CN112679896A - 一种保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保温材料及其制备方法，由以下按重量份数计组分组成：黄土10～30份、沙壤土10～30份、造纸白水30～50份、废醪液20～30份、聚乙烯醇20～30份、偶联剂1～5份。本发明制成的产品制作步骤包括：（1）中和；（2）浓缩；（3）粉碎、筛分；（4）混合搅拌；（5）溶解；（6）加料、混合搅拌；（7）注塑成型。本发明产品具有价格低廉、可循环使用、废弃物再生利用的特点。

Description

一种保温材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建材领域，尤其是一种保温材料及其制备方法。

背景技术

土由岩石经历物理、化学、生物风化作用以及剥蚀土、搬运、沉积作用交错复杂的自然环境中所生成的各类沉积物。土的固相主要是由大小不同形状各异的多种矿物颗粒构成的，对有些土来讲除矿物颗粒外还含有有机质。为了了解不同土壤之间的关系以及它的特定用途，把土壤进行分类。通俗分类法将土分为：黑土 - 富含腐植质的土；黄土 - 一般常见的土；红土 - 富含氧化铁的土；沙壤土指土壤颗粒组成中黏粒、粉粒、砂粒含量适中的土壤。沙壤土就是介于壤土与沙土之间的土壤。

长期以来，我国西北地区由于干旱缺水，土地贫瘠，导致生产经济落后。其中土壤主要以黄土、沙壤土为主，有机质含量极少，外加干旱缺水农业种植成本较大。土壤价值没有得到应有的开发利用。

造纸白水是造纸行业环境污染的重要污染源之一。造纸白水中含有纤维和填料，白水的直接排放不仅严重污染水源，也会造成大量的资源浪费。目前，国内的造纸厂的造纸白水大都使用封闭循环回用的办法，细小纤维和填料在整个大系统中循环使用，存在很多弊端，严重影响了产品质量，给水处理造成很大的负担。

废醪液是酒精生产过程中，成熟醪液在粗馏塔蒸馏提取酒精后排放的残液，每生产1吨酒精就会产生10～15立方米酒精废醪液。酒精废醪液外观呈深褐色，其COD和BOD含量较高，是一种高浓度有机污染物，废醪液对水环境会造成严重危害。

在发明公开CN104086119B公开了一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉，属保温材料制造领域。其步骤为：(1)原料加工；(2)物料纤维化，将步骤(1)中熔化的溶液经过离心成纤，变成纤维状，在离心的过程中喷洒酚醛树脂，树脂的喷洒量为35-55kg/吨纤维；(3)集棉，将步骤(2)中的离心成纤的纤维收集；(4)叠加，将步骤(3)中收集的纤维变为薄板形纤维条；(5)固化，将步骤(4)中叠加后的叠加型纤维条固化；(6)压缩，在固化的同时对叠加型纤维条进行压缩，得到岩棉保温板；(7)切割，包装。本发明加工的岩棉不但渣球含量(粒径大于0.25mm)小，而且保温效果好，各项性能指标优于现有技术。

在发明CN110105035A 公开了一种黄土泥秸秆树脂屋面保温材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：(1)选材：黄土就地取材，加工成粉状，筛分掉较粗的颗粒和杂质，秸秆采用小麦秆、麦衣和草茎，制作成100mm左右的草节；(2)预处理：将黄土和秸秆按照体积比为3：7的比例的掺和3％的添加剂并加水搅拌，搅拌结束后静卧干燥；(3)涂布：在静卧干透后的保温材料表面先涂一层液态树脂；(4)敷布：在液态树脂未干时再贴敷一层玻璃纤维网格布，待树脂干透后即制作成矩形块状的保温材料。本发明具有如下优点：具有保温性能好、蓄热能力强，承重能力大，耐久性好的特点，克服了目前常用材料的弊病。

