CN110451909A - 一种耐压抗冲击保温建材的制备方法 - Google Patents

一种耐压抗冲击保温建材的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐压抗冲击保温建材的制备方法，属于建筑材料加工技术领域。本发明首先将棉花与稻秸粉碎混合，粉碎后投入碱液中搅拌，搅拌后过滤得到有机固体产物，随后将有机固体产物与乙酸混合，混合后加入氯化铝粉末搅拌制得改性混合液，再向改性混合液中加入高锰酸钾反应，反应弧浓缩制得浓缩有机产物，随后将浓缩有机产物投入蒸馏水中进行振荡，再滴加碱液制得碱性反应液，随后将碱性反应液过滤高温处理制得热反应产物，最后将热反应产物与有机硅树脂、石膏粉、煤灰粉以及其它原料混合研磨，干燥即得耐压抗冲击保温建材，通过引入棉花中的纤维成分以及结合铝离子生成氧化铝纳米颗粒全面增强建材的力学强度和保温性能，具有广阔的应用前景。

Description

一种耐压抗冲击保温建材的制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐压抗冲击保温建材的制备方法，属于建筑材料加工技术领域。
背景技术
保温材料一般是指导热系数小于或等于0.12的材料。保温材料发展很快，在工业和建筑中采用良好的保温技术与材料，往往可以起到事半功倍的效果。
传统的保温隔热材料是以提高气相空隙率，降低导热系数和传导系数为主。纤维类保温材料在使用环境中要使对流传热和辐射传热升高，必须要有较厚的覆层；而型材类无机保温材料要进行拼装施工，存在接缝多、有损美观、防水性差、使用寿命短等缺陷。为此，人们一直在寻求与研究一种能大大提高保温材料隔热反射性能的新型材料。按材料成份分类:1、有机隔热保温材料，2、无机隔热保温材料，3、金属类隔热保温材料；按材料形状分类:1、松散隔热保温材料，2、板状隔热保温材料，3、整体保温隔热材料；无机保温材料中膨胀珍珠岩以其优良防火性能，对环境无污染等优势正逐步成为无机外墙保温材料的首选。
膨胀珍珠岩作为一种非金属矿物材料，广泛应用于建筑、冶金、石油、化工、轻工、电力、运输及农业等领域。膨胀珍珠岩便被广泛应用于外墙保温板的轻骨材料。但是由于各种原因，膨胀珍珠岩保温板的应用还是受到一些限制。
同时保温材料广泛应用于冰箱、冷库、冰柜、冷藏车的绝热材料，建筑物、储罐及管道等。近年来国外硬质泡沫塑料的研究发展迅速，并且得到了广泛的应用。但国内硬质泡沫塑料由于成本较高，相对发展比较缓慢，因此国内市场还有待进一步开发。并且保温材料不仅要求质轻，还要求有优良的压缩强度、模量和尺寸稳定性，随着科技发展和生活水平的不断提高，环保保温材料成为重要的研究课题。
保温材料一般是指热导系数小于或等于0.2的材料，保温材料发展的很快，在工业和建筑中采用良好的保温技术与材料，往往可以起到事半功倍的效果，建筑中每使用一吨矿物质棉绝热制品，一年可以节约一吨石油。
传统的保温材料具有体积密度大、导热系数高、潮湿空气中易吸收水分等缺陷，不适用于家居墙体。
因此亟需研发一种保温性能良好以及力学强度优异的建筑材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前保温建材保温性能不佳以及成型后力学强度差导致保温建材受冲击、压制易破损、开裂的缺陷，提供了一种耐压抗冲击保温建材的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种耐压抗冲击保温建材的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
将热反应产物、十二烷基苯磺酸钠、有机硅树脂、份石膏粉、煤灰粉投入行星球磨机中，在球料比为10：1和转速为150～170r/min的条件下研磨2～3h制得预制产物，将预制产物投入烘箱中，在温度为90～100℃的条件下干燥100～120min制得耐压抗冲击保温建材。
所述的热反应产物的具体制备步骤为：
(1)将浓缩有机产物与蒸馏水投入烧杯中，将烧杯置于振荡仪中，在频率为32～36kHz的条件下振荡2～3h，振荡后向烧杯中滴加质量分数为10～12％的氢氧化钠溶液调节pH值至9～10，继续振荡4～5h制得碱性反应液；
(2)将碱性反应液投入抽滤机中进行抽滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次，将滤渣投入高温炉中，将炉内温度升高至110～120℃，恒温预热40～50min，将炉内充满氩气，再次将炉内温度升高进行恒温下反应2～3h，反应后研磨制得热反应产物；
