CN110803939A - 一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,该保温材料由下列原料制成:骨料77~90份、添加剂0.5~3份、聚酯多元醇100~130份、复合催化剂0.5~3份、泡沫稳定剂1.5~3.5份、水1~3份、发泡剂15~25份、多异氰酸酯150~300份、无机填料15~34份、甲基修饰的二氧化硅气凝胶溶液10~50份。本发明公开的轻质隔音避潮气凝胶保温材料优越的隔热性能,耐火焰烧穿型性能,可长期耐受除氢氟酸外的大部分酸碱环境,不分解不变质,可长期耐受各种热辐射及电磁辐射,性能不退化,在常规使用环境下具有极长的寿命,并具有一定程度上的弹性。
Description
技术领域
本发明属于保温技术领域,具体涉及一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料。
背景技术
使用保温材料不仅可以大量节约能源花费,而且减小了机械设备(空调、暖气)的规模,节约了设备费用。保温材料不仅能够节约能源,而且由于减少机械设备的使用,从而减少了设备排放的污染气体量。建筑物的保温可以减小室内温度的波动。尤其是在季节交替时,更可以保持室温的平稳。并且保温材料普遍具有隔音性,受外界噪音干扰减小。剧烈的温度变化将破坏建筑构物的结构,以及设备及管道的寿命。使用保温材料可以保持温度平稳变化,延长建构筑物及设备的使用寿命,保持建构筑物结构的完整性。使用和安装保温材料有助于隔热和阻燃,减少人员伤亡和财物损失。对外墙保温材料的性能进行评价及等级划分。世界各发达国家均对保温材料的性能制定了严苛的要求,要求其必须满足相应的耐燃等级并加施对应的标志,否则禁止产品销售流通。现在有些外保温材料中本身为易燃材料,需着重推广宣传保温效果优异的A级不燃材料,可有效防止外墙局部起火引发的大面积燃烧,降低火灾损害。气凝胶具有极高的比表面积和孔隙率,近年来被广泛应用于探测高能带电粒子和在太空中捕集陨石微粒的介质材料。因其具有低的表观密度和热导率,极好的耐高温性能,气凝胶作为高效隔热消音材料很有前途。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料。
本发明通过以下技术方案实现:
一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,由以下原料制得:骨料77~90份、添加剂0.5~3份、聚酯多元醇100~130份、复合催化剂0.5~3份、泡沫稳定剂1.5~3.5份、水11~23份、发泡剂15~25份、多异氰酸酯150~300份、无机填料15~34份、甲基修饰的二氧化硅气凝胶溶液10~50份;所述的聚酯多元醇由聚乙二醇二乙二醇己二酸酯多元醇和聚乙二醇二乙二醇苯酐己二酸酯多元醇组成;苯酐聚酯己二酸酯羟值为350-360mgKOH/g;其余聚酯多元醇羟值为380-420mgKOH/g。
进一步的,所述的复合催化剂选自胺类催化剂和有机锡类催化剂的复合物;所述胺类催化剂为N,N-二甲基环己胺、二甲基环己胺、N-乙基吗啉、五甲基二亚乙基三胺中的一种以上;所述有机锡类催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或二马来酸二丁基锡中的一种以上;胺类催化剂和有机锡类催化剂的重量比为1~2:3~4。
进一步的,所述的泡沫稳定剂为椰子油酸单乙醇胺、聚乙二醇、缩甲基纤维素的混合物,重量比为1~2∶3~4∶3~4。
进一步的,所述的发泡剂选自一氟二氯乙烷、五氟丙烷、环戊烷、五氟丁烷或异戊烷中的几种。
进一步的,其特征在于,所述的多异氰酸酯为多亚甲基苯基多异氰酸酯,NCO含量在26~28wt%。
一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,其制备方法包括如下步骤:1)骨料的制备:将磷尾矿、淤泥、蛇纹石粉、堇青石粉、高岭土、膨胀蛭石、水和添加剂按比例混合,用轻型球磨机球磨混合12~18h,骨料的重量份数为:磷尾矿10~30份,淤泥5~10份,蛇纹石粉10~14份,堇青石粉4~10份,高岭土3~7份,膨胀蛭石5~11份,添加剂0.2~1份,水28~53份;所述添加剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠、淀粉、明胶、阿拉伯树胶的混合物;(2)无机浆料的制备:将步骤(1)所得骨料和无机填料,机械搅拌60~100min,加热温度为90~100℃,再加入泡沫,机械搅拌10~30min,得到无机浆料;(3)坯体的成型:将步骤(2)所得无机浆料浇注于模具中,置于90~120℃环境中加热固化干燥得到坯体;(4)烧结:将步骤(3)所得坯体放入烧结炉中,然后从室温以2~10℃/min升温到1250℃~1300℃,烧结0.5~2h,冷却后得到轻质开孔无机基体;(5)再将聚酯多元醇、复合催化剂、泡沫稳定剂、水、发泡剂和甲基修饰的二氧化硅气凝胶溶液混合,获得混合物A;(6)将多异氰酸酯与混合物A混合后将轻质开孔无机基体在其中浸渍发泡,即得。
