CN112707747A - 一种环保保温墙砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种环保保温墙砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域，由以下原料按重量份制备而成：白水泥100‑200份、发泡聚苯乙烯50‑100份、多孔阻燃中空微球15‑30份、氧化硅气凝胶50‑100份、膨润土10‑20份、长石5‑12份、保水剂1‑3份、纤维5‑10份、碳酸钙2‑5份。本发明制得的环保保温墙砖质量好，在制备过程中，对墙砖原料的处理，进行恰当的工艺参数和添加方式进行控制，使得墙砖的性能提高，改善了墙砖的防火、防潮、保温、隔音等性能，并提高了墙砖的力学性能，减轻了墙砖的质量，使得该墙砖具有广阔的应用前景。

Description

一种环保保温墙砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种环保保温墙砖及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对居住环境要求也越来越高；同时，环境污染不断加剧以及房屋装修材料散发出的甲醛、苯系物等大量超标，严重危害着人们的生存环境。
墙砖是一种用于墙体装饰的材料，根据人们对生活环境的需求和要求的不断提升，以此改变人们的居住质量，进而使得建筑装饰材料方面的要求越来越受到关注。从传统的光滑、鲜艳、美观进入了实质性的对人类身体有益的市场需求了，即就是对建筑装饰材料要求具有高保温、高隔音、低污染、低辐射和高舒适的要求。
为此有大量的研究者从这些技术角度入手，对墙砖原料以及生产工艺进行不断的改进，进而使其质量得到较大程度的提高，进而满足人们生活的需求，但是，这些技术对于墙砖的美感以及其他性能进行综合性的改变和影响还较为不理想，使得制作出来的墙砖的保温、阻燃、隔音、辐射和污染的程度还满足不了人们生活的需求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种环保保温墙砖及其制备方法，本发明制得的环保保温墙砖质量好，在制备过程中，对墙砖原料的处理，进行恰当的工艺参数和添加方式进行控制，使得墙砖的性能提高，改善了墙砖的防火、防潮、保温、隔音等性能，并提高了墙砖的力学性能，减轻了墙砖的质量，使得该墙砖具有广阔的应用前景。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种环保保温墙砖，由以下原料按重量份制备而成：白水泥100-200份、发泡聚苯乙烯50-100份、多孔阻燃中空微球15-30份、氧化硅气凝胶50-100份、膨润土10-20份、长石5-12份、保水剂1-3份、纤维5-10份、碳酸钙2-5份；
所述多孔阻燃中空微球由以下方法制备而成：
S1.油相的制备：将铝酸三烷基酯和铝酸酯偶联剂加入有机溶剂中，磁力搅拌混合均匀后，得到油相；
S2.水相的制备：将致孔剂和表面活性剂加入水中，磁力搅拌混合均匀后，得到水相；
S3.多孔阻燃中空微球的制备：将步骤S1中的油相逐滴加入步骤S2得到的水相中，乳化，过滤，煅烧，得到多孔阻燃中空微球。
作为本发明的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：白水泥120-180份、发泡聚苯乙烯60-80份、多孔阻燃中空微球17-22份、氧化硅气凝胶60-90份、膨润土12-18份、长石7-10份、保水剂1.5-2.5份、纤维6-9份、碳酸钙3-4份。
作为本发明的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：白水泥150份、发泡聚苯乙烯70份、多孔阻燃中空微球20份、氧化硅气凝胶75份、膨润土15份、长石8份、保水剂2份、纤维7份、碳酸钙3.5份。
