CN115073038A - 一种不易破碎的低导热组合物及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不易破碎的低导热组合物，制备原料以重量份计包括：膨胀玻化微珠50‑60份，表面活性剂5‑15份，聚乙烯醇1‑5份。本发明所述不易破碎的低导热组合物，通过在膨胀玻化微珠表面包覆表面活性剂和聚乙烯醇，降低了膨胀玻化微珠在水泥砂浆中的破碎率，避免了保温砂浆硬化后收缩和开裂的风险，提高了水泥砂浆的抗压能力，并且通过优选表面活性剂和聚乙烯醇的重量比，使膨胀玻化微珠在水泥砂浆中具有更好的分散效果，形成较多均匀的空隙，提高水泥砂浆的保温效果。

Description

一种不易破碎的低导热组合物及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种不易破碎的低导热组合物及制备方法和应用，涉及C04B，具体涉及石灰，水泥，矿渣的组合物领域。
背景技术
膨胀玻化微珠是一种无机矿物质材料，将其应用于水泥砂浆中可以明显降低水泥砂浆的导热系数，提高水泥砂浆的保温性能。但是膨胀玻化微珠本身的强度较低，在与水泥砂浆混合时，容易出现破碎的现象，会破坏水泥砂浆的内部结构，减少水泥砂浆内部的空隙率，降低保温效果。
专利CN201310671521.5开发了一种保温砂浆，通过硅烷偶联剂改性玻化微珠增加玻化微珠在水泥砂浆中的分散性，从而达到提高导热效果的目的，但是在制备过程中引入了咪唑啉等有机化合物，对环境具有一定的破坏性。专利CN201010297063.X公开了一种改性玻化微珠，采用硬脂酸和二氧化硅微粉进行改性提高了玻化微珠的亲水性，改善了保温性能，但是硬脂酸与玻化微珠的附着力较低改善效果不佳，与水泥砂浆复合后易破碎。
发明内容
为了降低膨胀玻化微珠在水泥砂浆中的破碎率，进一步提高水泥砂浆材料的保温性能，本发明的第一个方面提供了一种不易破碎的低导热组合物，制备原料以重量份计包括：膨胀玻化微珠50-60份，表面活性剂5-15份，聚乙烯醇1-5份。
作为一种优选的实施方法，所述膨胀玻化微珠的粒径为0.1-1.5mm。
作为一种优选的实施方法，所述表面活性剂选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂中的一种或两种的组合。
作为一种优选的实施方法，所述非离子表面活性剂选自山梨醇酐月桂酸酯、山梨醇酐硬脂酸酯、失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇醚硬脂酸酯、硬脂酸甘油酯，乙二醇单硬脂酸酯中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方法，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯。
作为一种优选的实施方法，所述非离子表面活性剂的羟值为65-82mgKOH/g，HLB值为15-16。
申请人在实验过程中发现，选用羟值为65-82mgKOH/g，HLB值为15-16的非离子表面活性剂，可以增加表面活性剂与膨胀玻化微珠之间的吸附性，在后续与聚乙烯醇的反应中附着力更加牢固，形成的组合物性能更加稳定。
作为一种优选的实施方法，所述阴离子表面活性剂选自硬脂酸、烷基苯磺酸钠、烯烃磺酸盐、琥珀酸二异辛脂磺酸钠、伯烷基硫酸盐中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方法，所述阴离子表面活性剂为琥珀酸二异辛脂磺酸钠。
作为一种优选的实施方法，所述聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯和琥珀酸二异辛脂磺酸钠的重量比为1：(2-3)。
作为一种优选的实施方法，所述聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯和琥珀酸二异辛脂磺酸钠的重量比为1：2.5。
申请人在实验过程中发现，优选非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的组合，并且聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯和琥珀酸二异辛脂磺酸钠的重量比为1：2.5时，可以增加膨胀玻化微珠的电荷密度，有利于聚乙烯醇在膨胀玻化微珠表面的吸附。
作为一种优选的实施方法，所述聚乙烯醇的醇解度为87-89％，粘度40-48mPa.s。
