CN111072358A - 一种保温砂浆、保温板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保温砂浆、保温板及其制备方法，所述保温砂浆包括组分A和组分B；所述组分A包括硅溶胶、氧化镁、减水剂、胶粉、胶黏剂、助剂和溶剂的组合；所述组分B包括聚苯乙烯颗粒和玻化微珠的组合。本发明采用双组份分装的方式，在组分A中同时引入硅溶胶、氧化镁、减水剂和胶粉，这四种物质协同作用，能有效抑制气体分子对热的传播，再配合由聚苯乙烯颗粒和玻化微珠共同组成的组分B，有机材料和无机保温材料相结合，很大程度提高了材料的保温性能、防火性能、防水性能、耐高温性能以及物理机械性能，且施工周期短。

Description

一种保温砂浆、保温板及其制备方法
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域，尤其涉及一种保温砂浆、保温板及其制备方法。
背景技术
目前，市场上现有的保温材料主要有可发性聚苯乙烯(EPS)板、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)板等有机类板材，该类板材防火性能为B2或B1级，达不到A级标准。其在发生火灾时能够燃烧，而且会产生大量有害烟雾，对人生安全和环境产生很大影响。无机类保温砂浆防火能达到A级，但导热系数高，施工难度大，周期长。
常用的保温砂浆包括胶粉聚苯颗粒保温砂浆和无机保温砂浆，胶粉聚苯颗粒保温砂浆由砂浆和保温颗粒组成，拌合不易均匀，施工难度大，周期长，防火只能达到B1级；无机保温砂浆虽然能够达到A级防火标准，但是导热系数高，保温效果差，且容易分层，施工周期长。
CN105694254A公开了一种阻燃EPS保温板，它由下列组份组成：可发性聚苯乙烯20～50份、废旧聚苯乙烯40～70份、可膨胀石墨5～20份、纳米二氧化硅0.5～5份、聚磷酸铵2～8份、硼酸锌1～5份。该保温板具有阻燃效果好、保温性能优良、成本低廉的特点，该保温板大量利用废旧EPS，属于环保保温材料，可应用于建筑外墙外保温工程。即使在配方中添加了阻燃剂，但是其防火等级仍难以达到A级。
CN108623232A公开了一种聚丙烯纤维增强的胶粉聚苯颗粒保温砂浆的制备方法，将粘结剂用水稀释，加入聚苯乙烯泡沫颗粒和偶联剂，搅拌润湿后，再加入水泥，搅拌包裹，然后进行陈化，水泥水化，得到表面包覆改性的聚苯颗粒；将废玻璃粉、粉煤灰和水、分散剂混合球磨后，加入发泡剂碳化硅、助溶剂硼砂搅拌，将所得泡沫浆料经离心雾化、喷雾干燥技术制得空心微珠坯体，装入模具内，在箱式炉中保温烧结，得到空心微珠多孔材料；将水泥、特细砂、珍珠岩、高效保水增稠剂甲基纤维素醚、有机硅防水剂、聚丙烯纤维、水与所得改性聚苯颗粒、所得空心微珠多孔材料混合搅拌，制得所述保温砂浆。这种保温砂浆的防火等级无法达到A级，安全性低，且使用周期长。
CN104478383B公开了一种无机保温砂浆及其制备方法，所述无机保温砂浆包括以下组分：氟石膏粉40wt～70wt％；碱性激发剂0.5wt～20wt％；硫酸盐激发剂0.5wt～5wt％；外加剂0.05wt～2wt％；轻质骨料20wt～35wt％。该发明提供的无机保温砂浆以氟石膏为胶凝材料，适当掺入碱性激发剂、硫酸盐激发剂以及少量外加剂，再加入轻质骨料制备而成。该发明提供的无机保温砂浆的热导系数仍需要进一步降低，且砂浆容易分层，施工难度大。
因此，本领域亟待开发一种同时具有优异的保温性能、防火性能且施工周期短的保温材料。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种保温砂浆，尤其在于提供一种硅溶胶改性的保温砂浆，特别在于提供一种硅溶胶改性的双组份保温砂浆，所述保温砂浆具有优异的保温性能、防火性能、防水性能、耐高温性能以及物理机械性能，且施工周期短。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种保温砂浆，所述保温砂浆包括组分A和组分B；
