CN115340733A - 一种环保保温建筑材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种环保保温建筑材料及其制备方法和应用,属于新型建筑材料领域。本申请提供了一种环保保温建筑材料,按重量份计,由以下原料组成:PVC85‑120份、活性钙30‑60份、木粉5‑10份、稳定剂4‑9份、调节剂2‑8份、发泡剂0.6‑1.3份、PE0.4‑0.8份、碳酸钙10‑13份、硬脂酸0.6‑1份、MBS1‑5份、OPE蜡0.2‑0.5份和气凝胶0.2‑0.5份,可以得到具有密度低、质量轻、阻燃性能优异、导热系数低、隔热保温效果好的环保保温建筑材料。
Description
技术领域
本申请涉及一种环保保温建筑材料及其制备方法和应用,属于新 型建筑材料领域。
背景技术
我国建筑能耗占社会总能耗的三分之一以上,而通过门窗流失的 建筑能耗占比高达51%以上,建筑门窗作为建筑物保温性能最薄弱的 部分,大力发展节能门窗为降低建筑能耗,实现建筑领域绿色、低碳 发展,提供了一条出路。
传统保温建筑板材大多为有机隔热保温板材料,虽然具有导热系 数优异、保温性能好的优势,但是有异味和毒害性物质的排放,尤其 防火性能极差,在使用过程中容易燃烧,存在火灾隐患。
发明内容
为了解决现有技术的不足,提供了一种环保保温建筑材料及其制 备方法和应用,从而提高环保建筑材料的保温性能和阻燃性能。
本发明是通过以下的技术方案实现:
一种环保保温建筑材料,按重量份计,由以下原料组成: PVC85-120份、活性钙30-60份、木粉5-10份、稳定剂4-9份、调节 剂2-8份、发泡剂0.6-1.3份、PE0.4-0.8份、碳酸钙10-13份、硬脂 酸0.6-1份、MBS1-5份、OPE蜡0.2-0.5份和气凝胶0.2-0.5份。
优选地,按重量份计,由以下原料组成:PVC90-105份、活性钙 35-50份、木粉6-8份、稳定剂5-8份、调节剂4-6份、发泡剂0.8-1.2 份、PE0.5-0.7份、碳酸钙11-13份、硬脂酸0.6-0.9份、增韧剂2-4 份、OPE蜡0.3-0.5份和气凝胶0.3-0.5份。
优选地,PVC100份、活性钙45份、木粉7份、稳定剂6份、 调节剂5份、发泡剂1份、PE0.6份、碳酸钙12.5份、硬脂酸0.8份、 增韧剂3份、OPE蜡0.4份和气凝胶0.4份。
优选地,发泡剂为AC发泡剂和NC发泡剂的混合物。
优选地,稳定剂为钙锌稳定剂,所述调节剂为发泡调节剂-530, 增韧剂为MBS。
根据本申请的另一个方面,提供了根据上述任一所述的环保保温 建筑材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)精准称取各原料;
(2)将步骤(1)中称取的PVC50份、活性钙30-60份、木粉 5-10份、稳定剂4-9份、调节剂2-8份、发泡剂0.6-1.3份、PE0.4-0.8 份、碳酸钙10-13份、硬脂酸0.6-1份、MBS1-5份、OPE蜡0.2-0.5 份和气凝胶0.2-0.5份投入混料锅中,最后放入剩余PVC,搅拌均匀, 得到90-120℃预混料A;
(3)将步骤(2)得到的90-120℃预混料A和磨粉料混合均匀, 得到30-50℃预混料B,静置12-36小时后挤出成型,获得所述环保 保温建筑材料。
优选地,其步骤(2)中,搅拌过程分为两个阶段,第一个阶段 搅拌转速为600-900r/min,转动时间为10分钟,第二个阶段搅拌转 速为1000-1300r/min,转动时间为20分钟。
优选地,将步骤(3)所得到的预混料B放入螺杆挤出机料斗, 挤出机缸筒的温度升至160-180℃,合流芯温度升至155-165℃,螺 杆温度升至165-180℃,模具温度升至165-185℃时,开启挤出机, 主机转速为5-10m/min,喂料装置转速为4-14m/min,挤出得到粒径为100mm的试样。优选地,其特征在于,其步骤(3)所述磨粉料为 建筑门窗回收材料。
根据本申请的又一个方面,提供了一种如上所述的环保保温建筑 材料的应用,所述环保保温建筑材料用于制作高性能外保温铝合金门 窗。
本申请中,“PVC”,是指聚氯乙烯;“AC发泡剂”是指偶氮二甲 酰胺;“PE”,是指聚乙烯;“MBS”是指甲基丙烯酸甲酯—丁二烯— 苯乙烯三元共聚物;“OPE蜡”是指氧化聚乙烯蜡。
