CN114230368B - 一种建筑用外墙保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑保温材料领域，具体涉及一种建筑用外墙保温材料及其制备方法。本发明是以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；将原料和添加剂混合形成混合物料，添加尿素、浓度6～10wt％的吐温80水溶液和浓度8～12wt％的司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；将得到的料浆进行真空冷冻干燥，粉碎、过筛，然后干燥；将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，控制焙烧气氛进行焙烧发泡造孔；焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料，所制备的建筑用外墙保温的抗压强度为40.1MPa～43.5MPa，导热系数为0.027～0.039W/(m·K)，性能优异，能够实现废物高价值再利用。

Description

一种建筑用外墙保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑保温材料技术领域。更具体地，涉及一种建筑用外墙保温材料及其制备方法。
背景技术
高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣。在高炉冶炼生铁时，从高炉加入的原料，除了铁矿石和燃料(焦炭)外，还要加入助熔剂。当炉温达到1400-1600℃时，助熔剂与铁矿石发生高温反应生成生铁和矿渣。高炉矿渣是由脉石、灰分、助熔剂和其他不能进入生铁中的杂质组成的，是一种易熔混合物。从化学成分来看，高炉矿渣是属于硅酸盐质材料。每生产1t生铁，高炉矿渣的排放量随着矿石品位和冶炼方法不同而变化。例如采用贫铁矿炼铁时，每吨生铁产出1.0-1.2t高炉渣；用富铁矿炼铁时，每t生铁只产出0.25t高炉渣。高炉矿渣严重占用了土地资源，污染环境，对高炉矿渣资源化利用问题越来越受到人们的广泛关注。
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。全世界每年产生的赤泥约7000万吨，我国每年产生的赤泥为3000万吨以上。大量的赤泥的产生已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的影响，所以最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。
发泡陶瓷是一种多孔陶瓷材料，气孔率高达50％以上，具有轻质、隔热、防火、吸音等优良性能；发泡陶瓷材料，因其具备轻质、强度高、耐高温、耐化学腐蚀、防火隔热、隔音等优良特性，在建筑节能材料、热交换材料、催化剂载体、污水处理等领域得到广泛应用。
况慧芸等以高铝矾土、高岭土、长石为主要原料，添加CaSO4作发泡剂，在烧成温度为1500℃下制备了体积密度为0.97g/cm3，抗压强度为25.13MPa的多孔陶瓷。
CN112723905A公开了一种建筑节能保温材料及其制备方法。其是通过以粉煤灰和煤矸石为原料，碳酸镁、碳酸锶、短切玻璃纤维、纳米氧化硅晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；将原料和添加剂混合形成混合物料，添加葡萄糖、P123和聚乙烯醇水溶液然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；将得到的料浆进行干燥，粉碎过筛，将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，进行焙烧发泡造孔；焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑节能保温材料，所制备的保温材料的抗压强度为35.8～39.6MPa，导热系数为0.041～0.078W/(m·K)，性能优异，能够实现废物高价值再利用。
虽然现有发泡陶瓷具有一定的强度和低的导热系数，但是抗压强度仍不够高，而且并没有以高炉矿渣和赤泥为基础的废物利用，因而急需开发一种利用高炉矿渣和赤泥的制备发泡陶瓷其使其具有高的利用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有发泡陶瓷抗压强度低、导热系数较高的缺陷和不足，提供一种建筑用外墙保温材料及其制备方法。
本发明的目的是提供一种建筑用外墙保温材料的制备方法。通过以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；添加添加尿素、吐温80水溶液和司班80的乙醇溶液，用球磨机进行湿磨，真空冷冻干燥，粉碎过筛，控制焙烧条件焙烧发泡造孔成型，实现高炉矿渣和赤泥的高价值资源化利用，且制备的建筑用外墙保温材料性能优异。
本发明另一目的是提供一种建筑用外墙保温材料。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种建筑用外墙保温材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加尿素、浓度6～10wt％的吐温80水溶液和浓度8～12wt％的司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；
(3)将得到的料浆进行真空冷冻干燥，粉碎、过筛，然后干燥；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，控制焙烧气氛进行焙烧发泡造孔；
(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
优选的，在步骤(1)中，按重量份计：高炉矿渣占45～55份，赤泥占10～16份，白云石占4～6份，碳酸钨占2～4份，碳酸氧锆占3～5份，纳米碳纤维占3～5份，纳米氧化铝须占3～6份，纳米碳化硅晶须占4～8份。
优选的，在步骤(1)中，纳米碳纤维的直径为50～200nm，长径比为100～500；所述纳米氧化铝晶须的长径比为30～40∶1，直径为70～90nm；所述纳米SiC晶须的长径比为20～40:1；直径为30～60nm。
优选的，在步骤(2)中，所述尿素的添加量为4～8份，吐温80水溶液的添加量为12～16份，司班80的乙醇溶液的添加量为12～16份。
优选的，在步骤(2)中，所述球磨转速为200～300rpm，球磨时间为40～60min。
优选的，在步骤(3)中，所述真空冷冻干燥为于-10～-20℃真空冷冻干燥10～14h；所述过筛为过180～240目筛；所述干燥为于100～140℃下干燥10～16h。
优选的，在步骤(4)中，所述焙烧发泡造孔过程中的温度制度为：首先在氮气氛围下，炉温从室温以1～3℃/min的速率升到600～700℃，保温2～4h，然后在空气氛围下，以3～5℃/min的升温速率升至850～950℃，保温2～4h；最后以8～12℃/min升温至1200～1350℃，保温1～3h。
基于上述所述的一种建筑用外墙保温材料的制备方法制备的一种建筑用外墙保温材料。
优选的，所述保温材料的抗压强度为40.1MPa～43.5MPa，导热系数为0.027～0.039W/(m·K)。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过以高炉矿渣和赤泥为原料，通过添加助剂等组分，实现废物再利用，而且制备工艺比较简单，制备成本低，有利于工业化生产。