专利公开号CN106242632A公开了一种丙烯酸增粘改性的微孔复合烧结砖，由下列重量份的原料制备制成：城市污泥40-43、介孔二氧化硅8-9、页岩22-25、煤矸石38-40、稻壳14-15、水适量、霞石尾矿6-7、竹炭7-9、丙烯酸3-4、硼酸2-3、丘陵黄土5-6。本发明将霞石尾矿与丘陵黄土通过一系列的工艺与丙烯酸复配，不但起到填充性材料的作用，还能够提高混合泥料的粘度，通过与其他原料的混合，明显提高砖坯含水率，提高了砖坯的成型率；本发明烧结砖表观密实，内部含有微孔，保温隔热效果好，同时韧性佳、强度高、不易破损，且原料简单易得，工艺便于工业控制，适合大规模生产。

发明公开 CN104196188A公开了一种多层泡沫微晶保温装饰复合板材及其制作方法。所述的板材由高密度、中密度、中低密度和低密度微晶材料层中的至少二种材料层经高温制备而成，所述的相邻的不同密度的微晶材料层之间有一过渡层。本发明提供的多层泡沫微晶保温装饰复合板材，比重较小但强度与硬度较高，具有A1级的高防火性能，耐腐蚀性能与保温隔热性能均较佳。

发明专利公开号：CN104163609B公开了一种晶石自保温砌块及其生产方法，该晶石自保温砌块，其特征在于用晶种、矿渣微粉、组成剂与轻质保温颗粒混合成为晶石自保温浆体，再把晶石自保温浆体注入不同形状的模具中使其凝结硬化成为晶石自保温砌块。本发明不仅具有低的导热系数，而且具备足够的强度，同时材料的防火等级达到A级（不燃），用这种砌块直接砌筑墙体，就能够同时满足强度、保温、防火的要求，不再需要墙体外贴保温材料，同时解决了现有工艺存在的施工复杂、存在安全隐患、存在火灾隐患、不能与建筑物同寿命等诸多问题。

以上是和本发明较为相关的一些相关专利，可以作为本发明的背景技术并参考。

上述专利均为制备保温材料的发明，但均未见有利用废弃物制备保温材料，现在专利和文献也未见有采用本发明申请所述的配料和工艺制备方法。

发明内容

本发明旨在提供一种保温材料及其制备方法。

本发明的技术方案由以下重量份的组分组成：黄土10～30份、沙壤土10～30份、造纸白水30～50份、废醪液20～30份、聚乙烯醇20～30份、偶联剂1～5份。

所述黄土为经过粉碎、筛分，保留粒径小于0.25mm的黄土。

所述黄土为来自西北黄土高原有机质含量占黄土总质量＜1%的土壤。

所述沙壤土为土壤颗粒组成中含有黏粒、粉粒、砂粒的土壤，砂粒量可达55%～65%的土壤。

所述造纸白水为来自抄纸网部的网下白水池中未经纤维回收机或圆网浓缩机处理的白水，其中含有细小纤维、填料、胶料、湿强剂、防腐剂。

所述废醪液为来自于糖厂酒精生产性废水在温度 110～150℃、压力0.2～0.8MPa中处理1～2h后的废醪液。

所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560或异丙基三（硬脂酰基）钛酸酯。

所述聚乙烯醇的平均聚合度为1500 ～2000的范围内。

所述的一种保温材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）先将造纸白水和废醪液混合后搅拌中和，使pH值为6.5～7.5；

（2）将上述步骤（1）中造纸白水和废醪液混合液加热至70℃～80℃浓缩到质量百分比浓度为25%～35%；

（3）分别将黄土、沙壤土粉碎、筛分、研磨过80～100目，在105℃下烘干至水分＜8%；

（4）将上述步骤（3）中烘干黄土、沙壤土按比例混合搅拌均匀待用；

（5）将聚乙烯醇用水为溶剂，固液比1：30～50，温度65℃～75℃份搅拌溶解30～90min，保温待用；

（6）上述步骤（4）中混合土加入步骤（2）中混合液中并加热至75℃～90℃，再加入偶联剂，搅拌15～30min；

（7）将上述步骤（5）中聚乙烯醇加入上述步骤（6）混合物中，保温搅拌均匀即得塑化液；

（8）将上述步骤（7）中塑化液注塑成型；

（9）取出成型品，在常温条件下通风干燥5～10天，即得一种保温材料。

本发明申请的有益效果为：

①该材料所用原料取材广泛，利用率高，易就地加工，有效利用纸厂和糖厂废液制备新型保温材料，具有较好的环境效益和社会效益，产品成本优势明显，易于产业化大规模生产加工，给地方发展引进新兴产业提供思路；