所述组分A包括硅溶胶、氧化镁、减水剂、胶粉、胶黏剂、助剂和溶剂的组合；
所述组分B包括聚苯乙烯颗粒和玻化微珠的组合。
本发明提供了一种硅溶胶改性的保温砂浆，采用双组份材料混合方式，在组分A中同时引入硅溶胶、氧化镁、减水剂和胶粉，这四种物质协同作用，能有效抑制气体分子对热的传播，再配合由聚苯乙烯颗粒和玻化微珠共同组成的组分B，有机材料和无机保温材料相结合，很大程度提高了材料的保温性能、防火性能、防水性能、耐高温性能以及物理机械性能，且施工周期短。
优选地，所述硅溶胶包括碱性硅溶胶，优选碱性钠型硅溶胶。
本发明优选采用碱性钠型硅溶胶，是由于配方中的水泥呈碱性，碱性钠型纳米级硅溶胶的使用，可更为有效吸收砂浆体系中的Ca(OH)2，形成凝胶渗透到孔隙，形成更加致密的结构，能够进一步提升体系整体的抗拉强度及防水性能。
优选地，所述硅溶胶中二氧化硅的含量为30～40％，例如31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％等。
优选地，所述二氧化硅的平均粒径为10～20nm，例如11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm等。
优选地，所述硅溶胶中氧化钠的含量为0.2～0.3％，例如0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％等。
优选地，所述硅溶胶的密度为1.2～1.3g/cm3，例如1.21g/cm3、1.22g/cm3、1.23g/cm3、1.24g/cm3、1.25g/cm3、1.26g/cm3、1.27g/cm3、1.28g/cm3、1.29g/cm3等。
优选地，所述氧化镁包括轻质氧化镁。
满足化工部行业标准HG/T2573-2012的氧化镁即为轻质氧化镁。
本发明优选采用轻质氧化镁，是由于轻质氧化镁的堆积密度低，能够降低产品的密度，进一步提升安全性能。
优选地，所述氧化镁中活性镁含量＞90％，例如91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％等。
活性镁含量＞90％的轻质氧化镁，具有较高的活性，避免返卤泛碱，且硅溶胶成膜后，有一定的封闭作用，进一步的解决了返卤泛碱的问题。若活性镁含量较低，活性低的氧化镁和氯化镁在一起因为反应不充分，就会形成多余的氯离子。在潮湿的气候下，多余的氯离子就会返到菱镁制品上，形成水珠状，产生返卤现象，如果水分少就会形成白霜。
优选地，所述氧化镁中氯化物含量＜0.05％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.04％等。
优选地，所述减水剂包括聚羟酸减水剂、三聚氰胺系减水剂或萘磺酸甲醛缩合物中的任意一种或至少两种组合。
优选地，所述胶粉包括可再分散性乳胶粉。
可再分散乳胶粉是指由醋酸乙烯酯与叔碳酸乙烯酯或乙烯或丙烯酸酯等形成的二元或三元的共聚物，经过喷雾干燥得到的改性乳液粉末，它具有良好的可再分散性，与水接触时重新分散成乳液，并且其化学性能与初始乳液完全相同。
优选地，所述胶黏剂包括白水泥和/或黑水泥。
优选地，所述白水泥的强度等级为42.5。
水泥的强度等级，指在标准条件下养护28天所达到的抗压强度。水泥的强度等级，硅酸盐水泥分为三个等级6个类型，42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R，普通硅酸盐水泥分为两个等级4个类型，42.5、42.5R、52.5、52.5R，其他四大水泥分3个等级6个类型。
优选地，所述组分A还包括颜料。
优选地，所述颜料包括水性无机颜料。
优选地，所述助剂包括引气剂和/或增稠剂。
