CN113149528A - 一种新型凝聚态相变保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型凝聚态相变保温材料，包括以下重量份数的原料：秸秆粉末15‑20份、相变保温基材20‑30份、助剂3‑5份、粘结剂3‑6份、水泥18‑30份、水5‑9份，所述相变保温基材由10‑15份工业矿粉在基体液中与相变储能材料混合制备得到。本发明将工业矿粉添加至相变储能材料中，一方面，实现了工农废弃物的合理利用，减少了能源的浪费；另一方面，相变保温材料中秸秆粉末、工业矿粉的添加，使得相变储能材料具有成型性好、热导率低、保温隔热性能高的特点。本发明所述的新型凝聚态相变保温材料与现有普通保温材料相比，还具有不易开裂、不空鼓的特性。

Description

一种新型凝聚态相变保温材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑保温材料领域，具体涉及一种节能环保型、高强度、抗裂性能好的新型凝聚态相变保温材料及其制备方法。

背景技术

近年来，我国建筑保温材料取得了突飞猛进的发展，尤其是以EPS(可发性聚苯乙烯)、XPS(挤塑聚苯乙烯)、PU(聚氨酯泡沫)等有机材料为主体，实现了在隔热性能、力学性能和施工性能等方面的优异表现，甚至形成了完善的标准、规范体系，为我国建筑节能发展做出了巨大贡献。然而，由于有机材料本身的可燃特性，即使添加阻燃剂其燃烧性能仍只能达到B1级标准。以矿物棉和岩棉为代表的无机保温材料通常被认定为不燃材料，很容易实现A级标准，如岩棉在欧洲已经成为非常成熟的外墙保温材料。但是，我国生产的岩棉、矿物棉保温材料普遍存在抗拉强度低、耐水性和耐久性能差的问题，用在外墙保温必会出现吸水、下坠、软化等严重问题。因此，目前我国外墙保温存在主要问题是“开裂、空鼓、脱落、保温却不阻燃”。

同时，我国是农业大国，秸秆资源非常丰富。然而秸秆的资源化利用率较低，目前大部分秸秆采取焚烧或直接丢弃的手段进行处置，给环境带来很大压力。另外，秸秆具有优良的建筑特性，开发秸秆在建材领域的应用对于提高秸秆资源的利用率，实现农业可持续发展具有重要意义。此外，据不完全统计，我国钢铁厂的年矿渣排放量高达6000万吨以上，这些矿渣的排放堆放积耗了大量的人力物力财力。同时，矿渣也是一种具有潜在活性的工业废弃物，其大量堆放不仅会对环境造成一定的污染，同时也会造成资源的浪费，有研究表明将工业矿渣研磨成矿粉应用到建筑材料中，在一定程度上可以改善建筑材料的性能。

发明内容

本发明在基于建筑节能的基础上，将工农业废弃物秸秆以及工业矿渣结合相变材料应用于建筑保温材料中，提供了一种抗拉强度高、保温隔热性能强、不易开裂、不空鼓的新型凝聚态相变保温材料。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种新型凝聚态相变保温材料，包括以下重量份数的原料：秸秆粉末15-20份、相变保温基材20-30份、助剂3-5份、粘结剂3-6份、水泥18-30份、水5-9份，所述相变保温基材由10-15 份工业矿粉在基体液中与相变储能材料混合制备得到。

作为优选，所述保温材料还包括1-5份的防火剂，所述防火剂为硼砂、硼酸、磷酸钠、钨酸钠、水玻璃、氢氧化铝、硼酸铵和聚磷酸铵中的至少两种。

进一步地，所述水泥为普通硅酸盐水泥和/或硫铝酸盐水泥。

作为优选，所述秸秆粉末为改性超细秸秆粉末，所述改性超细秸秆粉末由超细秸秆粉末经过硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂搅拌5min-10min进行改性，静置 (20min)，制备得到。

进一步地，所述基体液为饱和硫酸钠溶液或饱和硫酸镁溶液。

进一步地，所述相变储能材料包括钙粉5～14份，石蜡10～15份，无机盐矿物质纤维10～18份，尿素4～8份，酰胺6～12份。

进一步地，所述相变储能材料中无机盐矿物质纤维为硅酸铝纤维、海泡石纤维中的任意一种。

本发明还提供了一种用于制备上述新型凝聚态相变保温材料的方法，具体包括以下步骤：

S1，制备超细秸秆粉末以及工业矿粉：将自然风干的秸秆放入粉碎机粉碎，再倒入振动筛中，过筛，取粒度小于30目的超细秸秆粉末备用；将工业矿渣置于研磨机器中，研磨，过筛，得到工业矿粉；

S2，将步骤S1处理得到的超细秸秆粉末进行改性处理；

S3，相变保温基材的制备：配制饱和Na₂SO₄溶液或饱和MgSO₄溶液，在饱和Na₂SO₄溶液或饱和MgSO₄溶液中加入钙粉、石蜡、无机盐矿物质纤维、尿素、酰胺，搅拌混合，得到相变基材混合液，将步骤S1中的工业矿粉加入至相变基材混合液中，搅拌混合均匀得到相变保温基材；