②产品容易降解，易于处理，使用一定年限后可资源化回收处理；

③原料资源丰富，包括黄土、沙壤土、造纸白水和废醪液均较丰富，且几乎无任何成本，相关企业的排污费转移支付即可满足支付其初期生产加工费用；

④该保温材料强度较好、可塑性强，可任意结构拆装，保温、耐火性较好；

⑤本发明中所述产品具有密度低、孔隙率高、导热系数低等优良特性，保温性能优异,热稳定性与疏水性好；

⑥可用于北方农业反季节蔬菜大棚、家畜、家禽产业化养殖的基础设施建设中，也可用于建筑装修用保温层材料中。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方法作进一步描述。用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

针对实施例1～3中的保温材料分别进行导热系数测定、吸水率测定、抗压强度测定，具体方法如下：

1、导热系数测定：使用DD300F-D30型导热系数测定仪测定保温材料的导热系数；

2、吸水率测定：根据吸水前后的质量变化测定吸水率；

3、抗压强度测定：使用万能试压机进行测定。

实施例1

一种保温材料及其制备方法，由以下按重量份数计组分组成：黄土10份、沙壤土10份、造纸白水30份、废醪液20份、聚乙烯醇20份、偶联剂1份。

所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560。

所述一种保温材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）先将造纸白水和废醪液混合后搅拌中和，使pH值为6.5；

（2）将上述步骤（1）中造纸白水和废醪液混合液加热至70℃浓缩到质量百分比浓度为35%；

（3）分别将黄土、沙壤土粉碎、筛分、研磨过80目，在105℃下烘干至水分＜8%；

（4）将上述步骤（3）中烘干黄土、沙壤土按比例混合搅拌均匀待用；

（5）将聚乙烯醇用水为溶剂，固液比1：30，温度65℃搅拌溶解90min，保温待用；

（6）上述步骤（4）中混合土加入步骤（2）中混合液中并加热至75℃，再加入偶联剂，搅拌15min；

（7）将上述步骤（5）中聚乙烯醇加入上述步骤（6）混合物中，保温搅拌均匀即得塑化液；

（8）将上述步骤（7）中塑化液注塑成型；

（9）取出成型品，在常温条件下通风干燥5天，即得一种保温材料。

经检测，上述实施例1中保温材料的导热系数测定为0.038W/（m•K）、吸水率为2.3%、抗压强度为0.28MPa。

实施例2

一种保温材料及其制备方法，由以下按重量份数计组分组成：黄土30份、沙壤土30份、造纸白水50份、废醪液30份、聚乙烯醇30份、偶联剂5份。

所述偶联剂为异丙基三（硬脂酰基）钛酸酯。

所述一种保温材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）先将造纸白水和废醪液混合后搅拌中和，使pH值为7.5；

（2）将上述步骤（1）中造纸白水和废醪液混合液加热至80℃浓缩到质量百分比浓度为25%；

（3）分别将黄土、沙壤土粉碎、筛分、研磨过100目，在105℃下烘干至水分＜8%；

（4）将上述步骤（3）中烘干黄土、沙壤土按比例混合搅拌均匀待用；

（5）将聚乙烯醇用水为溶剂，固液比1： 50，温度75℃份搅拌溶解90min，保温待用；

（6）上述步骤（4）中混合土加入步骤（2）中混合液中并加热至90℃，再加入偶联剂，搅拌15min；

（7）将上述步骤（5）中聚乙烯醇加入上述步骤（6）混合物中，保温搅拌均匀即得塑化液；

（8）将上述步骤（7）中塑化液注塑成型；

（9）取出成型品，在常温条件下通风干燥10天，即得一种保温材料。

经检测，上述实施例2中保温材料的导热系数测定为0.033W/（m•K）、吸水率为2.9%、抗压强度为0.48MPa。

实施例3

一种保温材料及其制备方法，由以下按重量份数计组分组成：黄土20份、沙壤土20份、造纸白水40份、废醪液25份、聚乙烯醇25份、偶联剂3份。

所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560。

所述一种保温材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）先将造纸白水和废醪液混合后搅拌中和，使pH值为7.0；

