CN111978064A - 一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，包括以下操作步骤：（1）将木粉、乳胶粉、海泡石纤维、氟硅酸钠、六偏磷酸钠、全氟己烷磺酸钾依次加入至搅拌机中，再向其中加入氯化镁溶液，室温下固化处理后，研碎，得到改性木粉；（2）将黑曜岩颗粒研磨至粉末状，将其加入至水玻璃混合液中，再向其中加入改性木粉后，得到粘稠状浆料，加入发泡剂，发泡处理后，得到保温材料胚体，将保温材料胚体烘干处理后，打磨完成，得到建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料。本发明在常温的环境中对黑曜岩材料进行发泡处理，具有耗能低，成本低的优点，并且工艺简单，制得的无机保温材料具有优异的力学性能和保温性能，品质优异，适用性广。

Description

一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法
技术领域
本发明属于外墙保温材料制备技术领域，具体涉及一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法。
背景技术
黑曜岩(黑曜石)是一种致密块状或熔渣状的酸性玻璃质火山岩，和松脂岩、珍珠岩都统称为酸性火山玻璃岩。二氧化硅含量在70％左右，含水量一般小于2％，具深褐色、黑、红等颜色，成分与花岗岩相当，常具斑点状和条带状构造。内中充满磁铁矿、辉石成分的微晶和雏晶，致密块状，有时见石泡构造，玻璃光泽，具贝壳状断口。球粒较常见，有时很多，并排列成层，含水量较少，可与珍珠岩、松脂岩相区别，具明显的玻璃光泽，容重小，膨胀性好，耐火度高，化学稳定性强，导热系数低，吸音性，吸湿性小，抗冻、耐酸、绝缘。主要产于第三纪以后较新的火山岩中，常与珍珠岩、松脂岩共生。广泛用于化工、建筑、冶金、石油、电力、铸造、制药等部门，用作保温、隔音材料及农田改良剂等。还可供制作工艺品、装饰品的原料。
相较于膨胀珍珠岩在保温材料中的广泛应用，黑耀岩在保温材料领域的应用则相对较少。现今黑耀岩在保温材料领域中的应用，主要集中于高温条件下制备出膨胀黑耀岩并制成保温板，或者将膨胀黑耀岩与其他无机保温材料进行复合，例如加入到保温砂浆或者轻质混凝上中，得到复合无机保温材料。膨胀黑耀岩保温材料由于其多孔的特质，不仅可以用于建筑保温，也可以用作吸音材料。
综上所述，现有的制备黑曜岩基无机保温材料技术要求较高的温度，耗能较多，对环境污染较大，并且制得的材料其保温性能有待进一步的提升。
发明内容
本发明的目的是，提供一种常温下制备保温性能优异的建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)按重量份计，将35-45份木粉、10-15份乳胶粉、32-40份海泡石纤维、1-5份氟硅酸钠、4-9份六偏磷酸钠、3-10份全氟己烷磺酸钾依次加入至搅拌机中，搅拌均匀后，向其中加入与木粉等质量的氯化镁溶液后，继续搅拌均匀后，室温下固化处理3-4天后，再研碎，得到改性木粉；木粉具有传热系数低、弱碱性、低腐蚀性的特点，但是它也有返卤、渗水吸潮等缺点，本发明中通过添加氟硅酸钠、六偏磷酸钠、全氟己烷磺酸钾对其进行改性处理，有效的克服了木粉的上述缺点，大大提高了改性木粉的耐水性，并提升了木粉的力学性能，进而保证了制得的无机保温材料具有优异的力学性能；海泡石纤维可以均匀的分布在无机保温材料中，可以阻止裂缝扩展，限制无机保温材料间裂缝沿受力方向扩展与贯通，从而有效地提升无机保温材料的强度，并且不会对材料的导热性能产生不利的影响；
(2)将黑曜岩颗粒研磨至粉末状，将其加入至水玻璃混合液中，再向其中加入黑曜岩颗粒质量10-20％的改性木粉后，继续混合搅拌均匀，得到粘稠状浆料，然后向其中加入发泡剂，快速搅拌40-50秒后，将混合物料加入至模具中，室温下发泡处理28-32小时后，得到保温材料胚体，将保温材料胚体烘干处理后，打磨完成，得到建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料，
所述水玻璃混合液由以下重量份的组分制成：水玻璃90-95份、阴离子表面活性剂1-4份、2-乙基己基硫酸酯钠盐6-10份、碱式氯化铋0.1-0.5份。
具体地，所述木粉为杨木木粉，其平均粒径大小为20-30目。
具体地，上述步骤(1)中，氯化镁溶液的波美度为25％-30％。
具体地，上述步骤(1)中，室温下固化处理前，将混合物料进行微波加热处理，其中微波的功率为700-800W，微波处理的时间为5-7min。
具体地，上述步骤(2)中，所述水玻璃的模数为SiO2/NaO为2.2-2.6，波美度为45-55％。
具体地，上述步骤(2)中，黑曜岩颗粒与水玻璃混合液的质量比为1:0.8-1.2。
具体地，所述发泡剂为质量分数为30％的双氧水，双氧水的添加量为粘稠状浆料的质量4％-7％。
具体地，上述步骤(2)中，烘干处理的工艺为：烘干的温度为55-65℃，烘干处理的时间为26-30小时。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
