CN110317036A - 一种建筑节能保温材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，公开了一种建筑节能保温材料，由以下重量份数的组分制成：水泥25～40份、煤矸石粉末45～67份、植物纤维37～55份、水玻璃15～28份、分散剂0.5～1份、交联剂0.5～1份、水60～80份。本发明还提供了该建筑节能保温材料的制备方法。本发明对煤矸石进行了合理利用，减轻了环境污染，煤矸石价格低廉、将煤矸石煅烧活化后制备得到煤矸石粉末，所述预混液和植物纤维之间进行交联，增强该保温材料的强度、保温和阻燃性能。

Description

一种建筑节能保温材料及其制备工艺
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种建筑节能保温材料及其制备工艺。
背景技术
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。为了消除污染，自60年代起，很多国家开始重视煤矸石的处理和利用。但到目前为止，煤矸石的利用力度还不够大，技术不完善，地区发展不平衡，对环境的影响依然很严重。
另一方面，我国植物秸秆废弃物废物资源化程度低，一般不到20％，而其余的80％作为废物排放造成环境污染。因此，综合利用植物秸秆废弃物，实现资源化和无害化，越来越引起人们的重视。
在新型建筑材料领域，将废弃的煤矸石和植物秸秆融入到新型建筑材料的原料制备中的使用很少，制备工艺尚不完善，为此，我们提出了一种建筑节能保温材料及其制备工艺，能够使得煤矸石以及植物秸秆废物利用，同时减少生态环境的危害。
发明内容
本发明提供了一种建筑节能保温材料，将废弃物煤矸石和植物纤维添加到到传统建筑节能材料中使用的集料以及保温材料，既变废为宝，又制备出了保温效果优异的节能环保型建筑材料。
本发明的第一个目的是提供一种建筑节能保温材料，由以下重量份数的组分制成：水泥25～40份、煤矸石粉末45～67份、植物纤维37～55份、水玻璃15～28份、分散剂0.5～1份、交联剂0.5～1份、水60～80份。
优选地，所述建筑节能保温材料，由以下重量份数的组分制成：水泥32份、煤矸石粉末52份、植物纤维45份、水玻璃20份、分散剂0.8份、交联剂0.8份、水65份。
优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
优选的，所述植物纤维的植物来源为稻草秸秆或玉米秸秆。
优选的，所述分散剂为六偏磷酸钠，可以控制各物料之间团聚作用的影响，使原料分散性能更好，有利于发挥各原料组分的特性。
优选的，所述交联剂为亚甲基双丙烯酰胺。
本发明的第二个目的是提供上述建筑节能保温材料的制备工艺，具体按照以下步骤进行：
S1，煤矸石粉末的制备
将煤矸石于500～600℃下煅烧3～5h，然后将煅烧后的烧结料通过球磨机研磨，再用细孔筛筛出粒度小于200目的煤矸石粉末；
S2，预混液的制备
将25～40份水泥和45～67份S2得到的煤矸石粉末和50～80份水陆续加入反应釜中，同时添加0.5～1份分散剂搅拌均匀后制备成预混液；
S3，植物纤维的制备
选取植物原料并使用清水将植物原料表面的污泥清洗干净，在60～70℃的保温箱中烘干后，破碎成5～10mm的碎颗粒，得到植物纤维；
S4，浆料的制备
将S2得到的预混液用加碱调节物料体系pH为8～9，再加入37～55份S3得到的植物纤维和15～26份水玻璃后加入0.5～1份交联剂，并进行充分搅拌，所述预混液和植物纤维、水玻璃之间进行交联，制备得到浆料，所述交联剂充分发挥交联作用，在浆料中产生形状细小、分布均匀的孔洞；
S5，建筑节能保温材料的制备
将S4得到的浆料倒入模具中，待胚体成型后置于马弗炉中加热，待胚体凝固成型后，打开模具，取出成品冷却，即得到建筑节能保温材料。
