CN115594475B - 一种保温石膏基自流平砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及自流平砂浆的技术领域，更具体地说，它涉及一种保温石膏基自流平砂浆及其制备方法。一种保温石膏基自流平砂浆，包括以下重量份的原料：600‑700份α脱硫石膏、40‑60份水泥、140‑170份重钙粉、50‑80份气凝胶、1‑3份减水剂、0.5‑1份纤维素、1‑2份缓凝剂、0.5‑1.5份悬浮剂以及60‑90份改性陶瓷中空微珠。本申请的保温石膏基自流平砂浆兼具优良的保温性能以及优良的阻燃性能。

Description

一种保温石膏基自流平砂浆及其制备方法
技术领域
本申请涉及自流平砂浆的技术领域，更具体地说，它涉及一种保温石膏基自流平砂浆及其制备方法。
背景技术
自流平砂浆主要由水泥基凝胶材料、精选骨料及多种添加剂组成，其具有流动，性能稳定，易施工，劳动强度小，砂浆厚度薄，平整光滑，强度高及耐水、耐酸，侵蚀性良好等优点，是大型停车场、仓库、车间等进行地面装饰的理想材料。
建筑外墙保温隔热措施主要是为了减少建筑物室内热量向室外散发或建筑物室外热量向室内散发，是墙体保温材料性能提升是建筑节能技术发展的一个重要环节。而目前，常见的保温材料主要有聚苯乙烯泡沫板、发泡聚氨酯板，但是上述材料均比较容易燃烧，因此，亟需一种具备阻燃性能且保温性能优良的自流平砂浆。
发明内容
为了改善自流平砂浆的保温性能以及阻燃性能，本申请提供一种保温石膏基自流平砂浆及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种保温石膏基自流平砂浆，采用如下的技术方案：
一种保温石膏基自流平砂浆，包括以下重量份的原料：600-700份α脱硫石膏、40-60份水泥、140-170份重钙粉、50-80份气凝胶、1-3份减水剂、0.5-1份纤维素、1-2份缓凝剂、0.5-1.5份悬浮剂以及60-90份改性陶瓷中空微珠。
由于上述配方中的各个组分均具有较为优良的阻燃性能，因此将各个组分混合的保温石膏基自流平砂浆也具备同等的阻燃性能。而从下述实验数据可以看出，当上述组分按照上述配比进行混合时，保温石膏基自流平砂浆具备更为优良的保温性能。
优选的，包括以下重量份的原料：650份α脱硫石膏、50份水泥、155份重钙粉、65份气凝胶、2份减水剂、0.7份纤维素、1.3份缓凝剂、1份悬浮剂以及75份改性陶瓷中空微珠。
优选的，所述减水剂选用
Figure BDA0003870222650000011
减水剂2280，所述缓凝剂选用GYP 2000D，所述悬浮剂选用/>
Figure BDA0003870222650000012
流变助剂RS20。
由下述实验数据可以看出，当各个组分按照上述配比进行混合时，保温石膏基自流平砂浆具备更为优良的保温性能。而当选用上述型号减水剂、缓凝剂以及悬浮剂时，可能由于上述型号的添加剂可以提高保温石膏基自流平砂浆的稳定性，因此间接提升了保温石膏基自流平砂浆的保温性能。
优选的，所述改性陶瓷中空微珠按重量份包括如下原料：70-80份氧化铝、10-15份
二氧化硅、6-10份氧化钡、10-12份氧化锆以及1-3份碳酸钙。
由于氧化铝、二氧化硅以及氧化钡可以在烧结后形成BaAlSiO相，而该相对红外光波具备一定的反射效果，从而获得了优良的隔热保温性能。另外，由于氧化铝、二氧化硅、氧化钡、氧化锆以及碳酸钙的导热系数均相对较低，所以他们本身也可具备优良的隔热保温效果。