所述的浓缩有机产物的具体制备步骤为：
(1)将棉花与稻秸投入粉碎机中粉碎制得粉碎混合物，将粉碎混合物与质量分数为6～10％的氢氧化钠溶液投入烧杯中，用搅拌器以300～360r/min的转速搅拌30～40min制得混合浆液，将混合浆液进行过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次得到有机固体产物；
(2)将有机固体产物与质量分数为3～5％的乙酸溶液投入反应釜中，密闭反应釜，将反应釜内温度升高至80～100℃，恒温条件下用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌40～60min制得混合反应液，向反应釜内添加氯化铝粉末，继续搅拌30～40min制得改性混合液；
(3)将改性混合液与高锰酸钾粉末投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为50～60℃的水浴锅中，用搅拌器以600～700r/min的转速搅拌80～100min制得氧化反应液，将氧化反应液投入旋转蒸发仪中，在转速为200～240r/min和温度为60～70℃的条件下浓缩蒸发直至产物质量恒定制得浓缩有机产物。
优选的按重量份数计，所述的热反应产物为6～8份、十二烷基苯磺酸钠为2.0～2.4份、有机硅树脂为5～7份、石膏粉为1.0～1.2份、煤灰粉为30～34份。
热反应产物的具体制备步骤(1)中所述的浓缩有机产物与蒸馏水的质量比为1：10。
热反应产物的具体制备步骤(2)中所述的炉内恒温反应的温度为600～650℃，。浓缩有机产物的具体制备步骤(1)中所述的棉花与稻秸的质量比为5：1。
浓缩有机产物的具体制备步骤(1)中所述的粉碎混合物与质量分数为6～10％的氢氧化钠溶液的质量比为1：10。
浓缩有机产物的具体制备步骤(2)中所述的有机固体产物与质量分数为3～5％的乙酸溶液的质量比为1：10。
浓缩有机产物的具体制备步骤(2)中所述的向反应釜内添加的氯化铝粉末的质量为混合反应液质量的3～5％。
浓缩有机产物的具体制备步骤(3)中所述的改性混合液与高锰酸钾粉末的质量比为50：1。
本发明的有益技术效果是：
(1)本发明首先将棉花与稻秸粉碎混合，粉碎后投入碱液中搅拌，搅拌后过滤得到有机固体产物，随后将有机固体产物与乙酸混合，混合后加入氯化铝粉末搅拌制得改性混合液，再向改性混合液中加入高锰酸钾反应，反应弧浓缩制得浓缩有机产物，随后将浓缩有机产物投入蒸馏水中进行振荡，再滴加碱液制得碱性反应液，随后将碱性反应液过滤高温处理制得热反应产物，最后将热反应产物与有机硅树脂、石膏粉、煤灰粉以及其它原料混合研磨，干燥即得耐压抗冲击保温建材，本发明将棉花、稻秸经过热碱液浸泡使其中的有机纤维、纤维素等成分分离，溶解过滤去除纤维化合物以外的杂质，随后经过乙酸溶液改性使纤维表面接枝大量的羧基官能团，利用羧基基团与保温建材材料总其它成分形成氢键以及其它键能吸附，增强各成分之间的粘结作用，提高保温建材微观空间结构的结构强度，增强保温建材的力学强度，使保温建材受压受冲击后难以破损，再经过高温处理，使部分纤维炭化生成碳纤维结构，从而在增强纤维的化学稳定性以及刚性，进一步加强保温建材的力学强度，同时有机纤维成分本身具有较低的导热系数，引入有机纤维成分后可以增强保温建材的保温性能；
(2)本发明利用高锰酸钾对植物纤维成分进行氧化处理，增加纤维表面的羧基基团，利用羧基基团络合吸附铝离子，通过调节pH值生成氢氧化铝分子，再经过加热分解生成氧化铝，使得氧化铝纳米级颗粒分散于纤维成分中，使得氧化铝纳米级颗粒均匀分散于保温建材中，不仅提高了纤维成分的结构强度，同时提高了纤维成分的保隔热性能，使得保温建材的力学强度和保温性能得到加强，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
(1)将棉花与稻秸按质量比为5：1投入粉碎机中粉碎制得粉碎混合物，将粉碎混合物与质量分数为6～10％的氢氧化钠溶液按质量比为1：10投入烧杯中，用搅拌器以300～360r/min的转速搅拌30～40min制得混合浆液，将混合浆液进行过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次得到有机固体产物；
(2)将上述有机固体产物与质量分数为3～5％的乙酸溶液按质量比为1：10投入反应釜中，密闭反应釜，将反应釜内温度升高至80～100℃，恒温条件下用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌40～60min制得混合反应液，向反应釜内添加混合反应液质量3～5％的氯化铝粉末，继续搅拌30～40min制得改性混合液；