优选的，S4中，充分搅拌的时间为15～20min。
优选的，S4中，调节物料体系pH的碱为浓氨水。
优选的，S5中，马弗炉中加热的温度为80～120℃，压力为1MPa～2MPa，时间为24h～48h。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明对煤矸石进行了合理利用，减轻了环境污染，煤矸石价格低廉、将煤矸石煅烧活化后制备得到煤矸石粉末，所述预混液和植物纤维之间进行交联，增强该保温材料的强度、保温和阻燃性能；
(2)从其力学性能数据表明，本发明的建筑节能保温材料不仅没有因为植物纤维的加入降低抗压强度，反而使材料的力学性能得到一定程度的提高。由此可见，本发明的建筑节能保温材料在保证了材料具有良好力学性能的同时，获得了较好的保温性能；
(3)本发明为煤矸石和废弃植物的综合利用提出了新的方法，制得的建筑节能保温材料的隔热性能和强度均满足和超过建筑使用要求；
(4)本发明使用的原料之一水玻璃是硅酸盐水溶液受热后发泡能形成白色多孔材料，不可燃，是一种良好保温性能的无机材料，但材料的抗压强度较差，但本发明通过添加水泥、煤矸石粉末和植物纤维提高材料的抗压强度，制备出得保温材料强度高、保温性能好。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下面各实施例中未注明具体条件的试验方法，均按照本领域的常规方法和条件进行，所述原料如无特殊说明，均为市售。
实施例1
本实施例一种建筑节能保温材料，由以下重量份数的组分制成：普通硅酸盐水泥32份、煤矸石粉末52份、稻草秸秆纤维45份、水玻璃20份、六偏磷酸钠0.8份、亚甲基双丙烯酰胺0.8份、水70份。
具体上述建筑节能保温材料的制备工艺，按照以下步骤进行：
S1，煤矸石粉末的制备
将煤矸石于550℃下煅烧4h，然后将煅烧后的烧结料通过球磨机研磨，再用细孔筛筛出粒度80目的煤矸石粉末；
S2，预混液的制备
将32份普通硅酸盐水泥和52份S2得到的煤矸石粉末和70份水陆续加入反应釜中，同时添加0.8份六偏磷酸钠搅拌均匀后制备成预混液；
S3，稻草秸秆纤维的制备
选取稻草秸秆并使用清水将稻草秸秆表面的污泥清洗干净，在65℃的保温箱中烘干后，破碎7mm的碎颗粒，得到稻草秸秆纤维；
S4，浆料的制备
将S2得到的预混液用加浓氨水调节物料体系pH为8.5，再加入45份S3得到的稻草秸秆纤维和20份水玻璃后加入0.8份亚甲基双丙烯酰胺，并进行充分搅拌18min，所述预混液和稻草秸秆纤维、水玻璃之间进行交联，制备得到浆料，所述交联剂充分发挥交联作用，在浆料中产生形状细小、分布均匀的孔洞；
S5，建筑节能保温材料的制备
将S4得到的浆料倒入模具中，待胚体成型后置于马弗炉中加热，马弗炉中加热的温度为100℃，压力为1.5MPa，时间为36h待胚体凝固成型后，打开模具，取出成品冷却，即得到建筑节能保温材料。
实施例2
本实施例一种建筑节能保温材料，由以下重量份数的组分制成：普通硅酸盐水泥25份、煤矸石粉末67份、玉米秸秆纤维37份、水玻璃15份、六偏磷酸钠1份、亚甲基双丙烯酰胺0.5份、水80份。
具体上述建筑节能保温材料的制备工艺，按照以下步骤进行：
S1，煤矸石粉末的制备
将煤矸石于500℃下煅烧5h，然后将煅烧后的烧结料通过球磨机研磨，再用细孔筛筛出粒度120目的煤矸石粉末；
S2，预混液的制备
将25份普通硅酸盐水泥和67份S2得到的煤矸石粉末和80份水陆续加入反应釜中，同时添加1份六偏磷酸钠搅拌均匀后制备成预混液；
S3，玉米秸秆纤维的制备
选取玉米秸秆并使用清水将玉米秸秆表面的污泥清洗干净，在60℃的保温箱中烘干后，破碎5mm的碎颗粒，得到玉米秸秆纤维；
S4，浆料的制备
