CN113187114B - 一种轻质复合保温隔音板及其制备方法 - Google Patents

一种轻质复合保温隔音板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轻质复合保温隔音板及其制备方法。本发明的轻质复合保温隔音板的组成结构包括轻质有机保温层、贴合在轻质有机保温层两面的界面改性层、贴合在界面改性层远离轻质有机保温层那一面的聚合物水泥砂浆层和设置在聚合物水泥砂浆层内部的纤维网。本发明的轻质复合保温隔音板的制备方法包括以下步骤：1)在轻质有机保温层两面制备界面改性层；2)在界面改性层远离轻质有机保温层的那一面制备内部设置有纤维网的聚合物水泥砂浆层。本发明的轻质复合保温隔音板具有轻质、低导热、高吸声、高抗折、强粘结等优点，且制备方法简单，灵活性强，便于实施，对设备要求不高，大大提高了生产效率，降低了生产成本，适合大面积推广应用。

Description

一种轻质复合保温隔音板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种轻质复合保温隔音板及其制备方法。
背景技术
建筑节能是指在建筑材料生产、房屋建筑和构筑物施工及使用过程中，满足同等需要或达到相同目的的条件下，尽可能降低能耗。随着建筑节能越来越受重视，人们对墙体保温材料的热学、力学及耐久性也提出了更高的要求。墙体保温材料复合化是发挥材料自身优势、改进和提高复合材料性能、扩大复合材料应用范围的重要途径。
复合保温板是一种以添加剂、水泥、砂子、胶浆为粘结材料，以玻璃纤维网格布和钢筋为增强材料，以木纤维和粉煤灰为填料，以聚乙烯泡沫板为保温材料的建筑板材。复合保温板中的保温材料可以分为有机保温材料、无机保温材料和复合保温材料。有机保温材料质轻、低导热，更能满足复合保温板实际应用的需求，但强度低、易燃，应用受限。无机保温材料强度高、防火阻燃，但密度大、导热系数大，制备的夹芯墙板自重大、保温隔热效果差。复合保温材料导热系数低、保温性能好、生产能耗低，但强度低、有机无机界面的粘结性差，且施工难度较大，平整度难以保证。
目前，在工程应用中通常是采用粘结砂浆将有机保温层直接粘贴于墙体上，需要现场制备砂浆，无法保证生产质量，且施工步骤繁琐，随着国家对装配式建筑的大力推广，传统施工方式已经难以满足复合保温板的生产需求。复合保温板中有机保温层强度低、防火性差，且表面是非极性的，与极性的水泥基材料的亲合力差，导致两者界面粘结强度低，易造成保温层脱粘、空鼓、脱落，最终影响复合保温板的力学性能和使用寿命。同时，复合保温板表层通常为水泥砂浆，抗折强度一般只有3MPa～6MPa，且抗开裂性能差，严重影响了复合保温板的力学性能和耐久性，一般只能通过增大砂浆层厚度来提高复合保温板的性能，难以实现复合保温板的轻薄化与减量化设计与制备。
综上可知，现有的复合保温板存在强度低、有机无机界面的粘结性差、密度大等问题，严重制约了复合保温板自身的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻质复合保温隔音板及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种轻质复合保温隔音板，其组成结构包括轻质有机保温层、贴合在轻质有机保温层两面的界面改性层、贴合在界面改性层远离轻质有机保温层那一面的聚合物水泥砂浆层和设置在聚合物水泥砂浆层内部的纤维网。
优选的，所述轻质有机保温层由挤塑聚苯板(XPS)、膨胀聚苯板(EPS)、聚氨酯板中的至少一种组成。
优选的，所述轻质有机保温层的导热系数为0.01W/m2·K～0.05W/m2·K，密度为20kg/m3～80kg/m3，平均吸声系数大于0.35。
优选的，所述轻质有机保温层的厚度为10mm～100mm。
