石膏 0.6kg

⑥.水镁石纤维 2.49kg

⑦.硅酸铝短纤维（企业自行生产，纤维长度2~3mm，纤维平均直径≤7μm） 2.49kg

⑧.钠基膨润土 2.66kg

⑨.聚丙烯抗裂纤维（长5~6mm） 0.29kg

⑩.膨胀硃光砂（SP—50型） 58.18kg

⑪.自配多功能表面活性剂（在原料组成部分已有说明） 0.89kg

⑫.羟丙基甲基纤维素醚 0.51kg

⑬.聚乙烯醇乳胶粉 0.67kg

⑭.VAC/VeoVa共聚的防水型可再分散乳胶粉 4.0kg

⑮.纯丙烯酸可分散乳胶粉 3.15kg

⑯.氟硅酸镁 0.45kg

⑰.聚羧酸高效减水剂 0.23kg

⑱.硫酸铝（含18结晶水，工业级） 0.67kg

⑲.铝酸钠（工业级） 0.88kg

⑳.韩国SPE ED公司产专利产品 1.42kg

实施例3

以配制85kg/m³干密度的绝热板为例，板规格为0.6×0.3×0.05数量50块，所需原材料共计38.305kg。

按下列配比组织原材料：（所用原材料均采用国标工业一级品质量标准）

①.硅酸盐水泥（P.052.5低碱） 2.59kg

②.石灰 0.43kg

③.粉煤灰 2.15kg

④.硫酸钠 0.13kg

⑤.膨润土 1.08kg

⑥.水镁石纤维 1.17kg

⑦.硅酸铝短纤维（质标同前所述） 1.03kg

⑧.聚丙烯抗裂纤维（长5~6mm） 0.122kg

⑨.膨胀硃光砂（SP—50型） 23.49kg

⑩.自制表面活性剂（同前所诉） 0.375kg

⑪.羟丙基甲基纤维素醚（执行标准Q/FTN001-2012） 0.21kg

⑫.聚醋酸乙烯/乙烯共聚可再分散乳胶粉 0.268kg

⑬.丙烯酸可再分散乳胶粉 3.69kg

⑭.氟硅酸镁 0.187kg

⑮.铝酸钠 0.1kg

⑯.聚羧酸减水剂 0.283kg

⑰.硅藻土（三级原土粉） 1.0kg

上述3个实施例配方保温板的制备方法如下：

将上述三个实施例的原材料分别全部倒入专用干粉混料机中以180转/分的转速搅拌均匀，用时6分钟即可。

分别加入固料2.3倍重的水，到浆料搅拌机中，开动搅拌机搅拌3分钟，至充分发泡为止。搅拌方式为锚式与框式结合。至此制备高效隔热板的高发泡浆料完成。

将釜中的浆体状产物在10分钟密封状态下直接注入事先准备好的具有一定规格（例如长0.6m×宽0.3m×厚0.03~0.1m）的抹有脱模剂的底部铺平一层铝箔的塑料组合模具中，将料充满，中部高出3~15mm，留出收缩量（板的厚度不同，密度不同，收缩量不同），放晾晒架上晾晒，在干凝过程中如还有轻微收缩下凹现象，用同样的浆料在注膜后的16小时前补平干固即可（如未凹最为理想）。浆料达到24小时后可脱模继续晾晒，48小时后翻身晒底部，直至干透为止。常温天气3—4天干透上强度包装入库。

但是，超过5cm厚的隔热板在核心部位存多余的水分极难蒸发，影响生产进度，可采取通过低温微波炉干燥技术干燥。

为了加快干凝的速度，在组合模具脱出后，立即做薄抹灰夹玻纤网格布的面层保护，此保护层用于内墙板，不用加防水剂。此保护层用于外墙板，必须加入有机硅防水剂，采用喷涂机施工，又快又平整。