申请人在试验过程中发现选用聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯和琥珀酸二异辛脂磺酸钠作为膨胀玻化微珠的表面改性剂，可以增加膨胀玻化微珠的强度，降低膨胀玻化微珠在砂浆中的破碎率，并且醇解度为87-89％的聚乙烯醇可增加膨胀玻化微珠在砂浆中的分散效果，提高砂浆的保温性能。猜测可能的原因是：表面活性剂的长链端具有疏水性可以包裹在膨胀玻化微珠的表面，而极性的亲水段向水相中延伸，与聚乙烯醇结合，形成稳定的聚合结构，提高膨胀玻化微珠的表面韧性，提高抗压能力，减少膨胀玻化微珠在砂浆中的破碎率。并且醇解度为87-89％的聚乙烯醇在水溶体系中具有合适的溶解度，可以促进玻化微珠在砂浆中的分散，提高砂浆的材料均匀性和使用性能。
作为一种优选的实施方法，所述聚乙烯醇与表面活性剂的重量比为1：(3-5)。
作为一种优选的实施方法，所述聚乙烯醇与表面活性剂的重量比为1：4。
申请人在实验过程中发现聚乙烯醇与表面活性剂的重量比为1：4时能够使膨胀玻化微珠的表面包覆更均匀，实现单层包覆，有利于膨胀玻化微珠与水泥砂浆的复合。
本发明的第二个方面提供了一种不易破碎的低导热组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将膨胀玻化微珠置于恒温水浴中浸泡1-2h，在搅拌状态下加入表面活性剂，水浴温度为45-55℃，搅拌频率为200-300r/min；
(2)将聚乙烯醇加入水中，升温至70-95℃，混合搅拌30-60min；
(3)将步骤2的聚乙烯醇溶液加入步骤1中，200-350r/min下混合搅拌2-4h，100-110℃下干燥1-2h，即得。
本发明的第三个方面提供了一种不易破碎的低导热组合物的应用，应用于保温材料的制备工艺中。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述不易破碎的低导热组合物，通过在膨胀玻化微珠表面包覆聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯和聚乙烯醇，降低了膨胀玻化微珠在水泥砂浆中的破碎率，避免了保温砂浆硬化后收缩和开裂的风险，提高了水泥砂浆的抗压能力。
(2)本发明所述不易破碎的低导热组合物，通过聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯和琥珀酸二异辛脂磺酸钠和聚乙烯醇协同作用，提高了膨胀玻化微珠在水泥砂浆中的分散效果，使膨胀玻化微珠在水泥砂浆中具有更好的和易性，促进水泥砂浆的均匀铺展。
(3)本发明所述不易破碎的低导热组合物，通过优选聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯和琥珀酸二异辛脂磺酸钠和聚乙烯醇的重量比，使膨胀玻化微珠在水泥砂浆中具有更好的分散效果，形成较多均匀的空隙，提高水泥砂浆的保温效果。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例1
一种不易破碎的低导热组合物，制备原料以重量份计包括：膨胀玻化微珠55份，表面活性剂10份，聚乙烯醇2.5份。
所述膨胀玻化微珠的粒径为0.25mm，购自信阳工业城华鑫保温材料厂。
所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯和琥珀酸二异辛脂磺酸钠，重量比为1：2.5。
所述聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯的羟值为65-82mgKOH/g，HLB值为15，购自江苏省海安石油化工厂。
所述聚乙烯醇的醇解度为88％，粘度45mPa.s，购自麦克林试剂公司。
一种不易破碎的低导热组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将膨胀玻化微珠置于恒温水浴中浸泡2h，在搅拌状态下加入表面活性剂，水浴温度为50℃，搅拌频率为260r/min；
(2)将聚乙烯醇加入水中，升温至80℃，混合搅拌50min；
(3)将步骤2的聚乙烯醇溶液加入步骤1中，300r/min下混合搅拌3h，105℃下干燥1.5h，即得。
实施例2
一种不易破碎的低导热组合物，制备原料以重量份计包括：膨胀玻化微珠50份，表面活性剂8份，聚乙烯醇3份。
所述膨胀玻化微珠的粒径为0.5mm，购自信阳工业城华鑫保温材料厂。
所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯和琥珀酸二异辛脂磺酸钠，重量比为1：2。
所述聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯的羟值为65-82mgKOH/g，HLB值为16，购自江苏省海安石油化工厂。