优选地，所述引气剂包括松香树脂类引气剂和/或烷基苯磺酸盐类引气剂中的任意一种组合。
引气剂的加入使浆料有一定的良性泡孔，增加了体积，降低了密度，对安全性能有保障，提高了材料的保温性能。
优选地，所述增稠剂包括羟丙基甲基纤维素醚和/或羟乙基甲基纤维素醚。
优选地，所述溶剂包括水。
优选地，所述组分A按照重量份数包括如下组分：
Figure BDA0002329181770000051
所述硅溶胶的含量为5～10重量份，例如6重量份、7重量份、8重量份、9重量份等；
所述氧化镁的含量为46～70重量份，例如50重量份、52重量份、54重量份、56重量份、58重量份、60重量份、62重量份、64重量份、66重量份、68重量份、69重量份等；
所述减水剂的含量为0.1～0.5重量份，例如0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份等；
所述胶粉的含量为1～2重量份，例如1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、.8重量份、1.9重量份等；
所述颜料的含量为0.1～0.5重量份，例如0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份等；
所述胶黏剂的含量为30～50重量份，例如32重量份、34重量份、36重量份、38重量份、40重量份、42重量份、44重量份、46重量份、48重量份、49重量份等；
所述引气剂的含量为0.1～0.3重量份，例如0.12重量份、0.14重量份、0.16重量份、0.18重量份、0.2重量份、0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份、0.28重量份等；
所述增稠剂的含量为0.3～0.5重量份，例如0.32重量份、0.34重量份、0.36重量份、0.38重量份、0.4重量份、0.42重量份、0.44重量份、0.46重量份、0.48重量份等；
所述溶剂的含量为90～110重量份，例如92重量份、94重量份、96重量份、98重量份、100重量份、102重量份、104重量份、106重量份、108重量份、109重量份等。
优选地，所述组分A和组分B的质量比为(12～35):1。例如13:1、14:1、15:1、16:1、17:1、18:1、19:1、20:1、21:1、22:1、23:1、24:1、25:1、26:1、27:1、28:1、29:1、30:1、31:1、32:1、33:1等。
优选地，所述组分B按照重量份数包括如下组分：
聚苯乙烯颗粒 5～9重量份
玻化微珠 2～5重量份；
所述聚苯乙烯颗粒的含量为5～9重量份，例如6重量份、7重量份、8重量份等；
所述玻化微珠的含量为2～5重量份，例如2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份等；
所述聚苯乙烯颗粒的平均粒径为6～8mm，例如6.2mm、6.4mm、6.6mm、6.8mm、7mm、7.2mm、7.4mm、7.6mm、7.8mm等，堆积密度为8～13kg/m3，例如9kg/m3、10kg/m3、11kg/m3、12kg/m3等；
所述玻化微珠的平均粒径为1～2.5mm，例如1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.4mm等，堆积密度为50～80kg/m3，例如55kg/m3、60kg/m3、65kg/m3、70kg/m3、75kg/m3、78kg/m3等。
本发明优选采用聚苯乙烯颗粒和玻化微珠进行级配，即选用特定粒径、特定堆积密度的聚苯乙烯颗粒和玻化微珠，并按照特定比例混合，增加了颗粒间的密实度，进一步提高材料保温效果。