外墙用高效隔热板不仅整体耐水性能好，另五个面还要做防水处理（喷憎水剂或防水涂料），干燥后入库。

如果需要在隔热板的面层上做各种装饰，形成国家推广的装饰一体化隔热板，只须在面层刷防水涂料、喷反射隔热涂料、喷真石漆、刮大白、艺术造型等等。

如果需要保温装饰更高档一体化板，只需将陶瓷薄板、氯化聚氯乙烯板、铝塑板、薄理石板等，与本发明隔热板复合，只需将这些装饰板当作面层即可，保温层仍是本发明专利所生产的板材。

表1：同种类保温材料的性能指标对比表

表2：岩棉板、苯板与本发明隔热板性能指标对比表

从表1的数据中不难看出：

1、本发明的产品成型干密度最低已降至90kg/m³左右。

2、如120kg/m³的干密度保温板材，其对应的常温导热系数应在0.038~0.04范围，成为外墙用无机不燃保温隔热材料，同时也是无机化工隔音不燃材料。

从表2的数据中更可以看出：

计算导热系数的修正系数值可按1.1或1.2取值，而岩棉和苯板的修正系数为1.4。那么，隔热板的计算导热系数为：0.04×（1.1~1.2）=0.044~0.048，岩棉板的计算导热系数为：0.04×1.4=0.056，苯板的计算导热系数为：0.041×1.4=0.0574。

Claims (7)

1. 一种高效保温板，其特征在于，所述保温板包括如下质量百分含量的原料：硅酸盐水泥6~15%，粉煤灰2.5~20%，石灰1~13%，硫酸钠0.3~1.0%，水镁石纤维2~5%，抗裂纤维0.2~0.4%，硅酸铝短纤维2~6%、膨胀珠光砂20~66%，表面活性剂0.7~1.5%，羟丙基甲基纤维素醚0.2~0.8%，丙烯酸乳胶粉0.5~10%，氟硅酸镁0.2~2%，凝固剂0.2~2%，脱硫石膏0.5-8%，防水型可再分散乳胶粉粘合剂0.7~6%，聚乙烯醇胶粉0.5~8%，聚羧酸高效减水剂0.1-1%，硫酸铝0.5~1.5%，有机硅改性的憎水剂0.2~1.2%，硫铝酸盐快凝快硬防水剂 1-4%，所有原材料的加和为100%；

表面活性剂包括如下质量份的原料制成：十二烷基苯磺酸钠10份，脂肪酸钠7份，三聚磷酸钠 15份，ALCalase蛋白酶 0.3份，磺酸钠 10份，羧甲基纤维素钠0.6份，硫酸钠 46.9份，水 10份；

高效保温板的制备方法：将原材料按比例计量倒入干粉混料机中搅拌，放出后按计量倒入浆料搅拌机中，加水搅拌至充分发泡，制备隔热板高发泡浆料，将浆料注入抹有脱模剂的模具中，将料充满，中部高出3~15mm，已备收缩，干凝晾晒制得高效保温板。

2.根据权利要求1所述的一种高效保温板，其特征在于，所述保温板还包括膨润土2~4%，硅藻土2~10%，防水剂0.4~3%。

3.根据权利要求1所述的一种高效保温板，其特征在于，所述硅酸铝短纤维的平均直径≤7μm。

4.根据权利要求1所述的一种高效保温板，其特征在于，所述抗裂纤维为聚丙烯纤维，所述凝固剂为固体铝酸钠。

5.根据权利要求1所述的一种高效保温板，其特征在于，所述粉煤灰、脱硫石膏为煤电厂排放的废料。

6.根据权利要求1所述的一种高效保温板，其特征在于，所述搅拌以180转/分的转速搅拌均匀，用时6分钟，所述加水的量为固料2.3倍重的水。

7.根据权利要求1所述的一种高效保温板，其特征在于， 所述保温板超过5cm厚时，经初步自然晾干后，通过低温微波炉干燥。

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