S4，在步骤S3制备得到相变保温基材中，加入过氧化氢，在室温条件下，反应6-8小时，得到相变凝胶保温材料；

S5，将步骤S4制备得到的相变凝胶保温材料中加入助剂、粘结剂、适量水，并与步骤S2处理得到的改性超细秸秆粉末以及水泥进行搅拌、混匀，将其浆液倒入磨具中成型，并将其振实，置于室温下固化24小时后脱模，脱模后，用保鲜膜将其包裹好，置于40℃的整箱内养护14小时，即得。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、本发明所述的新型凝聚态相变保温材料，由秸秆粉末、相变保温基材、助剂、粘结剂、水泥、水组成，所述相变保温基材由10-15份工业矿粉在基体液中与相变储能材料混合制备得到；其中，将工业矿粉添加至相变储能材料中，一方面，实现了工农废弃物的合理利用，减少了能源的浪费；另一方面，所述工业矿粉的添加，使得相变储能材料具有成型性好、热导率低、保温隔热高、化学性能稳定的特点；同时，将添加工业矿粉的相变保温基材与过氧化氢反应，制备得到相变凝胶保温材料，有效提高了相变保温基材内部分子间的作用力，继而有效改善了整体保温材料的抗拉强度和抗裂性能，与现有普通无机保温材料相比，具有不易开裂、不空鼓的特点。

2、本发明所述的新型凝聚态相变保温材料，将相变凝胶保温材料与改性超细秸秆粉末和水泥相结合，能明显增强保温材料的刚性和强度，并可提高产品的耐热、耐磨、保温、抗老化等化学作用的性能。

3、本发明所述的新型凝聚态相变保温材料可应用于屋顶隔热层、保温砖、隔音保温防火装饰板、隔音建筑材料、墙体隔音装饰板中。

4、综上，本发明所述的新型凝聚态相变保温材料，一方面合理利用了工农业废料，符合对新型建材的要求，一方面可以充分发挥相变保温基材与水泥的高强度、高耐久性、提高制品的使用寿命，而且保温材料不仅耐久性好、生产成本低，具有优异的保温隔热性能和极大的推广应用价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：一种新型凝聚态相变保温材料，包括以下重量份数的原料：秸秆粉末15-20份、相变保温基材20-30份、助剂3-5份、粘结剂3-6份、水泥18-30 份、水5-9份。

具体地，本实施例1中，所述秸秆粉末为改性超细秸秆粉末，所述改性超细秸秆粉末由超细秸秆粉末经过硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂搅拌5min-10min进行改性，静置(20min)，制备得到；所述水泥为普通硅酸盐水泥和/或硫铝酸盐水泥；所述相变保温基材由10-15份的工业矿粉在基体液中与相变储能材料混合制备得到。

进一步地，所述基体液为饱和硫酸钠溶液或饱和硫酸镁溶液；所述相变储能材料包括钙粉5～14份，石蜡10～15份，无机盐矿物质纤维10～18份，尿素4～8份，酰胺6～12份，所述无机盐矿物质纤维为硅酸铝纤维、海泡石纤维中的任意一种。

实施例2：一种新型凝聚态相变保温材料，与实施例1的区别在于，所述相变保温材料还包括1-5份的防火剂，所述防火剂为硼砂、硼酸、磷酸钠、钨酸钠、水玻璃、氢氧化铝、硼酸铵和聚磷酸铵中的至少两种。

实施例3：一种制备实施例1所述新型凝聚态相变保温材料的方法，包括以下步骤：

S1，秸秆粉末、工业矿渣预处理：将自然风干的秸秆放入粉碎机粉碎，再倒入振动筛中，过筛，取粒度小于30目的超细秸秆粉末备用；将工业矿渣置于研磨机器中，研磨，过筛，得到工业矿粉；

S2，取步骤S1处理得到的超细秸秆粉末15-20份中，加入硅烷偶联剂以及钛酸酯偶联剂中，搅拌5min-10min进行改性，静置(20min)，得到改性超细秸秆粉末；

S3，相变保温基材的制备：配制饱和Na₂SO₄溶液或饱和MgSO₄溶液，在饱和Na₂SO₄溶液或饱和MgSO₄溶液中加入钙粉5～14份、石蜡10～15份、硅酸铝纤维10～18份、尿素4～8份、酰胺6～12份，搅拌混合，得到相变基材混合液，取步骤S1中的工业粉末10-15份加入至相变基材混合液中，搅拌混合均匀得到相变保温基材；

S4，在步骤S3制备得到相变保温基材中，加入适量过氧化氢，在室温条件下，反应6-8小时，得到相变凝胶保温材料；

S5，将步骤S4制备得到的相变凝胶保温材料中加入助剂3-5份、粘结剂3-6 份、水5-9份，并与步骤S2制备得到的改性超细秸秆粉15-20份以及水泥18-30 份进行混匀、搅拌，将其浆液倒入磨具中成型，并将其振实，置于室温下固化 24小时后脱模，脱模后，用保鲜膜将其包裹好，置于40℃的整箱内养护14小时，即得。