作为本发明的进一步改进，所述铝酸三烷基酯为Al(O-i-C3H7)3和Al(O-s-C4H9)3中的一种或两种组合；所述铝酸酯偶联剂选自DL-411、DL-411-A、DL-411-D中的一种或几种的组合；所述有机溶剂选自乙酸乙酯、正己烷、环己烷、石油醚、二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯中的一种或几种的组合；所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基磺酸钠、十八烷基硫酸钠中的一种或几种的组合；所述致孔剂选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇辛基苯基醚和失水山梨醇脂肪酸酯中的一种。
作为本发明的进一步改进，所述乳化条件为在10000-20000r/min转速下乳化2-4min；所述煅烧条件为在300-500℃下煅烧2-4h；所述磁力搅拌转速为500-700r/min。
作为本发明的进一步改进，所述铝酸三烷基酯、铝酸酯偶联剂的质量比为100：(2-5)；所述致孔剂、表面活性剂的质量比为(2-5)：1。
作为本发明的进一步改进，所述保水剂选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵中的一种或几种的组合。
作为本发明的进一步改进，所述纤维选自聚酯纤维、玻璃纤维、岩棉纤维、聚氨酯纤维中的一种或几种的组合。
本发明进一步保护一种上述环保保温墙砖的制备方法，包括以下步骤：
S1.研磨：将除多孔阻燃中空微球外的各原料分别加入球磨机中干磨，然后过500目筛，得到分别对应的粉料；
S2.发酵：将膨润土粉料、长石粉料、碳酸钙粉料混合至于发酵池中，加入占总重量1-3wt％食盐水后，进行常温发酵；
S3.将步骤S2处理后的物料加入搅拌机中，搅拌10-20min后，加入白水泥粉料和氧化硅气凝胶粉料，继续搅拌15-30min后，加入发泡聚苯乙烯粉料和纤维粉料，继续搅拌10-30min后，加入多孔阻燃中空微球，继续搅拌10-20min后，加入占总质量2-5wt％的碳酸钠溶液，搅拌1-3h后，加入保水剂粉料，调整水分含量在15-20％，得到混合料；
S4.压制：将步骤S3制得的混合料置于模板中，常规压制，获得墙砖毛坯；
S5.养护：将步骤S4得到的墙砖毛坯置于水蒸气养护设备中，养护15-20h，得到环保保温墙砖。
作为本发明的进一步改进，所述球磨机转速为1000-2000r/min，所述搅拌转速为400-600r/min，所述压制压力为10-12kg/m3,压制时间为20-30min；所述水蒸气养护设备中水蒸气压力为1-1.2MPa。
本发明具有如下有益效果：本发明制备的一种多孔阻燃中空微球由铝酸三烷基酯发生溶胶凝胶反应，生成壳层为水合氧化铝的中空微球，并在致孔剂的作用下，在表面形成大量的大孔，进一步煅烧后形成氧化铝中空微球，加入体系中，一方面发泡聚苯乙烯长链可以从大孔中穿过中空球，避免分子链断裂造成的力学性能下降，另一方面，氧化硅气凝胶方便与填充在中空球内，从而可以提高氧化硅气凝胶的力学性能，避免其容易脆化折断等现象；而氧化铝材料也是一种很好的阻燃剂，能有效提高墙砖的阻燃性能，有效避免聚苯乙烯易燃的缺点；
本发明通过对原料分别进行球磨处理，制得粒径在500目以下的粉料，有效提高各原料混合后的接触面积，从而制得的墙砖各原料之间混合更均匀，接触更紧密，其中将膨润土、长石、碳酸钙进行发酵处理后，使得原料的性能得到较大程度的提高，进而提高墙砖的性能，改善墙砖的质量；并结合原料加入过程中的加入顺序，采用碳酸钠水溶液将其混合均匀，并通过碳酸钠容易分解产生气泡的原理，使得原料制备过程中，产生大量均匀、细小的空气泡，从而提高墙砖的保温性能以及改善了其质量，具有轻质、高保温、高隔音性能，该墙砖中的污染菌被发酵处理消灭，降低了墙砖的污染性能。
本发明制得的环保保温墙砖质量好，在制备过程中，对墙砖原料的处理，进行恰当的工艺参数和添加方式进行控制，使得墙砖的性能提高，改善了墙砖的防火、防潮、保温、隔音等性能，并提高了墙砖的力学性能，减轻了墙砖的质量，使得该墙砖具有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明制备例2制得的多孔阻燃中空微球的SEM图；