(3)将上述改性混合液与高锰酸钾粉末按质量比为50：1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为50～60℃的水浴锅中，用搅拌器以600～700r/min的转速搅拌80～100min制得氧化反应液，将氧化反应液投入旋转蒸发仪中，在转速为200～240r/min和温度为60～70℃的条件下浓缩蒸发直至产物质量恒定制得浓缩有机产物；
(4)将上述浓缩有机产物与蒸馏水按质量比为1：10投入烧杯中，将烧杯置于振荡仪中，在频率为32～36kHz的条件下振荡2～3h，振荡后向烧杯中滴加质量分数为10～12％的氢氧化钠溶液调节pH值至9～10，继续振荡4～5h制得碱性反应液；
(5)将上述碱性反应液投入抽滤机中进行抽滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次，将滤渣投入高温炉中，将炉内温度升高至110～120℃，恒温预热40～50min，将炉内充满氩气，再次将炉内温度升高至600～650℃，恒温下反应2～3h，反应后研磨制得热反应产物；
(6)按重量份数计，将6～8份上述热反应产物、2.0～2.4份十二烷基苯磺酸钠、5～7份有机硅树脂、1.0～1.2份石膏粉、30～34份煤灰粉投入行星球磨机中，在球料比为10：1和转速为150～170r/min的条件下研磨2～3h制得预制产物，将预制产物投入烘箱中，在温度为90～100℃的条件下干燥100～120min制得耐压抗冲击保温建材。
实例1
热反应产物的制备：
将浓缩有机产物与蒸馏水按质量比为1：10投入烧杯中，将烧杯置于振荡仪中，在频率为32～36kHz的条件下振荡2h，振荡后向烧杯中滴加质量分数为10％的氢氧化钠溶液调节pH值至9，继续振荡4h制得碱性反应液；
将上述碱性反应液投入抽滤机中进行抽滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3次，将滤渣投入高温炉中，将炉内温度升高至110℃，恒温预热40min，将炉内充满氩气，再次将炉内温度升高至600℃，恒温下反应2h，反应后研磨制得热反应产物；浓缩有机产物的制备：
将棉花与稻秸按质量比为5：1投入粉碎机中粉碎制得粉碎混合物，将粉碎混合物与质量分数为6％的氢氧化钠溶液按质量比为1：10投入烧杯中，用搅拌器以300r/min的转速搅拌30min制得混合浆液，将混合浆液进行过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3次得到有机固体产物；
将上述有机固体产物与质量分数为3％的乙酸溶液按质量比为1：10投入反应釜中，密闭反应釜，将反应釜内温度升高至80℃，恒温条件下用搅拌器以500r/min的转速搅拌40min制得混合反应液，向反应釜内添加混合反应液质量3％的氯化铝粉末，继续搅拌30min制得改性混合液；
将上述改性混合液与高锰酸钾粉末按质量比为50：1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为50℃的水浴锅中，用搅拌器以600r/min的转速搅拌80min制得氧化反应液，将氧化反应液投入旋转蒸发仪中，在转速为200r/min和温度为60℃的条件下浓缩蒸发直至产物质量恒定制得浓缩有机产物；
耐压抗冲击保温建材的制备：
按重量份数计，将6份热反应产物、2.0份十二烷基苯磺酸钠、5份有机硅树脂、1.0份石膏粉、30份煤灰粉投入行星球磨机中，在球料比为10：1和转速为150r/min的条件下研磨2h制得预制产物，将预制产物投入烘箱中，在温度为90℃的条件下干燥100min制得耐压抗冲击保温建材。
实例2
热反应产物的制备：
将浓缩有机产物与蒸馏水按质量比为1：10投入烧杯中，将烧杯置于振荡仪中，在频率为34kHz的条件下振荡2h，振荡后向烧杯中滴加质量分数为11％的氢氧化钠溶液调节pH值至9，继续振荡4h制得碱性反应液；
将上述碱性反应液投入抽滤机中进行抽滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次，将滤渣投入高温炉中，将炉内温度升高至115℃，恒温预热45min，将炉内充满氩气，再次将炉内温度升高至620℃，恒温下反应2h，反应后研磨制得热反应产物；
浓缩有机产物的制备：