还有，碳酸钙在烧结过程中可以分解为氧化钙以及二氧化钙，其中，氧化钙可以促使陶瓷中空微珠的烧结，而二氧化碳可以对较低波的红外进行反射，而地面上存在的红外光波的波长大多相对较低，从而起到隔热保温的效果。
优选的，所述改性陶瓷中空微珠按重量份还包括70-80份改性聚酰胺。
虽然氧化钙可以促进陶瓷微珠的烧结，但是也会增多陶瓷微珠的气孔率，因此，在陶瓷微珠的表面涂覆聚酰胺可以有效减少二氧化碳气体渗出的可能性，间接提高保温效果。
而且，聚酰胺也具有优良的隔热保温效果，再加上陶瓷微珠还具有优良的吸水性，从而导致砂浆容易受潮，而聚酰胺可以有效减少水汽与陶瓷微珠接触。
优选的，所述改性聚酰胺为聚酰胺、聚异三聚氰酸酯以及铁铬黑的混合物。
聚异三聚氰酸酯以及铁铬黑也具备优良的隔热保温性能，当两者与聚酰胺进行混合时，具有提高保温石膏基自流平砂浆的隔热保温性能的效果。
另外，聚酰胺虽然具有优良的隔热效果，但是当其火情时，其可以会发生滴落而扩大火情，而聚异三聚氰酸酯具备优良的阻燃性能。还有，聚异三聚氰酸酯可以提高聚酰胺与陶瓷微珠的粘接力，进一步提高对陶瓷微珠的覆盖效果。
优选的，所述聚酰胺、聚异三聚氰酸酯与铁铬黑的质量比例为(9-11)：1：1。
通过采用上述技术方案，由下述实验可以看出，当聚酰胺、聚异三聚氰酸酯与铁铬黑的质量比例为上述比例时，具有进一步提高保温石膏基自流平砂浆的隔热保温性能的效果。
优选的，所述改性陶瓷中空微珠的制备方法为：
(1)将氧化铝、二氧化硅、氧化钡、氧化锆、碳酸钙、分散剂、发泡剂以及水混合球磨，得到高固相含量的陶瓷浆料；
(2)向高固相含量的陶瓷浆料持续通入二氧化碳进行气爆搅拌，得到稳定的泡沫浆料；
(3)将泡沫浆料加入离心雾化设备，使其雾化形成空心浆料液滴，并喷入成型室内，使其快速失去水分干燥，形成空心微珠坯体；
(4)收集空心微珠坯体并进行烧结，得到改性陶瓷中空微珠坯体；
(5)将改性聚酰胺均匀涂覆于改性陶瓷中空微珠坯体的外周，固化后得到改性陶瓷中空微珠。
通过采用上述技术方案，由于在(2)中通过二氧化碳气爆的方式进行搅拌，所以在碳酸钙分解得到二氧化碳进行供给的同时，还可以另外人工供给二氧化碳，有效保证二氧化碳的量。
优选的，(5)中，首先将改性聚酰胺加热至熔体，随后将改性陶瓷中空微珠坯体投入至改性聚酰胺熔体内进行翻滚，待改性聚酰胺完全涂覆于改性陶瓷中空微珠坯体的外周后，固化后得到改性陶瓷中空微珠。
通过采用上述技术方案，(5)中，相对于直接进行改性聚酰胺涂覆来说，选用翻滚的方式可以有效提高改性聚酰胺涂覆的均匀度，减少改性陶瓷中空微珠坯体部分表面为涂覆完全的可能性，间接提高保温石膏基自流平砂浆的隔热保温性能的效果。
第二方面，本申请提供一种保温石膏基自流平砂浆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种保温石膏基自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将气凝胶与水泥进行混合，随后进行球磨操作；
S2、将缓凝剂、α脱硫石膏、重钙粉、纤维素、悬浮剂、减水剂以及改性陶瓷中空微珠依次放入气凝胶与水泥的混合料内，随后搅拌均匀，得到保温石膏基自流平砂浆。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请的保温石膏基自流平砂浆由α脱硫石膏、水泥、重钙粉、气凝胶、减水剂、纤维素、缓凝剂、悬浮剂以及改性陶瓷中空微珠组成，因此保温石膏基自流平砂浆同时具备优良的保温性能以及阻燃性能；