图2为本发明制备例2制得的多孔阻燃中空微球的TEM图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
Al(O-s-C4H9)3，四(2-甲丙基)-μ-氧二铝，购于Sigma-Aldrich公司，闪点-8℃，密度0.867g/mL；Al(O-i-C3H7)3，氢化二异丁基铝购于Sigma-Aldrich公司，闪电-17℃，密度0.866g/mL；
铝酸酯偶联剂DL-411-A，购于南京品宁偶联剂有限公司，白色蜡状固体，熔融温度68℃，降粘幅度≥98％，热分解温度300℃；铝酸酯偶联剂DL-411-D，购于福州元科新型精细材料有限公司，固化点4-14℃，pH4-4.5，密度0.85-0.9cm/m3，运动粘度24-28map﹒s；
氧化硅气凝胶，购于河南泛锐研究院，微观粒径在40-60nm之间，比表面积为600-1000m2/g,气孔率90-98％；发泡聚苯乙烯，购于大城县丰熙防火材料厂，壁厚0.3-0.5mm，长度0.003m；白水泥，购于中山吉宝建材有限公司，出厂标准P.O42.5R,氧化镁含量0.0025％，强度等级42.5；
聚丙烯酰胺，购于湖南卫斯理化工厂，CAS号：9003-05-8，闪电为79±2℃；膨润土,购于济南中玫新材料科技有限公司,CAS号:1302-78-9,密度20g/cm3,pH＝5；长石，购于青岛万鸿矿业有限公司，CAS号：68476-25-5，密度2.4g/cm3,氧化钠含量2.5％，二氧化硅含量68％，三氧化铝含量15％，氧化钾含量10％；聚酯纤维，购于广州绘声建筑材料有限公司；岩棉纤维，购于上海瑶瑾新型建材有限公司，密度60-200kg/m3；玻璃纤维,购于淄博泰鑫复合材料有限公司，级别E级，规格，6mm，CAS号：65997-17-3；碳酸钙，购于浙江天石纳米科技股份有限公司，直径为500目，CAS号：471-34-1。
制备例1多孔阻燃中空微球
由以下方法制备而成：
S1.油相的制备：将100g Al(O-s-C4H9)3和2g铝酸酯偶联剂DL-411-A加入200mL三氯甲烷中，转速为500r/min下磁力搅拌混合均匀后，得到油相；
S2.水相的制备：将2g致孔剂聚乙二醇辛基苯基醚和1g表面活性剂十二烷基磺酸钠加入500mL水中，转速为500r/min下磁力搅拌混合均匀后，得到水相；
S3.多孔阻燃中空微球的制备：将全部步骤S1得到的油相逐滴加入全部步骤S2得到的水相中，滴加速率为2mL/min，在10000r/min转速下乳化2min，过滤，在300℃下煅烧2h，得到多孔阻燃中空微球。
制备例2多孔阻燃中空微球
由以下方法制备而成：
S1.油相的制备：将100g Al(O-i-C3H7)3和5g铝酸酯偶联剂DL-411-D加入200mL乙酸乙酯中，转速为700r/min下磁力搅拌混合均匀后，得到油相；
S2.水相的制备：将5g致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和1g表面活性剂十八烷基苯磺酸钠加入500mL水中，转速为700r/min下磁力搅拌混合均匀后，得到水相；
S3.多孔阻燃中空微球的制备：将全部步骤S1得到的油相逐滴加入全部步骤S2得到的水相中，滴加速率为2mL/min，在20000r/min转速下乳化4min，过滤，在500℃下煅烧4h，得到多孔阻燃中空微球。图1为本制备例2制得的多孔阻燃中空微球的SEM图，由图1可知，制得的中空微球粒径在200-500nm之间，且上面分布了许多大孔；图2为本制备例2制得的多孔阻燃中空微球的TEM图，由图可知，该微球为中空微球。
实施例1
原料组成(重量份)：白水泥150份、发泡聚苯乙烯70份、制备例1制得的多孔阻燃中空微球20份、氧化硅气凝胶75份、膨润土15份、长石8份、聚丙烯酰胺2份、岩棉纤维7份、碳酸钙3.5份。
制备方法包括以下步骤：
S1.研磨：将除多孔阻燃中空微球外的各原料分别加入球磨机中干磨，球磨机转速为1500r/min，时间为2h，然后过500目筛，得到分别对应的粉料；
S2.发酵：将膨润土粉料、长石粉料、碳酸钙粉料混合至于发酵池中，加入占现有体系总重量2wt％食盐水后，其中食盐水中NaCl含量为15wt％，进行常温发酵5h；