所述聚乙烯醇的醇解度为87％，粘度45mPa.s，购自麦克林试剂公司。
一种不易破碎的低导热组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将膨胀玻化微珠置于恒温水浴中浸泡1.5h，在搅拌状态下加入表面活性剂，水浴温度为55℃，搅拌频率为200r/min；
(2)将聚乙烯醇加入水中，升温至85℃，混合搅拌50min；
(3)将步骤2的聚乙烯醇溶液加入步骤1中，350r/min下混合搅拌2.5h，110℃下干燥1h，即得。
实施例3
一种不易破碎的低导热组合物及制备方法和应用，具体步骤同实施例1，不同点在于所述表面活性剂为琥珀酸二异辛脂磺酸钠。
实施例4
一种不易破碎的低导热组合物及制备方法和应用，具体步骤同实施例1，不同点在于聚乙烯醇的醇解度为96％，购自麦克林试剂公司。
实施例5
一种不易破碎的低导热组合物及制备方法和应用，具体步骤同实施例1，不同点在于所述聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯的羟值为90-110mgKOH/g，HLB值为16，购自江苏省海安石油化工厂。
性能测试
采用常规测试方法，测试制备得到的低导热组合物的容重；然后将制备得到的低导热组合物加入水泥砂浆中，低导热组合物的加入量为总质量的40％，然后进行性能测试。
1.导热系数：依据GB/T 10294-2008标准测试制备得到的水泥砂浆的保温性能。
2.筒压强度：将固定体积加入低导热组合物的水泥砂浆置于承压筒内，对水泥砂浆施加1MPa的压力，测量最终体积相对于初始体积的体积损失率。
将实施例1-5依据上述标准进行测试，结果见于表1。
表1
容重/kg/m<sup>3</sup> 导热系数w/(m.k) 筒压强度/％
实施例1 118 0.028 20
实施例2 115 0.03 22
实施例3 109 0.04 35
实施例4 106 0.042 40
实施例5 107 0.038 34

Claims (10)

1.一种不易破碎的低导热组合物，其特征在于，制备原料以重量份计包括：膨胀玻化微珠50-60份，表面活性剂5-15份，聚乙烯醇1-5份。
2.根据权利要求1所述不易破碎的低导热组合物，其特征在于，所述膨胀玻化微珠的粒径为0.15-1.5mm。
3.根据权利要求1所述不易破碎的低导热组合物，其特征在于，所述表面活性剂选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂中的一种或两种的组合。
4.根据权利要求3所述不易破碎的低导热组合物，其特征在于，所述非离子表面活性剂选自山梨醇酐月桂酸酯、山梨醇酐硬脂酸酯、失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇醚硬脂酸酯、硬脂酸甘油酯、乙二醇单硬脂酸酯中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求3所述不易破碎的低导热组合物，其特征在于，所述非离子表面活性剂的羟值为65-82mgKOH/g，HLB值为15-16。
6.根据权利要求3所述不易破碎的低导热组合物，其特征在于，所述阴离子表面活性剂选自硬脂酸、烷基苯磺酸钠、烯烃磺酸盐、琥珀酸二异辛脂磺酸钠、伯烷基硫酸盐中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述不易破碎的低导热组合物，其特征在于，所述聚乙烯醇的醇解度为87-89％，粘度40-48mPa.s。
8.根据权利要求1所述不易破碎的低导热组合物，其特征在于，所述表面活性剂与聚乙烯醇的重量比为1：(3-5)。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述不易破碎的低导热组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将膨胀玻化微珠置于恒温水浴中浸泡1-2h，在搅拌状态下加入表面活性剂，水浴温度为45-55℃，搅拌频率为200-300r/min；
(2)将聚乙烯醇加入水中，升温至70-95℃，混合搅拌30-60min；
(3)将步骤2的聚乙烯醇溶液加入步骤1中，200-350r/min下混合搅拌2-4h，100-110℃下干燥1-2h，即得。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述不易破碎的低导热组合物的应用，其特征在于，应用于保温材料的制备工艺中。
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