(2)在制备过程中采用白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须，得到的孔道结构比较丰富，通过添加碳酸钨和碳酸氧锆，利用两者之间的协同作用以及利用氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须之间的协同作用，在煅烧过程中能够起到增强保温材料的综合力学性能。
(3)白云石在800℃开始碳酸镁开始热解释放CO2，然后再950℃以上碳酸钙热解继续释放CO2，继续扩孔，通过采用白云石的持续扩孔使得孔道更加丰富，相较于单独的碳酸镁或碳酸钙能够更加有效的降低导热系数，提高保温材料的保温性能。
(4)在制备过程中采用冷冻干燥，保留了较小的孔道结构，而且尿素在干燥过程中会缓慢释放气体，进一步丰富了孔道结构，同时先在氮气气氛下热处理使得吐温80和司班80碳化，然后在高温热处理时，将碳化得到的碳材料燃烧释放气体结合发泡剂的存在进一步丰富孔道结构，进而进一步降低导热系数，提高保温材料的保温性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；
(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
实施例2
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占55份，赤泥占10份，白云石占6份，碳酸钨占2份，碳酸氧锆占5份，纳米碳纤维占3份，纳米氧化铝须占6份，纳米碳化硅晶须占4份；纳米碳纤维的直径为200nm，长径比为100；所述纳米氧化铝晶须的长径比为40∶1，直径为70nm；所述纳米SiC晶须的长径比为40:1；直径为30nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加8份尿素、12份浓度为6wt％的吐温80水溶液和16份浓度为12wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；所述球磨转速为200rpm，球磨时间为60min；
(3)将得到的料浆于-10℃真空冷冻干燥10h，粉碎、过240目筛，然后于100℃下干燥16h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中：首先在氮气氛围下，炉温从室温以3℃/min的速率升到600℃，保温4h，然后在空气氛围下，以3℃/min的升温速率升至950℃，保温2h；最后以12℃/min升温至1200℃，保温3h；
(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
实施例3
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占45份，赤泥占16份，白云石占4份，碳酸钨占4份，碳酸氧锆占3份，纳米碳纤维占5份，纳米氧化铝须占3份，纳米碳化硅晶须占8份；纳米碳纤维的直径为50nm，长径比为500；所述纳米氧化铝晶须的长径比为30∶1，直径为90nm；所述纳米SiC晶须的长径比为20:1；直径为60nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加4份尿素、16份浓度为10wt％的吐温80水溶液和12份浓度为8wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；所述球磨转速为300rpm，球磨时间为40min；
(3)将得到的料浆于-20℃真空冷冻干燥14h，粉碎、过180目筛，然后于140℃下干燥10h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以1℃/min的速率升到700℃，保温2h，然后在空气氛围下，以5℃/min的升温速率升至850℃，保温4h；最后以8℃/min升温至1350℃，保温1h；
(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例1
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，碳酸镁、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，碳酸镁占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例2
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，碳酸钙、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，碳酸钙占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例3
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占7份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例4
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸氧锆占7份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例5
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例6
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、和纳米氧化铝晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占11份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例7
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占4份，纳米碳化硅晶须占11份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例8
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占9份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例9
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米氧化铝须占9份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例10
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加20份尿素和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例11
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加20份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例12