将S2得到的预混液用加浓氨水调节物料体系pH为9，再加入37份S3得到的玉米秸秆纤维和15份水玻璃后加入1份亚甲基双丙烯酰胺，并进行充分搅拌15min，所述预混液和玉米秸秆纤维、水玻璃之间进行交联，制备得到浆料，所述交联剂充分发挥交联作用，在浆料中产生形状细小、分布均匀的孔洞；
S5，建筑节能保温材料的制备
将S4得到的浆料倒入模具中，待胚体成型后置于马弗炉中加热，马弗炉中加热的温度为80℃，压力为2MPa，时间为48h待胚体凝固成型后，打开模具，取出成品冷却，即得到建筑节能保温材料。
实施例3
本实施例一种建筑节能保温材料，由以下重量份数的组分制成：普通硅酸盐水泥40份、煤矸石粉末45份、玉米秸秆纤维55份、水玻璃28份、六偏磷酸钠0.5份、亚甲基双丙烯酰胺1份、水60份。
具体上述建筑节能保温材料的制备工艺，按照以下步骤进行：
S1，煤矸石粉末的制备
将煤矸石于600℃下煅烧3h，然后将煅烧后的烧结料通过球磨机研磨，再用细孔筛筛出粒度200目的煤矸石粉末；
S2，预混液的制备
将40份普通硅酸盐水泥和45份S2得到的煤矸石粉末和60份水陆续加入反应釜中，同时添加0.5份六偏磷酸钠搅拌均匀后制备成预混液；
S3，玉米秸秆纤维的制备
选取玉米秸秆并使用清水将玉米秸秆表面的污泥清洗干净，在70℃的保温箱中烘干后，破碎10mm的碎颗粒，得到玉米秸秆纤维；
S4，浆料的制备
将S2得到的预混液用加浓氨水调节物料体系pH为9，再加入55份S3得到的玉米秸秆纤维和28份水玻璃后加入1份亚甲基双丙烯酰胺，并进行充分搅拌20min，所述预混液和玉米秸秆纤维、水玻璃之间进行交联，制备得到浆料，所述交联剂充分发挥交联作用，在浆料中产生形状细小、分布均匀的孔洞；
S5，建筑节能保温材料的制备
将S4得到的浆料倒入模具中，待胚体成型后置于马弗炉中加热，马弗炉中加热的温度为120℃，压力为1MPa，时间为24h待胚体凝固成型后，打开模具，取出成品冷却，即得到建筑节能保温材料。
实施例4
本实施例一种建筑节能保温材料，由以下重量份数的组分制成：普通硅酸盐水泥38份、煤矸石粉末56份、玉米秸秆纤维42份、水玻璃23份、六偏磷酸钠0.7份、亚甲基双丙烯酰胺0.6份、水72份。
上述建筑节能保温材料的制备工艺同实施例1相同，不同之处在于将实施例1中的配方替换成实施例4的。
实施例5
本实施例一种建筑节能保温材料，由以下重量份数的组分制成：普通硅酸盐水泥30份、煤矸石粉末50份、玉米秸秆纤维50份、水玻璃18份、六偏磷酸钠0.6份、亚甲基双丙烯酰胺0.8份、水68份。
上述建筑节能保温材料的制备工艺同实施例1相同，不同之处在于将实施例1中的配方替换成实施例5的。
为了进一步说明本发明的效果，本发明还设置了对比例，具体如下：
对比例1
本对比例一种建筑节能保温材料，由以下重量份数的组分制成：普通硅酸盐水泥32份、稻草秸秆纤维45份、水玻璃20份、六偏磷酸钠0.8份、亚甲基双丙烯酰胺0.8份、水70份。
具体制备方法同实施例1，不同之处在于将实施例1中的配方替换成对比例1的，同时删除掉实施例1中关于煤矸石粉末制备的步骤。
对比例2
本对比例一种建筑节能保温材料，由以下重量份数的组分制成：普通硅酸盐水泥32份、煤矸石粉末52份、水玻璃20份、六偏磷酸钠0.8份、亚甲基双丙烯酰胺0.8份、水70份。
具体制备方法同实施例1，不同之处在于将实施例1中的配方替换成对比例1的，同时删除掉实施例1中关于稻草纤维制备的步骤。
对比例3
本对比例一种建筑节能保温材料，由以下重量份数的组分制成：普通硅酸盐水泥32份、煤矸石粉末52份、稻草秸秆纤维45份、六偏磷酸钠0.8份、亚甲基双丙烯酰胺0.8份、水70份。
具体制备方法同实施例1，不同之处在于将实施例1中的配方替换成对比例1的。