S3.将步骤S2处理后的物料加入搅拌机中，搅拌15min后，加入白水泥粉料和氧化硅气凝胶粉料，继续搅拌22min后，加入发泡聚苯乙烯粉料和岩棉纤维粉料，继续搅拌20min后，加入多孔阻燃中空微球，继续搅拌15min后，加入占现有体系总质量3.5wt％的碳酸钠溶液，其中碳酸钠溶液中碳酸钠含量为25wt％，搅拌2h后，加入聚丙烯酰胺粉料，调整水分含量在17wt％，得到混合料，其中搅拌转速为500r/min；
S4.压制：将步骤S3制得的混合料置于模板中，常规压制，压制压力为11kg/m3,压制时间为25min，获得墙砖毛坯；
S5.养护：将步骤S4得到的墙砖毛坯置于水蒸气养护设备中，水蒸气压力为1.1MPa，养护17h，得到环保保温墙砖。
实施例2
原料组成(重量份)：白水泥200份、发泡聚苯乙烯100份、制备例1制得的多孔阻燃中空微球30份、氧化硅气凝胶100份、膨润土20份、长石12份、聚丙烯酸铵3份、聚酯纤维10份、碳酸钙5份。
制备方法包括以下步骤：
S1.研磨：将除多孔阻燃中空微球外的各原料分别加入球磨机中干磨，球磨机转速为2000r/min，时间为2h，然后过500目筛，得到分别对应的粉料；
S2.发酵：将膨润土粉料、长石粉料、碳酸钙粉料混合至于发酵池中，加入占现有体系总重量3wt％食盐水后，其中食盐水中NaCl含量为15wt％，进行常温发酵；
S3.将步骤S2处理后的物料加入搅拌机中，搅拌20min后，加入白水泥粉料和氧化硅气凝胶粉料，继续搅拌30min后，加入发泡聚苯乙烯粉料和聚酯纤维粉料，继续搅拌30min后，加入多孔阻燃中空微球，继续搅拌20min后，加入占现有体系总质量5wt％的碳酸钠溶液，其中碳酸钠溶液中碳酸钠含量我25wt％，搅拌3h后，加入聚丙烯酸铵粉料，调整水分含量在20％，得到混合料，其中搅拌转速为600r/min；
S4.压制：将步骤S3制得的混合料置于模板中，常规压制，压制压力为12kg/m3,压制时间为30min，获得墙砖毛坯；
S5.养护：将步骤S4得到的墙砖毛坯置于水蒸气养护设备中，水蒸气压力为1.2MPa，养护20h，得到环保保温墙砖。
实施例3
原料组成(重量份)：白水泥120份、发泡聚苯乙烯60份、制备例2制得的多孔阻燃中空微球17份、氧化硅气凝胶60份、膨润土12份、长石7份、聚丙烯酰胺1.5份、玻璃纤维6份、碳酸钙3份。
制备方法包括以下步骤：
S1.研磨：将除多孔阻燃中空微球外的各原料分别加入球磨机中干磨，球磨机转速为1200r/min，时间为2h，然后过500目筛，得到分别对应的粉料；
S2.发酵：将膨润土粉料、长石粉料、碳酸钙粉料混合至于发酵池中，加入占现有体系总重量1.5wt％食盐水后，其中食盐水中NaCl含量为15wt％，进行常温发酵；
S3.将步骤S2处理后的物料加入搅拌机中，搅拌12min后，加入白水泥粉料和氧化硅气凝胶粉料，继续搅拌20min后，加入发泡聚苯乙烯粉料和玻璃纤维粉料，继续搅拌15min后，加入多孔阻燃中空微球，继续搅拌12min后，加入占现有体系总质量3wt％的碳酸钠溶液，其中碳酸钠溶液中碳酸钠含量我25wt％，搅拌2h后，加入聚丙烯酰胺粉料，调整水分含量在16％，得到混合料，其中搅拌转速为450r/min；
S4.压制：将步骤S3制得的混合料置于模板中，常规压制，压制压力为10.5kg/m3,压制时间为22min，获得墙砖毛坯；
S5.养护：将步骤S4得到的墙砖毛坯置于水蒸气养护设备中，水蒸气压力为1.05MPa，养护16h，得到环保保温墙砖。
实施例4
原料组成(重量份)：白水泥180份、发泡聚苯乙烯80份、制备例2制得的多孔阻燃中空微球22份、氧化硅气凝胶60-90份、膨润土18份、长石10份、聚丙烯酸钾2.5份、岩棉纤维9份、碳酸钙4份。
制备方法包括以下步骤：
S1.研磨：将除多孔阻燃中空微球外的各原料分别加入球磨机中干磨，球磨机转速为1800r/min，时间为2h，然后过500目筛，得到分别对应的粉料；
S2.发酵：将膨润土粉料、长石粉料、碳酸钙粉料混合至于发酵池中，加入占现有体系总重量2.5wt％食盐水后，其中食盐水中NaCl含量为15wt％，进行常温发酵；