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、28份浓度为8wt％的吐温80水溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例13
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素和28份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例14
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于120℃干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；
(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例15
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，在空气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，在空气氛围下，以4℃/min的升温速率升至900℃，保温3h；最后以10℃/min升温至1300℃，保温2h；
(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
对比例16
一种建筑用外墙保温材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；其中，按重量份计：高炉矿渣占50份，赤泥占13份，白云石占5份，碳酸钨占3份，碳酸氧锆占4份，纳米碳纤维占4份，纳米氧化铝须占5份，纳米碳化硅晶须占6份；纳米碳纤维的直径为80nm，长径比为300；所述纳米氧化铝晶须的长径比为35∶1，直径为80nm；所述纳米SiC晶须的长径比为30:1；直径为45nm；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加6份尿素、14份浓度为8wt％的吐温80水溶液和14份浓度为10wt％司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；其中，球磨转速为250rpm，球磨时间为50min；
(3)将得到的料浆于-15℃真空冷冻干燥12h，粉碎、过200目筛，然后于120℃下干燥13h；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，首先在氮气氛围下，炉温从室温以2℃/min的速率升到650℃，保温3h，然后在空气氛围下，以10℃/min升温至1300℃，保温5h；
(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料。
实施例1-3和对比例1-16制备的产品进行抗压强度测试(测试标准GB/T5486)和导热系数测试(测试标准GB/T10294)。具体结果见表1：
表1 抗压强度和导热系数数据
抗压强度(MPa) 导热系数(W/(m·K))
实施例1 43.5 0.027
实施例2 40.1 0.039
实施例3 42.3 0.031
对比例1 39.2 0.043
对比例2 38.9 0.045
对比例3 37.1 0.063
对比例4 38.3 0.059
对比例5 39.4 0.074
对比例6 37.6 0.056
对比例7 38.6 0.052
对比例8 37.8 0.047
对比例9 39.6 0.076
对比例10 39.1 0.082
对比例11 39.3 0.092
对比例12 39.7 0.065
对比例13 39.5 0.069
对比例14 40 0.041
对比例15 39.9 0.054
对比例16 39.8 0.088
综上所述，本发明制备的建筑用外墙保温材料，制备方法简单，而且通过实施例1-3和对比例1-16的对比例可以发现，本发明制备的一种建筑用外墙保温材料具有优异的力学性能，而且具有优异的保温性能。
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 (7)

1.一种建筑用外墙保温材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
(1)以高炉矿渣和赤泥为原料，白云石、碳酸钨、碳酸氧锆、纳米碳纤维、纳米氧化铝晶须和纳米碳化硅晶须作为添加剂；
(2)将原料和添加剂混合形成混合物料，添加尿素、浓度6～10wt％的吐温80 水溶液和浓度8～12wt％的司班80的乙醇溶液，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；
(3)将得到的料浆进行真空冷冻干燥，粉碎、过筛，然后干燥；
(4)将过筛后的粉料填充到模具内，然后置于加热炉中，控制焙烧气氛进行焙烧发泡造孔；
(5)焙烧发泡造孔完成后，随炉冷却至常温，获得建筑用外墙保温材料；
在步骤(1)中，按重量份计：高炉矿渣占45～55份，赤泥占10～16份，白云石占4～6份，碳酸钨占2～4份，碳酸氧锆占3～5份，纳米碳纤维占3～5份，纳米氧化铝须占3～6份，纳米碳化硅晶须占4～8份；
在步骤(4)中，所述焙烧发泡造孔过程中的温度制度为：首先在氮气氛围下，炉温从室温以1～3℃/min的速率升到600～700℃，保温2～4h，然后在空气氛围下，以3～5℃/min的升温速率升至850～950℃，保温2～4h；最后以8～12℃/min升温至1200～1350℃，保温1～3h。
2.根据权利要求1所述的一种建筑用外墙保温材料的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，纳米碳纤维的直径为50～200nm，长径比为100～500；所述纳米氧化铝晶须的长径比为30～40∶1，直径为70～90nm；所述纳米SiC晶须的长径比为20～40:1；直径为30～60nm。
3.根据权利要求1所述的一种建筑用外墙保温材料的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述尿素的添加量为4～8份，吐温80水溶液的添加量为12～16份，司班80的乙醇溶液的添加量为12～16份。
4.根据权利要求1或3所述的一种建筑用外墙保温材料的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述球磨转速为200～300rpm，球磨时间为40～60min。
5.根据权利要求1所述的一种建筑用外墙保温材料的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述真空冷冻干燥为于-10～-20℃真空冷冻干燥10～14h；所述过筛为过180～240目筛；所述干燥为于100～140℃下干燥10～16h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种建筑用外墙保温材料的制备方法制备的一种建筑用外墙保温材料。
7.根据权利要求6所述的一种建筑用外墙保温材料，其特征在于：所述保温材料的抗压强度为40.1MPa～43.5MPa，导热系数为0.027～0.039W/(m·K)。
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