进一步的,所述气凝胶粉体材料的密度为0.05~0.3g/ml,粒径为0.1~100μm,比表面为300m~400m2/g,热导率为0.01~0.03W/m·k。
进一步的,所述气凝胶粉体材料至少选自二氧化硅气凝胶、二氧化钛气凝胶、石墨烯气凝胶中的任一种。
进一步的,所述无机填料为白炭黑、钛白粉、重钙粉、轻钙、煅烧高岭土、重晶石、滑石粉、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻土、海泡石粉、粉状硅酸盐纤维中的任一种。
本发明的有益效果:
本发明公开的气凝胶保温材料具有优越的隔热性能。常温室温时平均导热系数低,在高温环境中使用时隔热性能更加突出。耐受高温,具有良好的的耐火焰烧穿型性能,可长时间承受火焰直接灼烧,在远超使用上限温度的火焰中,气凝胶保温材料会出现隔热性能退化的趋势并伴有烧结现象,不会出现一般纤维类隔热材料熔断穿孔或者多孔矿物板类隔热材料断裂破碎的情况。具有很好的化学稳定性,可长期耐受除氢氟酸外的大部分酸碱环境,不分解不变质,可长期耐受各种热辐射及电磁辐射,性能不退化,在常规使用环境下具有极长的寿命,这点同时也省了日常对其的维护与保养,具有良好的力学特性,并具有一定程度上的弹性,这是板材类常规高温隔热材料所不具有的,在高温下不释放任何气体或有机物,对于环境的保护也有着一定的保障性。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明,但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,由以下原料制得:骨料90份、添加剂3份、聚酯多元醇130份、复合催化剂3份、泡沫稳定剂3.5份、水23份、发泡剂25份、多异氰酸酯300份、无机填料34份、甲基修饰的二氧化硅气凝胶溶液50份;所述的聚酯多元醇由聚乙二醇二乙二醇己二酸酯多元醇和聚乙二醇二乙二醇苯酐己二酸酯多元醇组成;苯酐聚酯己二酸酯羟值为350-360mgKOH/g;其余聚酯多元醇羟值为380-420mgKOH/g。
进一步的,所述的复合催化剂选自胺类催化剂和有机锡类催化剂的复合物;所述胺类催化剂为N,N-二甲基环己胺、二甲基环己胺、N-乙基吗啉、五甲基二亚乙基三胺中的一种以上;所述有机锡类催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或二马来酸二丁基锡中的一种以上;胺类催化剂和有机锡类催化剂的重量比为1:3。
进一步的,所述的泡沫稳定剂为椰子油酸单乙醇胺、聚乙二醇、缩甲基纤维素的混合物,重量比为1∶3∶3。
进一步的,所述的发泡剂选自一氟二氯乙烷、五氟丙烷、环戊烷、五氟丁烷或异戊烷中的几种。
进一步的,其特征在于,所述的多异氰酸酯为多亚甲基苯基多异氰酸酯,NCO含量在26~28wt%。
一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,其制备方法包括如下步骤:(1)骨料的制备:
将磷尾矿、淤泥、蛇纹石粉、堇青石粉、高岭土、膨胀蛭石、水和添加剂按比例混合,用轻型球磨机球磨混合12~18h,骨料的重量份数为:磷尾矿30份,淤泥10份,蛇纹石粉14份,堇青石粉10份,高岭土7份,膨胀蛭石11份,添加剂1份,水53份;所述添加剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠、淀粉、明胶、阿拉伯树胶的混合物;(2)无机浆料的制备:将步骤(1)所得骨料和无机填料,机械搅拌100min,加热温度为100℃,再加入泡沫,机械搅拌30min,得到无机浆料;(3)坯体的成型:将步骤(2)所得无机浆料浇注于模具中,置于120℃环境中加热固化干燥得到坯体;(4)烧结:将步骤(3)所得坯体放入烧结炉中,然后从室温以10℃/min升温到1250℃℃,烧结2h,冷却后得到轻质开孔无机基体;(5)再将聚酯多元醇、复合催化剂、泡沫稳定剂、水、发泡剂和甲基修饰的二氧化硅气凝胶溶液混合,获得混合物A;(6)将多异氰酸酯与混合物A混合后将轻质开孔无机基体在其中浸渍发泡,即得。
进一步的,所述气凝胶粉体材料的密度为0.05~0.3g/ml,粒径为0.1~100μm,比表面为300m~400m2/g,热导率为0.01~0.03W/m·k。
进一步的,所述气凝胶粉体材料至少选自二氧化硅气凝胶、二氧化钛气凝胶、石墨烯气凝胶中的任一种。