2、由于氧化铝、二氧化硅以及氧化钡可以在烧结后形成BaAlSiO相，而该相对红外光波具备一定的反射效果，从而获得了优良的隔热保温性能；
3、碳酸钙在烧结过程中可以分解为氧化钙以及二氧化钙，其中，氧化钙可以促使陶瓷中空微珠的烧结，而二氧化碳可以对较低波的红外进行反射，从而起到隔热保温的效果。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
原料
本申请中各组分型号如下：
α脱硫石膏，1000目；水泥，CAS：1327-39-5；重钙粉，CAS：471-34-1；气凝胶，YTAP-Y10M；纤维素，HPMC纤维素；聚酰胺，CAS：63428-84-2；聚异三聚氰酸酯，CAS：2422-91-5。
制备例1
一种改性陶瓷中空微珠，其制备方法包括以下步骤：
(1)将75kg氧化铝、13kg二氧化硅、8kg氧化钡、11kg氧化锆、2kg碳酸钙、1.5kg分散剂-聚丙烯酸铵、1.5kg发泡剂-没食子酸丙酯以及40kg水混合球磨至1000目，得到高固相含量的陶瓷浆料；
(2)向高固相含量的陶瓷浆料持续通入二氧化碳进行气爆搅拌，得到稳定的泡沫浆料；
(3)将泡沫浆料加入离心雾化设备，使其雾化形成空心浆料液滴，并喷入成型室内，使其快速失去水分干燥，形成空心微珠坯体；
(4)收集空心微珠坯体并在1200℃下进行烧结，得到改性陶瓷中空微珠坯体；
(5)将改性聚酰胺均匀涂覆于改性陶瓷中空微珠坯体的外周，厚度为1mm，固化后得到改性陶瓷中空微珠；其中改性聚酰胺仅由聚酰胺组成。
制备例2-3
与制备例1的不同之处在于，(1)中，陶瓷浆料的各组分配比有所不同，具体如表1所示。
表1制备例1-3中陶瓷浆料各组分的配比表(kg)
制备例1 制备例2 制备例3
氧化铝 75 80 70
二氧化硅 13 10 15
氧化钡 8 6 10
氧化锆 11 12 10
碳酸钙 2 3 1
分散剂 1.5 1.5 1.5
发泡剂 1.5 1.5 1.5
水 40 40 40
制备例4
与制备例1的不同之处在于，(1)中，陶瓷浆料不包括碳酸钙，(2)中直接通过空气进行曝气搅拌。
制备例5
与制备例4的不同之处在于，(1)中，陶瓷浆料不包括二氧化硅以及氧化钡。
制备例6
与制备例1的不同之处在于，(5)中，通过翻滚的方式将改性聚酰胺均匀涂覆于改性陶瓷中空微珠坯体的外周。
制备例7
与制备例6的不同之处在于，(5)中，改性聚酰胺仅由聚酰胺与铁铬黑混合而成，且聚酰胺与铁铬黑的重量比例为10:1。
制备例8
与制备例6的不同之处在于，(5)中，改性聚酰胺由聚酰胺、聚异三聚氰酸酯以及铁铬黑混合而成，且聚酰胺、聚异三聚氰酸酯以及铁铬黑的重量比例为10:1:1。
制备例9-12
与制备例8的不同之处在于，制备例9-12中聚酰胺、聚异三聚氰酸酯以及铁铬黑的重量比例有所不同，具体如表2所示。
表2制备例8-12中聚酰胺、聚异三聚氰酸酯以及铁铬黑的配比表
聚酰胺 聚异三聚氰酸酯 铁铬黑
制备例8 10 1 1
制备例9 9 1 1
制备例10 11 1 1
制备例11 8 1 1
制备例12 12 1 1
制备例13
与制备例5的不同之处在于，改性陶瓷中空微珠坯体的外周不涂抹改性聚酰胺。
实施例
实施例1
一种保温石膏基自流平砂浆，其制备方法包括以下步骤：
S1、将65kg气凝胶与50kg水泥以10r/min进行混合搅拌5min，随后球磨至1000mu；
S2、将1.3g缓凝剂-GYP 2000D、650kgα脱硫石膏、155kg重钙粉、0.7kg纤维素、1kg悬浮剂