进一步优选的，所述轻质有机保温层的厚度为20mm～60mm。
优选的，所述界面改性层由苯丙乳液、纯丙乳液、聚氨酯乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)乳液中的至少一种制成。
优选的，所述聚合物水泥砂浆层由以下质量份的组分制成：
水泥：400份～800份；
粉煤灰：0～300份；
矿粉：0～400份；
石英砂：600份～2000份；
可再分散乳胶粉：1份～200份；
纤维素醚：0～10份；
消泡剂：0～20份；
减水剂：0～25份；
水：300份～600份。
进一步优选的，所述聚合物水泥砂浆层由以下质量份的组分制成：
水泥：500份～700份；
粉煤灰：60～120份；
矿粉：200～350份；
石英砂：800份～1400份；
可再分散乳胶粉：70份～130份；
纤维素醚：1～4份；
消泡剂：5～10份；
减水剂：7～13份；
水：400份～500份。
优选的，所述聚合物水泥砂浆层的厚度为0.5mm～6mm。
优选的，所述纤维网由耐碱玻璃纤维网、碳纤维网、尼龙纤维网中的至少一种组成。
上述轻质复合保温隔音板的制备方法包括以下步骤：
1)将界面改性材料涂覆在轻质有机保温层的一面，形成界面改性层；
2)将一部分聚合物水泥砂浆涂覆在界面改性层表面，再设置纤维网，再涂覆剩余的聚合物水泥砂浆，形成内部设置有纤维网的聚合物水泥砂浆层，再采用同样的操作在轻质有机保温层的另一面制备界面改性层和聚合物水泥砂浆层，即得轻质复合保温隔音板。
优选的，步骤1)所述界面改性材料的涂覆量为50g/m2～400g/m2。
进一步优选的，步骤1)所述界面改性材料的涂覆量为100g/m2～150g/m2。
本发明的有益效果是：本发明的轻质复合保温隔音板具有轻质、低导热、高吸声、高抗折、强粘结等优点，且制备方法简单，灵活性强，便于实施，对设备要求不高，大大提高了生产效率，降低了生产成本，适合大面积推广应用。
具体来说：
1)本发明的轻质复合保温隔音板中的有机保温层质轻、导热系数低、吸声系数高，保证了复合板具有良好的保温隔热性能和隔音性能；
2)本发明的轻质复合保温隔音板中的界面改性层可以改善有机保温层表面的极性(亲水性)，提高与水泥砂浆层的界面粘结强度；
3)本发明的轻质复合保温隔音板中的水泥砂浆层通过聚合物改性提高了其与有机保温层之间的粘结性，不仅减少了水泥砂浆层的收缩与开裂，有效防止了水泥砂浆层与有机保温层脱粘、空鼓、脱落等的问题，而且还具有较好的柔韧性，可以充分传递并分散应力，提高复合板整体抗折强度；
4)本发明的轻质复合保温隔音板中的纤维网可以避免复合板应力集中，改善复合板的应力分布，显著提高了复合板的整体刚度和抗折强度；
5)本发明的轻质复合保温隔音板中的粘结砂浆层可以通过调控流动性采取浇筑、涂刷、喷涂等施工方式，便于提高工作效率，且还可以通过调控凝结时间与早期强度减少养护时间，防止产品堆积；
6)本发明的轻质复合保温隔音板的制备方法简单，灵活性强，便于实施，对设备要求不高，大大提高了生产效率，降低了生产成本，适合大面积推广应用。
附图说明
图1为本发明的轻质复合保温隔音板的结构示意图。
附图标识说明：10、轻质有机保温层；20、界面改性层；30、聚合物水泥砂浆层；40、纤维网。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种轻质复合保温隔音板，其制备方法包括以下步骤：
1)将苯丙乳液涂刷在厚度40mm的挤塑聚苯板(即轻质有机保温层，导热系数0.035W/m2·K，密度35kg/m3，平均吸声系数0.38)的一面，涂刷量为110g/m2，室内晾置1h，形成界面改性层；