将棉花与稻秸按质量比为5：1投入粉碎机中粉碎制得粉碎混合物，将粉碎混合物与质量分数为8％的氢氧化钠溶液按质量比为1：10投入烧杯中，用搅拌器以330r/min的转速搅拌35min制得混合浆液，将混合浆液进行过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣4次得到有机固体产物；
将上述有机固体产物与质量分数为4％的乙酸溶液按质量比为1：10投入反应釜中，密闭反应釜，将反应釜内温度升高至90℃，恒温条件下用搅拌器以550r/min的转速搅拌50min制得混合反应液，向反应釜内添加混合反应液质量4％的氯化铝粉末，继续搅拌35min制得改性混合液；
将上述改性混合液与高锰酸钾粉末按质量比为50：1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为55℃的水浴锅中，用搅拌器以650r/min的转速搅拌90min制得氧化反应液，将氧化反应液投入旋转蒸发仪中，在转速为220r/min和温度为65℃的条件下浓缩蒸发直至产物质量恒定制得浓缩有机产物；
耐压抗冲击保温建材的制备：
按重量份数计，将7份热反应产物、2.2份十二烷基苯磺酸钠、6份有机硅树脂、1.1份石膏粉、32份煤灰粉投入行星球磨机中，在球料比为10：1和转速为160r/min的条件下研磨2h制得预制产物，将预制产物投入烘箱中，在温度为95℃的条件下干燥110min制得耐压抗冲击保温建材。
实例3
热反应产物的制备：
将浓缩有机产物与蒸馏水按质量比为1：10投入烧杯中，将烧杯置于振荡仪中，在频率为36kHz的条件下振荡3h，振荡后向烧杯中滴加质量分数为12％的氢氧化钠溶液调节pH值至10，继续振荡5h制得碱性反应液；
将上述碱性反应液投入抽滤机中进行抽滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣5次，将滤渣投入高温炉中，将炉内温度升高至120℃，恒温预热50min，将炉内充满氩气，再次将炉内温度升高至650℃，恒温下反应3h，反应后研磨制得热反应产物；浓缩有机产物的制备：
将棉花与稻秸按质量比为5：1投入粉碎机中粉碎制得粉碎混合物，将粉碎混合物与质量分数为10％的氢氧化钠溶液按质量比为1：10投入烧杯中，用搅拌器以360r/min的转速搅拌40min制得混合浆液，将混合浆液进行过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣5次得到有机固体产物；
将上述有机固体产物与质量分数为5％的乙酸溶液按质量比为1：10投入反应釜中，密闭反应釜，将反应釜内温度升高至100℃，恒温条件下用搅拌器以600r/min的转速搅拌60min制得混合反应液，向反应釜内添加混合反应液质量5％的氯化铝粉末，继续搅拌40min制得改性混合液；
将上述改性混合液与高锰酸钾粉末按质量比为50：1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为60℃的水浴锅中，用搅拌器以700r/min的转速搅拌100min制得氧化反应液，将氧化反应液投入旋转蒸发仪中，在转速为240r/min和温度为70℃的条件下浓缩蒸发直至产物质量恒定制得浓缩有机产物；
耐压抗冲击保温建材的制备：
按重量份数计，将8份热反应产物、2.4份十二烷基苯磺酸钠、7份有机硅树脂、1.2份石膏粉、34份煤灰粉投入行星球磨机中，在球料比为10：1和转速为170r/min的条件下研磨3h制得预制产物，将预制产物投入烘箱中，在温度为100℃的条件下干燥120min制得耐压抗冲击保温建材。
对比例1：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是热反应产物。
对比例2：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是浓缩有机产物。
对比例3：河南省某公司生产的保温建材筑料。
将上述实施例与对比例得到的保温建材筑料根据JC/T647-2014标准进行检测，得到的结果如表1所示。
表1：
综合上述，从表1可以看出本发明的耐压抗冲击保温建材具有良好的耐压性能、抗冲击性能以及保温性能，值得推广使用，以上所述仅为本发明的较佳方式，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 (9)

1.一种耐压抗冲击保温建材的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