玻化微珠即膨胀玻化微珠，又名无机玻化微珠。它是一种酸性玻璃质溶岩矿物质，经过气炉高温膨胀等特种技术处理和生产工艺加工形成内部多孔﹑膨胀玻化微珠表面玻化封闭、理化性能稳定、燃烧性能为A级、呈球状体细径颗粒，是一种环保型无机轻质绝热材料。
优选地，所述组分A的制备方法包括如下步骤：
(1)将颜料和溶剂混合，得到颜料溶液；
(2)将氧化镁、减水剂、胶粉、胶黏剂和助剂混合，搅拌后得到浆料；
(3)将硅溶胶、所述颜料溶液和所述浆料混合，搅拌后得到所述组分A。
本发明的目的之二在于提供一种保温板，所述保温板由目的之一所述的保温砂浆经过成型后得到。
优选地，所述制备方法包括如下步骤：
(a)将组分A和组分B混合，得到混合浆料；
(b)将所述混合浆料碾压成型，得到所述保温板。
优选地，步骤(b)中，将所述碾压成型后的板材置于养护室中进行养护。
优选地，步骤(b)中，所述养护室的温度为20～25℃，例如21℃、22℃、23℃、24℃等。
优选地，步骤(b)中，所述养护室的湿度为40～60％，例如42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％等。
优选地，步骤(b)中，在所述养护之后进行干燥和脱模。
优选地，步骤(b)中，所述干燥的时间为2～4天，例如2.5天、3天、3.5天等。
优选地，在步骤(b)之后进行步骤(c)：将步骤(b)得到的保温板置于养护室中继续养护，随后干燥。
优选地，步骤(c)中，所述养护的时间为3～5天，例如3.5天、4天、4.5天等。
优选地，步骤(c)中，所述干燥的时间为8～12天，例如8.5天、9天、9.5天、10天、10.5天、11天、11.5天等。
优选地，在步骤(c)之后进行步骤(d)：将步骤(c)得到的保温板进行砂磨。
优选地，所述砂磨在砂磨机中进行。
优选地，所述制备方法具体包括如下步骤：
(a)将组分A和组分B混合，得到混合浆料；
(b)将所述混合浆料碾压成型，随后置于温度为20～25℃、湿度为40～60％的养护室中进行养护，干燥2～4天，脱模，得到板材；
(c)将步骤(b)得到的板材置于养护室中继续养护3～5天，干燥8～12天，得到板材；
(d)将步骤(c)得到的板材在砂磨机中进行砂磨。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种硅溶胶改性的保温砂浆，采用双组份分装的方式，在组分A中同时引入硅溶胶、氧化镁、减水剂和胶粉，这四种物质协同作用，能有效抑制气体分子对热的传播，再配合由聚苯乙烯颗粒和玻化微珠共同组成的组分B，有机材料和无机保温材料相结合，很大程度提高了材料的保温性能、防火性能、防水性能、耐高温性能以及物理机械性能，且施工周期短。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
以下实施例和对比例分别提供一种保温板，所述保温板由保温砂浆经过碾压成型得到，所述保温砂浆的配方详见表1。
表1
Figure BDA0002329181770000091
Figure BDA0002329181770000101
表1中，——代表不添加对应物质；
表1中，各组分的详细信息如下：
硅溶胶1：购于佛山科凝，JN-35(HGT 2521-2008)，碱性，二氧化硅含量为30％，平均粒径为12nm，氧化钠含量为0.25％，密度为1.25g/cm3；
硅溶胶2：购于佛山科凝，SW-30(HGT 2521-2008)，酸性，二氧化硅含量为30％，平均粒径为14nm，氧化钠含量为0.06％，密度为1.2g/cm3；
氧化镁1：轻质氧化镁，活性镁含量为92％，氯化物含量为0.03％；
氧化镁2：重质氧化镁，活性镁含量为90％，氯化物含量为1.4％；
减水剂：巴斯夫F10；
胶粉：迈图8029；
颜料：科莱恩水性色浆B130；
胶黏剂：上海海螺普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5；