S3.将步骤S2处理后的物料加入搅拌机中，搅拌18min后，加入白水泥粉料和氧化硅气凝胶粉料，继续搅拌25min后，加入发泡聚苯乙烯粉料和岩棉纤维粉料，继续搅拌10-30min后，加入多孔阻燃中空微球，继续搅拌18min后，加入占现有体系总质量4.5wt％的碳酸钠溶液，其中碳酸钠溶液中碳酸钠含量我25wt％，搅拌2h后，加入聚丙烯酸钾粉料，调整水分含量在18％，得到混合料，其中搅拌转速为550r/min；
S4.压制：将步骤S3制得的混合料置于模板中，常规压制，压制压力为11.5kg/m3,压制时间为28min，获得墙砖毛坯；
S5.养护：将步骤S4得到的墙砖毛坯置于水蒸气养护设备中，水蒸气压力为1.15MPa，养护18h，得到环保保温墙砖。
实施例5
原料组成(重量份)：白水泥150份、发泡聚苯乙烯70份、制备例2制得的多孔阻燃中空微球20份、氧化硅气凝胶75份、膨润土15份、长石8份、聚丙烯酰胺2份、岩棉纤维7份、碳酸钙3.5份。
制备方法包括以下步骤：
S1.研磨：将除多孔阻燃中空微球外的各原料分别加入球磨机中干磨，球磨机转速为1500r/min，时间为2h，然后过500目筛，得到分别对应的粉料；
S2.发酵：将膨润土粉料、长石粉料、碳酸钙粉料混合至于发酵池中，加入占现有体系总重量2wt％食盐水后，其中食盐水中NaCl含量为15wt％，进行常温发酵5h；
S3.将步骤S2处理后的物料加入搅拌机中，搅拌15min后，加入白水泥粉料和氧化硅气凝胶粉料，继续搅拌22min后，加入发泡聚苯乙烯粉料和岩棉纤维粉料，继续搅拌20min后，加入多孔阻燃中空微球，继续搅拌15min后，加入占现有体系总质量3.5wt％的碳酸钠溶液，其中碳酸钠溶液中碳酸钠含量为25wt％，搅拌2h后，加入聚丙烯酰胺粉料，调整水分含量在17wt％，得到混合料，其中搅拌转速为500r/min；
S4.压制：将步骤S3制得的混合料置于模板中，常规压制，压制压力为11kg/m3,压制时间为25min，获得墙砖毛坯；
S5.养护：将步骤S4得到的墙砖毛坯置于水蒸气养护设备中，水蒸气压力为1.1MPa，养护17h，得到环保保温墙砖。
对比例1
与实施例5相比，多孔阻燃中空微球替换为氧化铝粉料，粒径为0.2-0.5nm之间，其他条件均不改变。
对比例2
与实施例5相比，未添加发泡聚苯乙烯，其他条件均不改变。
原料组成(重量份)：白水泥150份、制备例2制得的多孔阻燃中空微球20份、氧化硅气凝胶145份、膨润土15份、长石8份、聚丙烯酰胺2份、岩棉纤维7份、碳酸钙3.5份。
对比例3
与实施例5相比，未添加氧化硅气凝胶，其他条件均不改变。
原料组成(重量份)：白水泥150份、发泡聚苯乙烯145份、制备例2制得的多孔阻燃中空微球20份、膨润土15份、长石8份、聚丙烯酰胺2份、岩棉纤维7份、碳酸钙3.5份。
对比例4
与实施例5相比，未添加膨润土，其他条件均不改变。
原料组成(重量份)：白水泥150份、发泡聚苯乙烯70份、制备例2制得的多孔阻燃中空微球20份、氧化硅气凝胶75份、长石23份、聚丙烯酰胺2份、岩棉纤维7份、碳酸钙3.5份。
对比例5
与实施例5相比，未添加长石，其他条件均不改变。
原料组成(重量份)：白水泥150份、发泡聚苯乙烯70份、制备例2制得的多孔阻燃中空微球20份、氧化硅气凝胶75份、膨润土23份、聚丙烯酰胺2份、岩棉纤维7份、碳酸钙3.5份。
测试例1性能测试
测试对象：实施例1-5和对比例1-5制得的环保保温墙砖以及市售保温墙砖。
测试标准：
参照GB/T 2542-2012《砌墙砖试验方法》，对烧成后的试件进行抗压强度和体积密度测试；
显气孔率参照GB/T 3810-2016《瓷砖试验方法》进行测定；
参照GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》，利用DRH导热仪在25℃下测定试件的导热系数。
参照GB/T5464-2010《建筑材料不燃性试验方法》进行测试，测试结果参照GB/T8624-2018《建筑材料及制品燃烧性能分级》中规定进行分级。
测试结果：
结果见表1。
表1
Figure BDA0002906345110000141