本发明在常温的环境中对黑曜岩材料进行发泡处理，具有耗能低，成本低的优点，并且工艺简单，制得的无机保温材料具有优异的力学性能和保温性能，品质优异，适用性广。本发明通过以黑曜岩为主要原料，以双氧水为发泡剂，在常温下制得了多孔的无机保温材料，并在其中加入改性木粉，改性木粉的添加，不会影响发泡效果，保证了无机材料的孔隙率，改性木粉的添加，可以进一步的降低无机保温材料的导热系数，进而保证其保温效果；本发明制得的水玻璃混合液，通过2-乙基己基硫酸酯钠盐和碱式氯化铋的添加，能在发泡的过程中，为无机保温材料提供合理的孔结构，既能保证发泡过程中孔隙分布的均匀性，又能增加材料内部微小二次孔的数目，进而降低无机保温材料的导热系数，提升无机保温材料的保温效果。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
实施例1
一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)按重量份计，将35份木粉、10份乳胶粉、32份海泡石纤维、1份氟硅酸钠、4份六偏磷酸钠、3份全氟己烷磺酸钾依次加入至搅拌机中，搅拌均匀后，向其中加入与木粉等质量的波美度为25％的氯化镁溶液后，继续搅拌均匀后，将混合物料进行微波加热处理，其中微波的功率为700W，微波处理的时间为5min，微波加热后，室温下固化处理3天，再研碎，得到改性木粉，在本实施例中，木粉选用平均粒径大小为20目的杨木粉；
(2)将黑曜岩颗粒研磨至粉末状，按照固液比(黑曜岩颗粒与水玻璃混合液的质量比)为1:0.8将其加入至水玻璃混合液中，再向其中加入黑曜岩颗粒质量10％的改性木粉后，继续混合搅拌均匀，得到粘稠状浆料，然后向其中加入质量分数为30％的双氧水，双氧水的添加量为粘稠状浆料的质量4％，快速搅拌40秒后，将混合物料加入至模具中，室温下发泡处理28小时后，得到保温材料胚体，将保温材料胚体烘干处理后，打磨完成，得到建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料，其中烘干处理的工艺为：烘干的温度为55℃，烘干处理的时间为26小时。
在本实施例中，水玻璃混合液由以下重量份的组分制成：水玻璃90份、阴离子表面活性剂1份、2-乙基己基硫酸酯钠盐6份、碱式氯化铋0.1份，其中水玻璃的模数为SiO2/NaO为2.2，波美度为45％，在本实施例中，阴离子表面活性剂为聚丙烯酰胺。
实施例2
一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)按重量份计，将40份木粉、13份乳胶粉、36份海泡石纤维、3份氟硅酸钠、7份六偏磷酸钠、7份全氟己烷磺酸钾依次加入至搅拌机中，搅拌均匀后，向其中加入与木粉等质量的波美度为28％的氯化镁溶液后，继续搅拌均匀后，将混合物料进行微波加热处理，其中微波的功率为750W，微波处理的时间为6min，微波加热后，室温下固化处理4天，再研碎，得到改性木粉，在本实施例中，木粉可以选用平均粒径大小为25目的杨木粉；
(2)将黑曜岩颗粒研磨至粉末状，按照固液比(黑曜岩颗粒与水玻璃混合液的质量比)为1:1.0将其加入至水玻璃混合液中，再向其中加入黑曜岩颗粒质量15％的改性木粉后，继续混合搅拌均匀，得到粘稠状浆料，然后向其中加入质量分数为30％的双氧水，双氧水的添加量为粘稠状浆料的质量6％，快速搅拌45秒后，将混合物料加入至模具中，室温下发泡处理30小时后，得到保温材料胚体，将保温材料胚体烘干处理后，打磨完成，得到建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料，其中烘干处理的工艺为：烘干的温度为60℃，烘干处理的时间为28小时。
在本实施例中，水玻璃混合液由以下重量份的组分制成：水玻璃93份、阴离子表面活性剂3份、2-乙基己基硫酸酯钠盐8份、碱式氯化铋0.3份，其中水玻璃的模数为SiO2/NaO为2.4，波美度为50％，在本实施例中，阴离子表面活性剂为N—油酰基多缩氨基酸钠。
实施例3
一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)按重量份计，将45份木粉、15份乳胶粉、40份海泡石纤维、5份氟硅酸钠、9份六偏磷酸钠、10份全氟己烷磺酸钾依次加入至搅拌机中，搅拌均匀后，向其中加入与木粉等质量的波美度为30％的氯化镁溶液后，继续搅拌均匀后，将混合物料进行微波加热处理，其中微波的功率为800W，微波处理的时间为7min，微波加热后，室温下固化处理4天，再研碎，得到改性木粉，在本实施例中，木粉可以选用平均粒径大小为30目的杨木粉；
(2)将黑曜岩颗粒研磨至粉末状，按照固液比(黑曜岩颗粒与水玻璃混合液的质量比)为1:1.2将其加入至水玻璃混合液中，再向其中加入黑曜岩颗粒质量20％的改性木粉后，继续混合搅拌均匀，得到粘稠状浆料，然后向其中加入质量分数为30％的双氧水，双氧水的添加量为粘稠状浆料的质量7％，快速搅拌50秒后，将混合物料加入至模具中，室温下发泡处理32小时后，得到保温材料胚体，将保温材料胚体烘干处理后，打磨完成，得到建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料，其中烘干处理的工艺为：烘干的温度为65℃，烘干处理的时间为30小时。