实施例4：一种制备实施例2所述新型凝聚态相变保温材料的方法，包括以下步骤：

S1，秸秆粉末、工业矿渣预处理：将自然风干的秸秆放入粉碎机粉碎，再倒入振动筛中，过筛，取粒度小于30目的超细秸秆粉末备用；将工业矿渣置于研磨机器中，研磨，过筛，得到工业矿粉；

S2，将步骤S1处理得到的超细秸秆粉末进行改性处理；

具体为：取15-20份的超细秸秆粉末，将其放置于硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中，搅拌5min-10min进行改性，静置(20min)，制备得到；

S3，相变保温基材的制备：配制饱和Na₂SO₄溶液或饱和MgSO₄溶液，在饱和Na₂SO₄溶液或饱和MgSO₄溶液中加入钙粉5～14份、石蜡10～15份、海泡石纤维10～18份、尿素4～8份、酰胺6～12份，搅拌混合，得到相变基材混合液，取步骤S1中的工业粉末10-15份加入至相变基材混合液中，搅拌混合均匀得到相变保温基材；

S4，在步骤S3制备得到相变保温基材中，加入适量过氧化氢，在室温条件下，反应6-8小时，得到相变凝胶保温材料；

S5，将步骤S4制备得到的相变凝胶保温材料中加入助剂3-5份、粘结剂3-6 份、水5-9份，并与改性超细秸秆粉15-20份、水泥18-30份以及防火剂1-5份进行搅拌、混匀，将其浆液倒入磨具中成型，并将其振实，置于室温下固化24 小时后脱模，脱模后，用保鲜膜将其包裹好，置于40℃的整箱内养护14小时，即得。

其中，所述防火剂为硼砂、硼酸、磷酸钠、钨酸钠、水玻璃、氢氧化铝、硼酸铵和聚磷酸铵中的至少两种。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型凝聚态相变保温材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：秸秆粉末15-20份、相变保温基材20-30份、助剂3-5份、粘结剂3-6份、水泥18-30份、水5-9份，所述相变保温基材由10-15份工业矿粉在基体液中与相变储能材料混合制备得到。

2.根据权利要求1所述的新型凝聚态相变保温材料，其特征在于，所述保温材料还包括1-5份的防火剂，所述防火剂为硼砂、硼酸、磷酸钠、钨酸钠、水玻璃、氢氧化铝、硼酸铵和聚磷酸铵中的至少两种。

3.根据权利要求1所述的新型凝聚态相变保温材料，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥和/或硫铝酸盐水泥。

4.根据权利要求1所述的新型凝聚态相变保温材料，其特征在于，所述秸秆粉末为改性超细秸秆粉末，所述改性超细秸秆粉末由超细秸秆粉末经硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂搅拌5min-10min进行改性，静置(20min)，制备得到。

5.根据权利要求1所述的新型凝聚态相变保温材料，其特征在于，所述基体液为饱和硫酸钠溶液或饱和硫酸镁溶液。

6.根据权利要求5所述的新型凝聚态相变保温材料，其特征在于，所述相变储能材料包括钙粉5～14份，石蜡10～15份，无机盐矿物质纤维10～18份，尿素4～8份，酰胺6～12份。

7.根据权利要求6所述的新型凝聚态相变保温材料，其特征在于，所述相变储能材料中无机盐矿物质纤维为硅酸铝纤维、海泡石纤维中的任意一种。

8.一种用于制备权利要求1至7中任一所述新型凝聚态相变保温材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，制备超细秸秆粉末以及工业矿粉：将自然风干的秸秆放入粉碎机粉碎，再倒入振动筛中，过筛，取粒度小于30目的超细秸秆粉末备用；将工业矿渣置于研磨机器中，研磨，过筛，得到工业矿粉；

S2，将步骤S1处理得到的超细秸秆粉末进行改性处理；

S3，相变保温基材的制备：配制饱和Na₂SO₄溶液或饱和MgSO₄溶液，在饱和Na₂SO₄溶液或饱和MgSO₄溶液中加入钙粉、石蜡、无机盐矿物质纤维、尿素、酰胺，搅拌混合，得到相变基材混合液，将步骤S1中的工业矿粉加入至相变基材混合液中，搅拌混合均匀得到相变保温基材；

S4，在步骤S3制备得到相变保温基材中，加入过氧化氢，在室温条件下，反应6-8小时，得到相变凝胶保温材料；

S5，将步骤S4制备得到的相变凝胶保温材料中加入助剂、粘结剂、适量水，并与步骤S2处理得到的改性超细秸秆粉末以及水泥进行搅拌、混匀，将其浆液倒入磨具中成型，并将其振实，置于室温下固化24小时后脱模，脱模后，用保鲜膜将其包裹好，置于40℃的整箱内养护14小时，即得。