进一步的,所述无机填料为白炭黑、钛白粉、重钙粉、轻钙、煅烧高岭土、重晶石、滑石粉、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻土、海泡石粉、粉状硅酸盐纤维中的任一种。
实施例2
一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,由以下原料制得:骨料77份、添加剂2份、聚酯多元醇100份、复合催化剂2.5份、泡沫稳定剂1.5~份、水11份、发泡剂15份、多异氰酸酯150份、无机填料15份、甲基修饰的二氧化硅气凝胶溶液40份;所述的聚酯多元醇由聚乙二醇二乙二醇己二酸酯多元醇和聚乙二醇二乙二醇苯酐己二酸酯多元醇组成;苯酐聚酯己二酸酯羟值为350-360mgKOH/g;其余聚酯多元醇羟值为380-420mgKOH/g。
进一步的,所述的复合催化剂选自胺类催化剂和有机锡类催化剂的复合物;所述胺类催化剂为N,N-二甲基环己胺、二甲基环己胺、N-乙基吗啉、五甲基二亚乙基三胺中的一种以上;所述有机锡类催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或二马来酸二丁基锡中的一种以上;胺类催化剂和有机锡类催化剂的重量比为2:3。
进一步的,所述的泡沫稳定剂为椰子油酸单乙醇胺、聚乙二醇、缩甲基纤维素的混合物,重量比为1∶3∶4。
进一步的,所述的发泡剂选自一氟二氯乙烷、五氟丙烷、环戊烷、五氟丁烷或异戊烷中的几种。
进一步的,其特征在于,所述的多异氰酸酯为多亚甲基苯基多异氰酸酯,NCO含量在26~28wt%。
一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,其制备方法包括如下步骤:(1)骨料的制备:
将磷尾矿、淤泥、蛇纹石粉、堇青石粉、高岭土、膨胀蛭石、水和添加剂按比例混合,用轻型球磨机球磨混合12~18h,骨料的重量份数为:磷尾矿30份,淤泥10份,蛇纹石粉14份,堇青石粉10份,高岭土7份,膨胀蛭石11份,添加剂1份,水28份;所述添加剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠、淀粉、明胶、阿拉伯树胶的混合物;(2)无机浆料的制备:将步骤(1)所得骨料和无机填料,机械搅拌60min,加热温度为100℃,再加入泡沫,机械搅拌10~30min,得到无机浆料;(3)坯体的成型:将步骤(2)所得无机浆料浇注于模具中,置于90℃环境中加热固化干燥得到坯体;(4)烧结:将步骤(3)所得坯体放入烧结炉中,然后从室温以10℃/min升温到1300℃,烧结2h,冷却后得到轻质开孔无机基体;(5)再将聚酯多元醇、复合催化剂、泡沫稳定剂、水、发泡剂和甲基修饰的二氧化硅气凝胶溶液混合,获得混合物A;(6)将多异氰酸酯与混合物A混合后将轻质开孔无机基体在其中浸渍发泡,即得。
进一步的,所述气凝胶粉体材料的密度为0.05~0.3g/ml,粒径为0.1~100μm,比表面为300m~400m2/g,热导率为0.01~0.03W/m·k。
进一步的,所述气凝胶粉体材料至少选自二氧化硅气凝胶、二氧化钛气凝胶、石墨烯气凝胶中的任一种。
进一步的,所述无机填料为白炭黑、钛白粉、重钙粉、轻钙、煅烧高岭土、重晶石、滑石粉、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻土、海泡石粉、粉状硅酸盐纤维中的任一种。
对比例1
本对比例与实施例2相比,在原料称取步骤中,省去无机填料,除此外的方法步骤均相同。
对比例2
本对比例与实施例2相比,在原料称取步骤中,省去甲基修饰的二氧化硅气凝胶溶液成分,除此外的方法步骤均相同。
对比例3
本对比例与实施例2相比,在原料称取步骤中,省去泡沫稳定剂成分,除此外的方法步骤均相同。
对比例4
本对比例与实施例2相比,在步骤(7)中,省去质开孔无机基体浸泡,除此外的方法步骤均相同。
表1各实施例和对比例轻质隔音避潮气凝胶保温材料的性能测试结果
表1:
注:参考GB/T4132绝热材料及其术语;GBT5480矿物棉及其制品试验方法;GBT8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级;GB/T17795建筑绝热用玻璃棉制品;GBT13350绝热用玻璃棉及其制品;GB/T10294绝热材料稳态热阻及其有关特性的测定防护热板法;GBTl0295绝热材料稳态热阻及有关特性热流计法;GB/T1835-2016绝热用岩棉、矿渣面及其制品;GB/T13480建筑用绝热制品压缩性能的测试;GB/T5486-2008无机硬质绝热制品试验方法;GB/T10299-1988绝热材料憎水性试验方法;GB/T17430绝热材料最高使用温度的评估方法;GBT/17911-2006耐火材料无机纤维制品试验方法;GB/T34336-2017纳米孔气凝胶复合绝热制品。