在本实施例中，水玻璃混合液由以下重量份的组分制成：水玻璃95份、阴离子表面活性剂4份、2-乙基己基硫酸酯钠盐10份、碱式氯化铋0.5份，其中水玻璃的模数为SiO2/NaO为2.6，波美度为55％，在本实施例中，阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸盐。
对比例1
将步骤(2)中的改性木粉替换为等量的黑曜岩粉末，其余操作步骤与实施例1完全相同。
对比例2
将步骤(2)中的改性木粉替换为等量的未经过步骤(1)处理的木粉，其余操作步骤与实施例2完全相同。
对比例3
步骤(2)中的水玻璃混合液不添加2-乙基己基硫酸酯钠盐和碱式氯化铋，其余操作步骤与实施例3完全相同。
分别用各实施例和对比例的方法制得长宽高分别为50cm、50cm、3.5cm建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料，然后测试其各项性能，测试结果如表1所示：
表1建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料性能测试
项目 孔隙率，％ 导热系数，W.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup> 抗压强度,MPa
实施例1 0.89 0.049 0.69
对比例1 0.73 0.078 0.68
实施例2 0.90 0.044 0.67
对比例2 0.85 0.053 0.41
实施例3 0.92 0.041 0.66
对比例3 0.71 0.082 0.55
由表1中的实施例1和对比例1的数据可知，改性木粉的添加，不会影响无机保温材料的力学性能，但是能有效的降低无机保温材料的导热系数，提高材料的孔隙率，进而提升了无机保温材料的保温性能。
由表1中的实施例2和对比例2的数据可知，木粉经过步骤(1)的改性处理后，可以有效的提升无机保温材料的力学性能。
由表1中的实施例3和对比例3的数据可知，2-乙基己基硫酸酯钠盐和碱式氯化铋的添加，能在发泡的过程中，为无机保温材料提供合理的孔结构，既能保证发泡过程中孔隙分布的均匀性，又能增加材料内部微小二次孔的数目，进而降低无机保温材料的导热系数，提升无机保温材料的保温效果。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
（1）按重量份计，将35-45份木粉、10-15份乳胶粉、32-40份海泡石纤维、1-5份氟硅酸钠、4-9份六偏磷酸钠、3-10份全氟己烷磺酸钾依次加入至搅拌机中，搅拌均匀后，向其中加入与木粉等质量的氯化镁溶液后，继续搅拌均匀后，室温下固化处理3-4天后，再研碎，得到改性木粉；
（2）将黑曜岩颗粒研磨至粉末状，将其加入至水玻璃混合液中，再向其中加入黑曜岩颗粒质量10-20%的改性木粉后，继续混合搅拌均匀，得到粘稠状浆料，然后向其中加入发泡剂，快速搅拌40-50秒后，将混合物料加入至模具中，室温下发泡处理28-32小时后，得到保温材料胚体，将保温材料胚体烘干处理后，打磨完成，得到建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料，所述水玻璃混合液由以下重量份的组分制成：水玻璃90-95份、阴离子表面活性剂1-4份、2-乙基己基硫酸酯钠盐6-10份、碱式氯化铋0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，其特征在于，所述木粉为杨木木粉，其平均粒径大小为20-30目。
3.根据权利要求1所述一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（1）中，氯化镁溶液的波美度为25%-30%。
4.根据权利要求1所述一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（1）中，室温下固化处理前，将混合物料进行微波加热处理，其中微波的功率为700-800W，微波处理的时间为5-7min。
5.根据权利要求1所述的一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（2）中，所述水玻璃的模数为SiO2/NaO为2.2-2.6，波美度为45-55%。
6.根据权利要求1所述的一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（2）中，黑曜岩颗粒与水玻璃混合液的质量比为1:0.8-1.2。
7.根据权利要求1所述的一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，其特征在于，所述发泡剂为质量分数为30%的双氧水，双氧水的添加量为粘稠状浆料的质量4%-7%。
8.根据权利要求1所述的一种建筑外墙用黑曜岩基无机保温材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（2）中，烘干处理的工艺为：烘干的温度为55-65℃，烘干处理的时间为26-30小时。
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