本申请的有益效果包括但不限于:
1、根据本申请所提供的一种环保保温建筑材料,PVC和气凝 胶的添加提高了材料的保温性能和阻燃性能;活性钙的添加增加了材 料表面的光洁度;稳定剂的添加提高了材料的热稳定性和光稳定性; 发泡剂的添加提高了材料的弹性;PE的添加提高了材料的耐水性; 采用磨粉料降低了生产能耗;最终得到保温性能和阻燃性能良好的环 保保温建筑材料。
2、根据本申请所提供的一种环保保温建筑材料,原料采用了木 粉,不仅环保且降低了成本,通过加入气凝胶材料,使材料具有导热 系数低、防火等级高、耐腐蚀能力强和抗老化能力强等显著优势,在 使用的过程中提供了更高的安全性,同时延长了使用寿命,降低了综 合成本。
3、根据本申请所提供的一种环保保温建筑材料的制备方法,其 PVC的投放顺序保证了气凝胶不会因为重量轻而浮在表面,无法与 其他原料较好的融合。
4、根据本申请所提供的一种环保保温建筑材料,其具有密度低、 质量轻、阻燃性能优异、导热系数低、隔热保温效果好的优点,并且 生产成本低,在建筑保温材料和节能铝合金门窗领域具有良好的应用 前景,有利于大规模推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,在此指出以下实施 例不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域普通技术人员根据本 发明的内容作出一些简单的替换或调整,均在本发明的保护范围之内。
如无特别说明,本申请的实施例中的原料和催化剂均通过商业途 径购买;建筑门窗回收材料来源于本公司生产过程中产生的废料。
实施例1
(1)精准称取各原料;
(2)将步骤(1)中称取的PVC50份、活性钙45份、木粉7份、 钙锌稳定剂6份、发泡调节剂-530 5份、AC发泡剂0.5份、NC发泡 剂0.5份、PE0.6份、碳酸钙12.5份、硬脂酸0.8份、MBS3份、OPE 蜡0.4份和气凝胶0.4份份投入混料锅中,最后放入剩余PVC50份, 先保持转速为600-900r/min,转动10分钟,再保持转速为 1000-1300r/min,转动20分钟,搅拌均匀,得到110℃预混料A;
(3)将步骤(2)得到的110℃预混料A和磨粉料混合均匀,得 到40℃预混料B,静置24小时后,将的预混料B放入螺杆挤出机料斗, 挤出机缸筒的温度升至170℃,合流芯温度升至160℃,螺杆温度升 至175℃,模具温度升至170℃时,开启挤出机,主机转速为8m/min,喂料装置转速为10m/min,电流控制在40A,挤出得到粒径为100mm 的试样。
实施例2
(1)精准称取各原料;
(2)将步骤(1)中称取的PVC40份、活性钙30份、木粉5 份、钙锌稳定剂4份、发泡调节剂-530 2份、AC发泡剂0.3份、NC 发泡剂0.3份、PE0.4份、碳酸钙10份、硬脂酸0.6份、MBS1份、 OPE蜡0.2份和气凝胶0.2份投入混料锅中,最后放入剩余PVC50 份,先保持转速为600-900r/min,转动10分钟,再保持转速为 1000-1300r/min,转动20分钟,搅拌均匀,得到95℃预混料A;
(3)将步骤(2)得到的95℃预混料A和磨粉料混合均匀,得 到30℃预混料B,静置18小时后,将的预混料B放入螺杆挤出机料 斗,挤出机缸筒的温度升至160℃,合流芯温度升至155℃,螺杆温 度升至165℃,模具温度升至165℃时,开启挤出机,主机转速为 5m/min,喂料装置转速为4m/min,电流控制在35A,挤出得到粒径 为100mm的试样。
实施例3
(1)精准称取各原料;
(2)将步骤(1)中称取的PVC60份、活性钙60份、木粉10 份、钙锌稳定剂9份、发泡调节剂-530 8份、AC发泡剂0.6份、NC 发泡剂0.7份、PE0.8份、碳酸钙13份、硬脂酸1份、MBS5份、 OPE蜡0.5份和气凝胶0.5份投入混料锅中,最后放入剩余PVC50 份,先保持转速为600-900r/min,转动10分钟,再保持转速为 1000-1300r/min,转动20分钟,搅拌均匀,得到120℃预混料A;