引气剂：上海白猫K12；
增稠剂：上海赫达75HD100000；
聚苯乙烯(PS)颗粒1：平均粒径为7mm，堆积密度为10kg/m3；
聚苯乙烯(PS)颗粒2：平均粒径为5mm，堆积密度为15kg/m3；
玻化微珠1：平均粒径为1.8mm，堆积密度为70kg/m3；
玻化微珠2：平均粒径为3mm，堆积密度为43kg/m3；
实施例1～10、对比例1～4提供的保温板的制备方法如下：
(1)将配方量的颜料加入至水中，得到颜料溶液；
(2)将配方量的氧化镁、减水剂、胶粉、胶黏剂、引气剂和增稠剂加入搅拌机进行充分搅拌，再加入颜料溶液和配方量的硅溶胶，搅拌后得到组分A；
(3)将配方量的聚苯乙烯颗粒和玻化微珠到搅拌机中，进行混合，得到组分B；
(4)将组分A和组分B加入压机加料斗中，再将准备好的模板引入压机，然后将料充入到模板中，碾压成型后放入环境温度为23℃，湿度为50％的养护室，3天干燥后脱模，得到板材；
(5)将步骤(4)得到的板材置于养护室中继续养护4天，干燥10天，得到板材；
(6)将步骤(5)得到的板材用砂磨机进行表面砂磨平整，切去四边进行修边，得到所述保温板。
其中，对比例1～4分别不添加硅溶胶、氧化镁、减水剂和胶粉。
实施例11
与实施例3的配方相同，保温板制备方法的区别在于，步骤(4)中，养护室的温度为20℃，湿度为40％，干燥时间为2天；步骤(5)中，养护时间为3天，干燥时间为8天。
实施例12
与实施例3的配方相同，保温板制备方法的区别在于，步骤(4)中，养护室的温度为25℃，湿度为60％，干燥时间为4天；步骤(5)中，养护时间为5天，干燥时间为12天。
性能测试
针对实施例1～12和对比例1～4得到的保温板进行性能测试，其中，表观密度、抗拉强度、压缩强度、抗折强度、软化系数、干燥收缩率、体积吸水率和导热系数按照JG/T536-2012进行测试，燃烧性能等级按照GB/T 20284-2006进行测试。
测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002329181770000121
Figure BDA0002329181770000131
由表1可知，本发明提供保温砂浆制成的保温板具有优异的保温性能、防火性能、防水性能、耐高温性能以及物理机械性能，其中，表观密度为141～190kg/m3，抗拉强度为0.10～0.16MPa，压缩强度为0.15～0.25MPa，抗折强度为0.20～0.35MPa，软化系数为0.7～0.9，干燥收缩率为0.3～0.5％，体积吸水率为2.8～3.3％，导热系数为0.045～0.055W/(m·K)，燃烧性能等级均为A2。
对比例1～4与实施例3的区别分别仅在于保温砂浆中不加入硅溶胶、氧化镁、减水剂和胶粉，其保温性能、燃烧等级、体积吸水率以及物理机械性能的综合性能下降，主要体现为对比例1的燃烧等级明显降低，对比例2和对比例3的强度降低、热导系数升高，对比例4的体积吸水率升高。
对比实施例3和4可知，碱溶性硅溶胶(实施例3)相较于非碱溶性硅溶胶(实施例4)，能够进一步提升保温板的力学性能、防水性能和保温性能，强度升高、体积吸水率降低以及热导系数降低。
对比实施例3和5可知，轻质氧化镁(实施例3)相较于非轻质氧化镁(实施例5)，能够进一步提升保温板的安全性(表观密度低)、防水性和保温性能。
对比实施例3和6～10可知，在本发明中优选地特定级配条件下(实施例3)能够进一步提升保温板的物理机械性能和保温性能，无论是改变PS颗粒或玻化微珠的粒径(实施例6和7)还是改变两者的配比(实施例8～10)，均会使上述性能下降。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种保温砂浆，其特征在于，所述保温砂浆包括组分A和组分B；
所述组分A包括硅溶胶、氧化镁、减水剂、胶粉、胶黏剂、助剂和溶剂的组合；