2)将600质量份的水泥、100质量份的粉煤灰、300质量份的矿粉、1000质量份的石英砂、100质量份的可再分散乳胶粉、1质量份的纤维素醚、6质量份的有机硅消泡剂、10质量份的聚羧酸系减水剂和433质量份的水拌合均匀制成聚合物水泥砂浆(初始流动度为146mm，28天抗压强度为42MPa，28天抗折强度为8.5MPa)，再将一部分聚合物水泥砂浆浇筑在界面改性层表面，浇筑厚度0.5mm，再覆盖耐碱玻璃纤维网，再浇筑一次聚合物水泥砂浆，浇筑厚度0.5mm，待聚合物水泥砂浆凝结后对挤塑聚苯板的另一面进行同样的处理，再在常温、湿热的条件下进行养护，即得轻质复合保温隔音板(结构示意图如图1所示)。
实施例2：
一种轻质复合保温隔音板，其制备方法包括以下步骤：
1)将聚氨酯乳液涂刷在厚度40mm的膨胀聚苯板(即轻质有机保温层，导热系数0.041W/m2·K，密度35kg/m3，平均吸声系数0.38)的一面，涂刷量为130g/m2，室内晾置1.5h，形成界面改性层；
2)将700质量份的水泥、80质量份的粉煤灰、220质量份的矿粉、1100质量份的石英砂、110质量份的可再分散乳胶粉、2质量份的纤维素醚、7质量份的有机硅消泡剂、11质量份的聚羧酸系减水剂和420质量份的水拌合均匀制成聚合物水泥砂浆(初始流动度为142mm，28天抗压强度为45MPa，28天抗折强度为9.0MPa)，再将一部分聚合物水泥砂浆浇筑在界面改性层表面，浇筑厚度1mm，再覆盖碳纤维网，再浇筑一次聚合物水泥砂浆，浇筑厚度1mm，待聚合物水泥砂浆凝结后对膨胀聚苯板的另一面进行同样的处理，再在常温、湿热的条件下进行养护，即得轻质复合保温隔音板(结构示意图如图1所示)。
实施例3：
一种轻质复合保温隔音板，其制备方法包括以下步骤：
1)将纯丙乳液涂刷在厚度40mm的聚氨酯板(即轻质有机保温层，导热系数0.025W/m2·K，密度35kg/m3，平均吸声系数0.46)的一面，涂刷量为120g/m2，室内晾置2h，形成界面改性层；
2)将520质量份的水泥、90质量份的粉煤灰、350质量份的矿粉、1200质量份的石英砂、85质量份的可再分散乳胶粉、1质量份的纤维素醚、8质量份的有机硅消泡剂、9质量份的聚羧酸系减水剂和440质量份的水拌合均匀制成聚合物水泥砂浆(初始流动度为145mm，28天抗压强度为42MPa，28天抗折强度为7.8MPa)，再将一部分聚合物水泥砂浆浇筑在界面改性层表面，浇筑厚度1mm，再覆盖耐碱玻璃纤维网，再浇筑一次聚合物水泥砂浆，浇筑厚度1mm，待聚合物水泥砂浆凝结后对聚氨酯板的另一面进行同样的处理，再在常温、湿热的条件下进行养护，即得轻质复合保温隔音板(结构示意图如图1所示)。
对比例1：
一种复合保温板，除了未在挤塑聚苯板两面涂刷苯丙乳液制备界面改性层以外，其它和实施例1完全一样。
对比例2：
一种复合保温板，除了未在聚合物水泥砂浆层中设置耐碱玻璃纤维网以外，其它和实施例1完全一样。
对比例3：
一种有机保温板，其为厚度40mm的挤塑聚苯板。
对比例4：
一种水泥砂浆板，其为厚度40mm的聚合物水泥砂浆层，聚合物水泥砂浆的组成同实施例1一致。
性能测试：
对实施例1～3和对比例1～4的板材进行性能测试，测试结果如下表所示：
表1实施例1～3和对比例1～4的板材的性能测试结果
Figure BDA0003008374980000051
Figure BDA0003008374980000061
注：
抗折强度：板材尺寸为300mm×150mm，测试跨距为200mm，荷载作用于板材的中跨位置，加载速率0.5mm/min，抗折强度计算公式：f＝3Fl/2bh2，式中，f为板材的抗折强度(单位：MPa)，F为极限载荷(单位：N)，l为跨距(单位：mm)，b为板材的宽度(单位：mm)，h为板材的高度(单位：mm)；
界面拉伸粘结强度(聚合物水泥砂浆层与轻质有机保温层两者的界面)：参照“JG149-2003膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统”进行测试；