（2）将上述步骤（1）中造纸白水和废醪液混合液加热至75℃浓缩到质量百分比浓度为30%；

（3）分别将黄土、沙壤土粉碎、筛分、研磨过90目，在105℃下烘干至水分＜8%；

（4）将上述步骤（3）中烘干黄土、沙壤土按比例混合搅拌均匀待用；

（5）将聚乙烯醇用水为溶剂，固液比1：40，温度70℃份搅拌溶解60min，保温待用；

（6）上述步骤（4）中混合土加入步骤（2）中混合液中并加热至80℃，再加入偶联剂，搅拌20min；

（7）将上述步骤（5）中聚乙烯醇加入上述步骤（6）混合物中，保温搅拌均匀即得塑化液；

（8）将上述步骤（7）中塑化液注塑成型；

（9）取出成型品，在常温条件下通风干燥8天，即得一种保温材料。

经检测，上述实施例3中保温材料的导热系数测定为0.034W/（m•K）、吸水率为2.6%、抗压强度为0.34MPa。

上述实施例1～3中制备的保温材料，具有较低的导热系数和吸水率，较高的抗压强度，可满足农业基础设施建设和建筑装修用保温层材料的应用。

Claims (9)

1.一种保温材料及其制备方法，由以下按重量份数计组分组成：黄土10～30份、沙壤土10～30份、造纸白水30～50份、废醪液20～30份、聚乙烯醇20～30份、偶联剂1～5份。

2.根据权利要求1所述的一种保温材料及其制备方法，其特征在于，所述黄土为经过粉碎、筛分，保留粒径小于0.25mm的黄土。

3.根据权利要求1所述的一种保温材料及其制备方法，其特征在于，所述黄土为来自西北黄土高原有机质含量占黄土总质量＜1%的土壤。

4.根据权利要求1所述的一种保温材料及其制备方法，其特征在于，所述沙壤土为土壤颗粒组成中含有黏粒、粉粒、砂粒的土壤，砂粒量可达55%～65%的土壤。

5.根据权利要求1所述的一种保温材料及其制备方法，其特征在于，所述造纸白水为来自抄纸网部的网下白水池中未经纤维回收机或圆网浓缩机处理的白水，其中含有细小纤维、填料、胶料、湿强剂、防腐剂。

6.根据权利要求1所述的一种保温材料及其制备方法，其特征在于，所述废醪液为来自于糖厂酒精生产性废水在温度 110～150℃、压力0.2～0.8MPa中处理1～2h后的废醪液。

7.根据权利要求1所述的一种保温材料及其制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的平均聚合度为1500 ～2000的范围内。

8.根据权利要求1所述的一种保温材料及其制备方法，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560或异丙基三（硬脂酰基）钛酸酯。

9.根据权利要求1所述的一种保温材料及其制备方法，其特征在于，所述的一种保温材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）先将造纸白水和废醪液混合后搅拌中和，使pH值为6.5～7.5；

（2）将上述步骤（1）中造纸白水和废醪液混合液加热至70℃～80℃浓缩到质量百分比浓度为25%～35%；

（3）分别将黄土、沙壤土粉碎、筛分、研磨过80～100目，在105℃下烘干至水分＜8%；

（4）将上述步骤（3）中烘干黄土、沙壤土按比例混合搅拌均匀待用；

（5）将聚乙烯醇用水为溶剂，固液比1：30～50，温度65℃～75℃份搅拌溶解30～90min，保温待用；

（6）上述步骤（4）中混合土加入步骤（2）中混合液中并加热至75℃～90℃，再加入偶联剂，搅拌15～30min；

（7）将上述步骤（5）中聚乙烯醇加入上述步骤（6）混合物中，保温搅拌均匀即得塑化液；

（8）将上述步骤（7）中塑化液注塑成型；

（9）取出成型品，在常温条件下通风干燥5～10天，即得一种保温材料。