Figure BDA0002906345110000151
由上表可知，本发明实施例制得的环保保温墙砖具有良好的阻燃性能、保温性能以及力学性能，导热系数低(0.039-0.042W/m﹒K)，抗压强度高(5.0-5.5MPa)，阻燃性好(A级)，明显优于市售同类产品。
对比例1与实施例5相比，多孔阻燃中空微球替换为氧化铝粉料，粒径为0.2-0.5nm之间，其力学性能和阻燃性能显著下降，这是因为，将氧化铝制备成中空球材料后，一方面发泡聚苯乙烯长链可以从大孔中穿过中空球，避免分子链断裂造成的力学性能下降，另一方面，氧化硅气凝胶方便与填充在中空球内，从而可以提高氧化硅气凝胶的力学性能，避免其容易脆化折断等现象；而氧化铝材料也是一种很好的阻燃剂，能有效提高墙砖的阻燃性能，有效避免聚苯乙烯易燃的缺点；
对比例2、3与实施例5相比，分别未添加发泡聚苯乙烯或氧化硅气凝胶，对比例2中力学性能显著下降，这是因为，保温墙砖中主要包含了氧化硅气凝胶，虽然保温墙砖的密度下降，但由于氧化硅气凝胶多孔的结构，使得墙砖的力学性能很差，而对比例3中墙砖的导热系数显著下降，且密度增大，这是因为未添加氧化硅气凝胶使得墙砖的显气孔率下降，密度更大，而保温性能也下降，可见，发泡聚苯乙烯和氧化硅气凝胶还具有协同增效的作用；
对比例4、5与实施例5相比，分别未添加膨润土或长石，其各项性能均稍有下降，但下降幅度不大，这是因为，膨润土和长石的加入能一定程度提高材料的力学性能以及阻燃、保温性能，且两者的添加还具有协同增效的作用。
与现有技术相比，本发明制备的一种多孔阻燃中空微球由铝酸三烷基酯发生溶胶凝胶反应，生成壳层为水合氧化铝的中空微球，并在致孔剂的作用下，在表面形成大量的大孔，进一步煅烧后形成氧化铝中空微球，加入体系中，一方面发泡聚苯乙烯长链可以从大孔中穿过中空球，避免分子链断裂造成的力学性能下降，另一方面，氧化硅气凝胶方便与填充在中空球内，从而可以提高氧化硅气凝胶的力学性能，避免其容易脆化折断等现象；而氧化铝材料也是一种很好的阻燃剂，能有效提高墙砖的阻燃性能，有效避免聚苯乙烯易燃的缺点；
本发明通过对原料分别进行球磨处理，制得粒径在500目以下的粉料，有效提高各原料混合后的接触面积，从而制得的墙砖各原料之间混合更均匀，接触更紧密，其中将膨润土、长石、碳酸钙进行发酵处理后，使得原料的性能得到较大程度的提高，进而提高墙砖的性能，改善墙砖的质量；并结合原料加入过程中的加入顺序，采用碳酸钠水溶液将其混合均匀，并通过碳酸钠容易分解产生气泡的原理，使得原料制备过程中，产生大量均匀、细小的空气泡，从而提高墙砖的保温性能以及改善了其质量，具有轻质、高保温、高隔音性能，该墙砖中的污染菌被发酵处理消灭，降低了墙砖的污染性能。
本发明制得的环保保温墙砖质量好，在制备过程中，对墙砖原料的处理，进行恰当的工艺参数和添加方式进行控制，使得墙砖的性能提高，改善了墙砖的防火、防潮、保温、隔音等性能，并提高了墙砖的力学性能，减轻了墙砖的质量，使得该墙砖具有广阔的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种环保保温墙砖，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：白水泥100-200份、发泡聚苯乙烯50-100份、多孔阻燃中空微球15-30份、氧化硅气凝胶50-100份、膨润土10-20份、长石5-12份、保水剂1-3份、纤维5-10份、碳酸钙2-5份；
所述多孔阻燃中空微球由以下方法制备而成：
S1.油相的制备：将铝酸三烷基酯和铝酸酯偶联剂加入有机溶剂中，磁力搅拌混合均匀后，得到油相；
S2.水相的制备：将致孔剂和表面活性剂加入水中，磁力搅拌混合均匀后，得到水相；
S3.多孔阻燃中空微球的制备：将步骤S1中的油相逐滴加入步骤S2得到的水相中，乳化，过滤，煅烧，得到多孔阻燃中空微球。
2.根据权利要求1所述环保保温墙砖，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：白水泥120-180份、发泡聚苯乙烯60-80份、多孔阻燃中空微球17-22份、氧化硅气凝胶60-90份、膨润土12-18份、长石7-10份、保水剂1.5-2.5份、纤维6-9份、碳酸钙3-4份。