实施例1～5和对比例1～3均制备出了建筑节能保温材料，将实施例1～5和对比例1～3制备出的建筑节能保温材料进行测试，导热系参照《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》(GB/T 10294—1998)，采用热脉冲非稳态热流法测定；抗压强度参照《建筑保温砂浆》(GB/T20473—2006)测试；阻燃等级依据《建筑材料不燃性试验方法》(GBT5464～2010)相关方法测定混凝土的燃烧性能，并依据《建筑材料及制品燃烧性能分级》(GB8624～2012)进行判断；吸声系数依据《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》(GBJ 88～85)相关方法测定；具体结果见表1。
表1建筑节能保温材料的性能指标
从表1可以看出，实施例1～5制备出的建筑节能保温材料抗压强度最低值为0.65MPa，超过国家标准规定的I型建筑保温材料的抗压强度应大于0.2MPa的要求；实施例1～5制备出的建筑节能保温材料导热系数均小于0.085W/(m·K)，满足国家标准《建筑保温砂浆》(GB/T20473—2006)中II型建筑保温砂浆的性能要求。
本发明描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种建筑节能保温材料，其特征在于，由以下重量份数的组分制成：水泥25～40份、煤矸石粉末45～67份、植物纤维37～55份、水玻璃15～28份、分散剂0.5～1份、交联剂0.5～1份、水60～80份。
2.根据权利要求1所述的建筑节能保温材料，其特征在于，由以下重量份数的组分制成：水泥32份、煤矸石粉末52份、植物纤维45份、水玻璃20份、分散剂0.8份、交联剂0.8份、水65份。
3.根据权利要求1所述的建筑节能保温材料，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的建筑节能保温材料，其特征在于，所述植物纤维的植物来源为稻草秸秆或玉米秸秆中的一种。
5.根据权利要求1所述的建筑节能保温材料，其特征在于，所述分散剂为六偏磷酸钠。
6.根据权利要求1所述的建筑节能保温材料，其特征在于，所述交联剂为亚甲基双丙烯酰胺。
7.根据权利要求1所述的建筑节能保温材料的制备工艺，其特征在于，具体按照以下步骤进行：
S1，煤矸石粉末的制备
将煤矸石于500～600℃下煅烧3～5h，然后将煅烧后的烧结料通过球磨机研磨，再用细孔筛筛出粒度小于200目的煤矸石粉末；
S2，预混液的制备
将25～40份水泥和45～67份S2得到的煤矸石粉末和50～80份水陆续加入反应釜中，同时添加0.5～1份分散剂搅拌均匀后制备成预混液；
S3，植物纤维的制备
选取植物原料并使用清水将植物原料表面的污泥清洗干净，在60～70℃的保温箱中烘干后，破碎成5～10mm的碎颗粒，得到植物纤维；
S4，浆料的制备
将S2得到的预混液用加碱调节物料体系pH为8～9，再加入37～55份S3得到的植物纤维和15～26份水玻璃后加入0.5～1份交联剂，并进行充分搅拌，所述预混液和植物纤维、水玻璃之间进行交联，制备得到浆料，所述交联剂充分发挥交联作用，在浆料中产生形状细小、分布均匀的孔洞；
S5，建筑节能保温材料的制备
将S4得到的浆料倒入模具中，待胚体成型后置于马弗炉中加热，待胚体凝固成型后，打开模具，取出成品冷却，即得到建筑节能保温材料。
8.根据权利要求7所述的建筑节能保温材料的制备工艺，其特征在于，S4中，充分搅拌的时间为15～20min。
9.根据权利要求7所述的建筑节能保温材料的制备工艺，其特征在于，S4中，调节物料体系pH的碱为浓氨水。
10.根据权利要求7所述的建筑节能保温材料的制备工艺，其特征在于，S5中，马弗炉中加热的温度为80～120℃，压力为1MPa～2MPa，时间为24h～48h。
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