(3)将步骤(2)得到的120℃预混料A和磨粉料混合均匀,得 到50℃预混料B,静置36小时后,将的预混料B放入螺杆挤出机料 斗,挤出机缸筒的温度升至180℃,合流芯温度升至165℃,螺杆温 度升至180℃,模具温度升至185℃时,开启挤出机,主机转速为 10m/min,喂料装置转速为14m/min,电流控制在45A,挤出得到粒 径为100mm的试样。
实施例4
(1)精准称取各原料;
(2)将步骤(1)中称取的PV55份、活性钙30份、木粉10份、 钙锌稳定剂4份、发泡调节剂-5303份、AC发泡剂0.4份、NC发泡 剂0.5份、PE0.4份、碳酸钙10份、硬脂酸0.8份、MBS2份、OPE 蜡0.3份和气凝胶0.3份投入混料锅中,最后放入剩余PVC30份,先 保持转速为600-900r/min,转动10分钟,再保持转速为1000-1300r/min, 转动20分钟,搅拌均匀,得到115℃预混料A;
(3)将步骤(2)得到的115℃预混料A和磨粉料混合均匀,得 到45℃预混料B,静置28小时后,将的预混料B放入螺杆挤出机料 斗,挤出机缸筒的温度升至165℃,合流芯温度升至158℃,螺杆温 度升至175℃,模具温度升至175℃时,开启挤出机,主机转速为 8m/min,喂料装置转速为10m/min,电流控制在40A,挤出得到粒径 为100mm的试样。
实施例5
(1)精准称取各原料;
(2)将步骤(1)中称取的PVC60份、活性钙60份、木粉10 份、钙锌稳定剂9份、发泡调节剂-530 8份、AC发泡剂0.6份、NC 发泡剂0.7份、PE0.8份、碳酸钙13份、硬脂酸1份、MBS5份、 OPE蜡0.5份和气凝胶0.5份投入混料锅中,最后放入剩余PVC60 份,先保持转速为600-900r/min,转动10分钟,再保持转速为1000-1300r/min,转动20分钟,搅拌均匀,得到110℃预混料A;
(3)将步骤(2)得到的110℃预混料A和磨粉料混合均匀,得 到36℃预混料B,静置30小时后,将的预混料B放入螺杆挤出机料 斗,挤出机缸筒的温度升至170℃,合流芯温度升至158℃,螺杆温 度升至172℃,模具温度升至169℃时,开启挤出机,主机转速为 9m/min,喂料装置转速为12m/min,电流控制在40A,挤出得到粒径 为100mm的试样。
对比例1
与实施例1的区别在于:将步骤(2)中的气凝胶替换为石膏。
对比例2
与实施例1的区别在于:将步骤(2)中最后投放的PVC50份挪 至最开始,100份PVC一次性投放。
对比例3
与实施例1的区别在于:将步骤(2)中的钙锌稳定剂替换为铅 盐。
对比例4
与实施例1的区别在于:将步骤(2)中的木粉替换为砂料。
对比例5
与实施例1的区别在于:将步骤(2)中的OPE蜡的添加量为 0.2-0.5份增加至2-3份。
对比例6
与实施例1的区别在于:将步骤(3)中的磨粉料替换为石蜡。
对上述实施例1-5和对比例1-6,参照GB8624-2012对保温防火 材料的燃烧性能进行测试;参照GB/T10295-2008对保温防火材料的 导热系数测试,结果见表1。
表1
编号 | 导热系数25℃W/(m·k) | 燃烧性能(级) |
实施例1 | 0.040 | B1 |
实施例2 | 0.044 | B1 |
实施例3 | 0.042 | B1 |
实施例4 | 0.043 | B1 |
实施例5 | 0.042 | B1 |
对比例1 | 0.056 | B2 |
对比例2 | 0.052 | B1 |
对比例3 | 0.044 | B1 |
对比例4 | 0.051 | B1 |
对比例5 | 0.050 | B1 |
对比例6 | 0.046 | B1 |
如表1可知,在实施例1-5中,实施例1所采用的各比例原料, 建筑材料的保温性能和阻燃性能最优。
对比例1与实施例1-5相比,将步骤(2)中的气凝胶替换为石 膏,环保保温建筑材料的保温性能和稳定性能下降。
对比例2与实施例1-5相比,步骤(2)中,并未在混合原料的 最后再次放入PVC,由于气凝胶质量轻,浮在混合料的上方,无法 与其他原料良好的融合,降低了材料的保温性能和阻燃性能。
对比例3与实施例1-5相比,步骤(2)中的钙锌稳定剂替换为 铅盐,PVC的光和热的稳定性差,在100℃以上或经长时间阳光曝晒, 就会分解而产生氯化氢,并进一步自动催化分解,引起变色,物理机 械性能也迅速下降,不仅降低了建筑材料的性能,还会造成环境污染, 所以稳定剂的添加尤为重要,铅盐具有良好的稳定性,但是分散性较 差,需要配合润滑剂一起使用,并且带有一定毒性,限制了很多使用 场合。