Claims (9)
1.一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,其特征在于,由以下原料制得:骨料77~90份、添加剂0.5~3份、聚酯多元醇100~130份、复合催化剂0.5~3份、泡沫稳定剂1.5~3.5份、水11~23份、发泡剂15~25份、多异氰酸酯150~300份、无机填料15~34份、甲基修饰的二氧化硅气凝胶溶液10~30份;所述的聚酯多元醇由聚乙二醇二乙二醇己二酸酯多元醇和聚乙二醇二乙二醇苯酐己二酸酯多元醇组成;苯酐聚酯己二酸酯羟值为350-360mgKOH/g;其余聚酯多元醇羟值为380-420mgKOH/g。
2.根据权利要求1所述的一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,其特征在于,所述的复合催化剂选自胺类催化剂和有机锡类催化剂的复合物;所述胺类催化剂为N,N-二甲基环己胺、二甲基环己胺、N-乙基吗啉、五甲基二亚乙基三胺中的一种以上;所述有机锡类催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或二马来酸二丁基锡中的一种以上;胺类催化剂和有机锡类催化剂的重量比为1~2:3~4。
3.根据权利要求1所述的一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,其特征在于,所述的泡沫稳定剂为椰子油酸单乙醇胺、聚乙二醇、缩甲基纤维素的混合物,重量比为1~2∶3~4∶3~4。
4.根据权利要求1所述的一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,其特征在于,所述的发泡剂选自一氟二氯乙烷、五氟丙烷、环戊烷、五氟丁烷或异戊烷中的几种。
5.根据权利要求1所述的一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,其特征在于,所述的多异氰酸酯为多亚甲基苯基多异氰酸酯,NCO含量在26~28wt%。
6.一种权利要求1所述的一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,其特征在于,其制备方法包括如下步骤:(1)骨料的制备:将磷尾矿、淤泥、蛇纹石粉、堇青石粉、高岭土、膨胀蛭石、水和添加剂按比例混合,用轻型球磨机球磨混合12~18h,骨料的重量份数为:磷尾矿10~30份,淤泥5~10份,蛇纹石粉10~14份,堇青石粉4~10份,高岭土3~7份,膨胀蛭石5~11份,添加剂0.2~1份,水28~53份;所述添加剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠、淀粉、明胶、阿拉伯树胶的混合物;(2)无机浆料的制备:将步骤(1)所得骨料和无机填料,机械搅拌60~100min,加热温度为90~100℃,再加入泡沫,机械搅拌10~30min,得到无机浆料;(3)坯体的成型:将步骤(2)所得无机浆料浇注于模具中,置于90~120℃环境中加热固化干燥得到坯体;(4)烧结:将步骤(3)所得坯体放入烧结炉中,然后从室温以2~10℃/min升温到1250℃~1300℃,烧结0.5~2h,冷却后得到轻质开孔无机基体;(5)再将聚酯多元醇、复合催化剂、泡沫稳定剂、水、发泡剂和甲基修饰的二氧化硅气凝胶溶液混合,获得混合物A;(6)将多异氰酸酯与混合物A混合后将轻质开孔无机基体在其中浸渍发泡,即得。
7.一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,所述气凝胶粉体材料的密度为0.05~0.3g/ml,粒径为0.1~100μm,比表面为300m~400m2/g,热导率为0.01~0.03W/m·k。
8.根据权利要求1所述的一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,其特征在于,所述气凝胶粉体材料至少选自二氧化硅气凝胶、二氧化钛气凝胶、石墨烯气凝胶中的任一种。
9.根据权利要求1所述的一种轻质隔音避潮气凝胶保温材料,其特征在于,所述无机填料为白炭黑、钛白粉、重钙粉、轻钙、煅烧高岭土、重晶石、滑石粉、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻土、海泡石粉、粉状硅酸盐纤维中的任一种。
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