所述组分B包括聚苯乙烯颗粒和玻化微珠的组合。
2.根据权利要求1所述的保温砂浆，其特征在于，所述硅溶胶包括碱性硅溶胶，优选碱性钠型硅溶胶；
优选地，所述硅溶胶中二氧化硅的含量为30～40％；
优选地，所述二氧化硅的平均粒径为10～20nm；
优选地，所述硅溶胶中氧化钠的含量为0.2～0.3％；
优选地，所述硅溶胶的密度为1.2～1.3g/cm3。
3.根据权利要求1所述的保温砂浆，其特征在于，所述氧化镁包括轻质氧化镁；
优选地，所述氧化镁中活性镁含量＞90％；
优选地，所述氧化镁中氯化物含量＜0.05％。
4.根据权利要求1所述的保温砂浆，其特征在于，所述减水剂包括聚羟酸减水剂、三聚氰胺系减水剂或萘磺酸甲醛缩合物中的任意一种或至少两种组合。
5.根据权利要求1所述的保温砂浆，其特征在于，所述胶粉包括可再分散性乳胶粉。
6.根据权利要求1所述的保温砂浆，其特征在于，所述胶黏剂包括白水泥和/或黑水泥；
优选地，所述白水泥的强度等级为42.5；
优选地，所述组分A还包括颜料；
优选地，所述颜料包括水性无机颜料；
优选地，所述助剂包括引气剂和/或增稠剂；
优选地，所述引气剂包括松香树脂类引气剂和/或烷基苯磺酸盐类引气剂中的任意一种组合；
优选地，所述增稠剂包括羟丙基甲基纤维素醚和/或羟乙基甲基纤维素醚；
优选地，所述溶剂包括水；
优选地，所述组分A按照重量份数包括如下组分：
Figure FDA0002329181760000021
优选地，所述组分A和组分B的质量比为(12～35):1。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的保温砂浆，其特征在于，所述组分B按照重量份数包括如下组分：
聚苯乙烯颗粒 5～9重量份
玻化微珠 2～5重量份；
所述聚苯乙烯颗粒的平均粒径为6～8mm，堆积密度为813kg/m3；
所述玻化微珠的平均粒径为1～2.5mm，堆积密度为50～80kg/m3。
8.根据权利要求6所述的保温砂浆，其特征在于，所述组分A的制备方法包括如下步骤：
(1)将颜料和溶剂混合，得到颜料溶液；
(2)将氧化镁、减水剂、胶粉、胶黏剂和助剂混合，搅拌后得到浆料；
(3)将硅溶胶、所述颜料溶液和所述浆料混合，搅拌后得到所述组分A。
9.一种保温板，其特征在于，所述保温板由权利要1～8中任一项所述的保温砂浆经过成型后得到。
10.根据权利要求9所述的保温板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(a)将组分A和组分B混合，得到混合浆料；
(b)将所述混合浆料碾压成型，得到所述保温板；
优选地，步骤(b)中，将所述碾压成型后的板材置于养护室中进行养护；
优选地，步骤(b)中，所述养护室的温度为20～25℃；
优选地，步骤(b)中，所述养护室的湿度为40～60％；
优选地，步骤(b)中，在所述养护之后进行干燥和脱模；
优选地，步骤(b)中，所述干燥的时间为2～4天；
优选地，在步骤(b)之后进行步骤(c)：将步骤(b)得到的保温板置于养护室中继续养护，随后干燥；
优选地，步骤(c)中，所述养护的时间为3～5天；
优选地，步骤(c)中，所述干燥的时间为8～12天；
优选地，在步骤(c)之后进行步骤(d)：将步骤(c)得到的保温板进行砂磨；
优选地，所述砂磨在砂磨机中进行；
优选地，所述制备方法具体包括如下步骤：
(a)将组分A和组分B混合，得到混合浆料；
(b)将所述混合浆料碾压成型，随后置于温度为20～25℃、湿度为40～60％的养护室中进行养护，干燥2～4天，脱模，得到板材；
(c)将步骤(b)得到的板材置于养护室中继续养护3～5天，干燥8～12天，得到板材；
(d)将步骤(c)得到的板材在砂磨机中进行砂磨。
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