将热反应产物、十二烷基苯磺酸钠、有机硅树脂、份石膏粉、煤灰粉投入行星球磨机中，在球料比为10：1和转速为150～170r/min的条件下研磨2～3h制得预制产物，将预制产物投入烘箱中，在温度为90～100℃的条件下干燥100～120min制得耐压抗冲击保温建材。
所述的热反应产物的具体制备步骤为：
(1)将浓缩有机产物与蒸馏水投入烧杯中，将烧杯置于振荡仪中，在频率为32～36kHz的条件下振荡2～3h，振荡后向烧杯中滴加质量分数为10～12％的氢氧化钠溶液调节pH值至9～10，继续振荡4～5h制得碱性反应液；
(2)将碱性反应液投入抽滤机中进行抽滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次，将滤渣投入高温炉中，将炉内温度升高至110～120℃，恒温预热40～50min，将炉内充满氩气，再次将炉内温度升高进行恒温下反应2～3h，反应后研磨制得热反应产物；
所述的浓缩有机产物的具体制备步骤为：
(1)将棉花与稻秸投入粉碎机中粉碎制得粉碎混合物，将粉碎混合物与质量分数为6～10％的氢氧化钠溶液投入烧杯中，用搅拌器以300～360r/min的转速搅拌30～40min制得混合浆液，将混合浆液进行过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次得到有机固体产物；
(2)将有机固体产物与质量分数为3～5％的乙酸溶液投入反应釜中，密闭反应釜，将反应釜内温度升高至80～100℃，恒温条件下用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌40～60min制得混合反应液，向反应釜内添加氯化铝粉末，继续搅拌30～40min制得改性混合液；
(3)将改性混合液与高锰酸钾粉末投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为50～60℃的水浴锅中，用搅拌器以600～700r/min的转速搅拌80～100min制得氧化反应液，将氧化反应液投入旋转蒸发仪中，在转速为200～240r/min和温度为60～70℃的条件下浓缩蒸发直至产物质量恒定制得浓缩有机产物。
2.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击保温建材的制备方法，其特征在于：优选的按重量份数计，所述的热反应产物为6～8份、十二烷基苯磺酸钠为2.0～2.4份、有机硅树脂为5～7份、石膏粉为1.0～1.2份、煤灰粉为30～34份。
3.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击保温建材的制备方法，其特征在于：热反应产物的具体制备步骤(1)中所述的浓缩有机产物与蒸馏水的质量比为1：10。
4.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击保温建材的制备方法，其特征在于：热反应产物的具体制备步骤(2)中所述的炉内恒温反应的温度为600～650℃。
5.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击保温建材的制备方法，其特征在于：浓缩有机产物的具体制备步骤(1)中所述的棉花与稻秸的质量比为5：1。
6.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击保温建材的制备方法，其特征在于：浓缩有机产物的具体制备步骤(1)中所述的粉碎混合物与质量分数为6～10％的氢氧化钠溶液的质量比为1：10。
7.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击保温建材的制备方法，其特征在于：浓缩有机产物的具体制备步骤(2)中所述的有机固体产物与质量分数为3～5％的乙酸溶液的质量比为1：10。
8.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击保温建材的制备方法，其特征在于：浓缩有机产物的具体制备步骤(2)中所述的向反应釜内添加的氯化铝粉末的质量为混合反应液质量的3～5％。
9.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击保温建材的制备方法，其特征在于：浓缩有机产物的具体制备步骤(3)中所述的改性混合液与高锰酸钾粉末的质量比为50：1。
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