3.根据权利要求2所述环保保温墙砖，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：白水泥150份、发泡聚苯乙烯70份、多孔阻燃中空微球20份、氧化硅气凝胶75份、膨润土15份、长石8份、保水剂2份、纤维7份、碳酸钙3.5份。
4.根据权利要求1所述环保保温墙砖，其特征在于，所述铝酸三烷基酯为Al(O-i-C3H7)3和Al(O-s-C4H9)3中的一种或两种组合；所述铝酸酯偶联剂选自DL-411、DL-411-A、DL-411-D中的一种或几种的组合；所述有机溶剂选自乙酸乙酯、正己烷、环己烷、石油醚、二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯中的一种或几种的组合；所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基磺酸钠、十八烷基硫酸钠中的一种或几种的组合；所述致孔剂选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇辛基苯基醚和失水山梨醇脂肪酸酯中的一种。
5.根据权利要求1所述环保保温墙砖，其特征在于，所述乳化条件为在10000-20000r/min转速下乳化2-4min；所述煅烧条件为在300-500℃下煅烧2-4h；所述磁力搅拌转速为500-700r/min。
6.根据权利要求1所述环保保温墙砖，其特征在于，所述铝酸三烷基酯、铝酸酯偶联剂的质量比为100：(2-5)；所述致孔剂、表面活性剂的质量比为(2-5)：1。
7.根据权利要求1所述环保保温墙砖，其特征在于，所述保水剂选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求1所述环保保温墙砖，其特征在于，所述纤维选自聚酯纤维、玻璃纤维、岩棉纤维、聚氨酯纤维中的一种或几种的组合。
9.一种如权利要求1-8任一项权利要求所述环保保温墙砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.研磨：将除多孔阻燃中空微球外的各原料分别加入球磨机中干磨，然后过500目筛，得到分别对应的粉料；
S2.发酵：将膨润土粉料、长石粉料、碳酸钙粉料混合至于发酵池中，加入占总重量1-3wt％食盐水后，进行常温发酵；
S3.将步骤S2处理后的物料加入搅拌机中，搅拌10-20min后，加入白水泥粉料和氧化硅气凝胶粉料，继续搅拌15-30min后，加入发泡聚苯乙烯粉料和纤维粉料，继续搅拌10-30min后，加入多孔阻燃中空微球，继续搅拌10-20min后，加入占总质量2-5wt％的碳酸钠溶液，搅拌1-3h后，加入保水剂粉料，调整水分含量在15-20％，得到混合料；
S4.压制：将步骤S3制得的混合料置于模板中，常规压制，获得墙砖毛坯；
S5.养护：将步骤S4得到的墙砖毛坯置于水蒸气养护设备中，养护15-20h，得到环保保温墙砖。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述球磨机转速为1000-2000r/min，所述搅拌转速为400-600r/min，所述压制压力为10-12kg/m3,压制时间为20-30min；所述水蒸气养护设备中水蒸气压力为1-1.2MPa。
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CN113354988A (zh) * 2021-07-01 2021-09-07 徐宏庄 一种防腐防火涂料及其制备方法
CN113355785A (zh) * 2021-06-17 2021-09-07 章瑞阳 一种抗菌阻燃面料及其制备方法
CN114607060A (zh) * 2022-03-25 2022-06-10 温州理工学院 一种环保型医用隔音板

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