传热系数：在板材表面分别粘贴热电偶传感器和热流传感器，再置于环境温度保持恒定的冷热空腔的分界处，通过采集试件表面的热流密度和温度，传热系数计算公式：R＝|te-ti|/q，R0＝Ri+R+Re，K＝1/R0，式中，K为复合板传热系数(单位：W/m2·K)，R和R0分别为板材的热阻和传热阻(单位：m2·K/W)，ti和te分别为板材内外表面的温度(单位：℃)，Ri和Re分别为板材内外表面的换热阻，根据GB 50176-2016《民用建筑热工设计规范》，Ri和Re分别取0.11m2·K/W和0.04m2·K/W，q为复合板热流密度(单位：W/m2)；
平均吸声系数：采用驻波管法测试板材125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz和4000Hz六个倍频程的中心频率的吸声系数，取其算术平均值为平均吸声系数。
由表1可知：当复合板厚度为40±5mm时，对比例1的聚合物水泥砂浆层与轻质有机保温层两者的界面拉伸粘结强度仅0.18MPa，对比例2的板材抗折强度仅6.7MPa，对比例3的板材面密度虽小但抗折强度更低(0.9MPa)，对比例4的板材面密度大(高达80.0kg/m2)、抗折强度低(2.3MPa)、传热系数高(5.44W/m2·K)、平均吸声系数小(0.06)；实施例1～3的复合板密度仅5.1kg/m2～5.4kg/m2，抗折强度高达17.2MPa～19.8MPa，聚合物水泥砂浆层与轻质有机保温层两者的界面拉伸粘结强度可达0.30MPa～0.38MPa，导热系数仅0.84W/m2·K～0.87W/m2·K，平均吸声系数0.38～0.48(几乎与保温层相同)，说明本发明得到了高抗折、强粘结、超轻的复合保温隔音板。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种轻质复合保温隔音板，其特征在于，其组成结构包括轻质有机保温层、贴合在轻质有机保温层两面的界面改性层、贴合在界面改性层远离轻质有机保温层那一面的聚合物水泥砂浆层和设置在聚合物水泥砂浆层内部的纤维网；所述轻质有机保温层由挤塑聚苯板、膨胀聚苯板、聚氨酯板中的至少一种组成；所述轻质有机保温层的导热系数为0.01W/m2·K～0.05W/m2·K，密度为20kg/m3～80kg/m3，平均吸声系数大于0.35；所述轻质有机保温层的厚度为10mm～100mm；所述界面改性层由苯丙乳液、纯丙乳液、聚氨酯乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液中的至少一种制成；所述聚合物水泥砂浆层由以下质量份的组分制成：水泥：500份～700份；粉煤灰：60～120份；矿粉：200～350份；石英砂：800份～1400份；可再分散乳胶粉：70份～130份；纤维素醚：1～4份；消泡剂：5～10份；减水剂：7～13份；水：400份～500份；所述聚合物水泥砂浆层的厚度为0.5mm～6mm；所述纤维网由耐碱玻璃纤维网、碳纤维网、尼龙纤维网中的至少一种组成。
2.根据 权利要求1所述的轻质复合保温隔音板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将界面改性材料涂覆在轻质有机保温层的一面，形成界面改性层；
2)将一部分聚合物水泥砂浆涂覆在界面改性层表面，再设置纤维网，再涂覆剩余的聚合物水泥砂浆，形成内部设置有纤维网的聚合物水泥砂浆层，再采用同样的操作在轻质有机保温层的另一面制备界面改性层和聚合物水泥砂浆层，即得轻质复合保温隔音板。
3.根据权利要求2所述的轻质复合保温隔音板的制备方法，其特征在于：步骤1)所述界面改性材料的涂覆量为50g/m2～400g/m2。
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