对比例4与实施例1-5相比,将步骤(2)中的木粉替换为砂料, 木粉在环保保温建筑材料的制备中起到填充的作用,置换为砂料后, 使得材料的重量增加。
对比例5与实施例1-5相比,OPE蜡的添加量增至2-3份,OPE 蜡在环保保温建筑材料的制备中起到增光和润滑的作用,但含蜡量过 高时,挤出成型时材料性能变差,易造成材料的开裂。
对比例6与实施例1-5相比,步骤(3)中的磨粉料替换为石蜡, 虽起到增添流动性的作用,但不能节约成本,回收利用废料,降低能 耗,且石蜡的添加易使得材料在挤压成型后性能变差。
以上所述,仅为本申请的实施例而已,本申请的保护范围并不受 这些具体实施例的限制,而是由本申请的权利要求书来确定。对于本 领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技 术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在 本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环保保温建筑材料,其特征在于,按重量份计,由以下原料组成:PVC85-120份、活性钙30-60份、木粉5-10份、稳定剂4-9份、调节剂2-8份、发泡剂0.6-1.3份、PE0.4-0.8份、碳酸钙10-13份、硬脂酸0.6-1份、MBS1-5份、OPE蜡0.2-0.5份和气凝胶0.2-0.5份。
2.如权利要求1所述的环保保温建筑材料,其特征在于,按重量份计,由以下原料组成:PVC90-105份、活性钙35-50份、木粉6-8份、稳定剂5-8份、调节剂4-6份、发泡剂0.8-1.2份、PE0.5-0.7份、碳酸钙11-13份、硬脂酸0.6-0.9份、增韧剂2-4份、OPE蜡0.3-0.5份和气凝胶0.3-0.5份。
3.如权利要求2所述的环保保温建筑材料,其特征在于,按重量份计,由以下原料组成:PVC100份、活性钙45份、木粉7份、稳定剂6份、调节剂5份、发泡剂1份、PE0.6份、碳酸钙12.5份、硬脂酸0.8份、增韧剂3份、OPE蜡0.4份和气凝胶0.4份。
4.如权利要求1-3任一所述的环保保温建筑材料,其特征在于,所述发泡剂为AC发泡剂和NC发泡剂的混合物。
5.如权利要求1-3任一所述的环保保温建筑材料,其特征在于,所述稳定剂为钙锌稳定剂,所述调节剂为发泡调节剂-530,增韧剂为MBS。
6.如权利要求1所述的环保保温建筑材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)精准称取各原料;
(2)将步骤(1)中称取的PVC40-60份、活性钙30-60份、木粉5-10份、稳定剂4-9份、调节剂2-8份、发泡剂0.6-1.3份、PE0.4-0.8份、碳酸钙10-13份、硬脂酸0.6-1份、MBS1-5份、OPE蜡0.2-0.5份和气凝胶0.2-0.5份投入混料锅中,最后放入剩余PVC,搅拌均匀,得到90-120℃预混料A;
(3)将步骤(2)得到的90-120℃预混料A和磨粉料混合均匀,得到30-50℃预混料B,静置12-36小时后挤出成型,获得所述环保保温建筑材料。
7.如权利要求6所述的环保保温建筑材料的制备方法,其特征在于,其步骤(2)中,搅拌过程分为两个阶段,第一个阶段搅拌转速为600-900r/min,转动时间为10分钟,第二个阶段搅拌转速为1000-1300r/min,转动时间为20分钟。
8.如权利要求6所述的环保保温建筑材料的制备方法,其特征在于,将步骤(3)所得到的预混料B放入螺杆挤出机料斗,挤出机缸筒的温度升至160-180℃,合流芯温度升至155-165℃,螺杆温度升至165-180℃,模具温度升至165-185℃时,开启挤出机,主机转速为5-10m/min,喂料装置转速为4-14m/min,挤出得到粒径为100mm的试样。
9.如权利要求6所述的环保保温建筑材料的制备方法,其特征在于,其步骤(3)所述磨粉料为建筑门窗回收材料。
10.一种如权利要求1所述的环保保温建筑材料的应用,其特征在于,用于制作高性能外保温铝合金门窗。
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