Figure BDA0003870222650000061
流变助剂RS20、2kg减水剂-/>
Figure BDA0003870222650000062
减水剂2280以及75kg制备例1依次放入气凝胶与水泥的混合料内，随后再以10r/min的搅拌速度搅拌10min至均匀，得到保温石膏基自流平砂浆。
实施例2-5
与实施例1的不同之处在于，保温石膏基自流平砂浆中各组分配比有所不同，具体如表3所示。
表3实施例1-5中保温石膏基自流平砂浆各组分配比表(kg)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
气凝胶 65 50 80 40 90
水泥 50 60 40 70 30
缓凝剂 1.3 1 2 2.5 0.5
α脱硫石膏 650 700 600 500 800
重钙粉 155 140 170 130 180
纤维素 0.7 1 0.5 1.3 0.2
悬浮剂 1 1.5 0.5 1.7 0.3
减水剂 2 3 1 4 0.5
制备例1 75 90 60 50 100
实施例6
与实施例1的不同之处在于，减水剂选用木质素磺酸钠，CAS；8061-51-6。
实施例7
与实施例1的不同之处在于，缓凝剂选用聚佰亿，葡萄糖酸钠。
实施例8
与实施例1的不同之处在于，悬浮剂选用钠基膨润土，万竹矿业。
实施例9-20
与实施例1的不同之处在于，将制备例1替换为相同添加量的制备例2-20。
对比例
对比例1
与实施例1的不同之处在于，将制备例1替换为相同添加量的聚苯乙烯泡沫球。
性能检测试验
检测方法
一、保温性能测试
分别从实施例1-20以及对比例1中选取三份样品，随后参照GB/T20473-2006《建筑保温砂浆》将样品制备成拌合物并成型为指定尺寸试样，之后参照GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定》对试样进行导热系数测试，并取平均值。
检测结果：实施例1-20以及对比例1检测结果如表4所示。
表4实施例1-20以及对比例1的检测结果表
Figure BDA0003870222650000071
结合实施例1-5、对比例1并结合表4可以看出，相对于对比例1来说，实施例1-5的导热系数均有所降低，由此说明，相对于将聚苯乙烯泡沫球作为保温材料来说，将改性陶瓷中空微珠作为保温材料可以进一步降低保温石膏基自流平砂浆的导热系数，从而提高保温石膏基自流平砂浆的保温性能。
而相对于实施例4来说，实施例1-3的导热系数相对更低，而实施例5中各组分的添加量增加，但是导热系数却没有明显降低，为了成本考虑，实施例1-3中各组分的配比为较优。
结合实施例1、实施例6-8并结合表4可以看出，相对于实施例1来说，实施例6-8的导热系数均略微有所提升，由此说明，当减水剂选用
Figure BDA0003870222650000072
减水剂2280，缓凝剂选用GYP2000D，悬浮剂选用/>
Figure BDA0003870222650000073
流变助剂RS20时可以有效提升保温石膏基自流平砂浆的稳定性，间接提升保温石膏基自流平砂浆的保温性能。
结合实施例1、实施例9-10并结合表4可以看出，相对于实施例1来说，实施例9-10的导热系数略微有所提升，由此说明，改性陶瓷中空微珠的各组分在制备例1的配比下可以更为有效地提升保温石膏基自流平砂浆的保温性能。
结合实施例1、实施例11并结合表4可以看出，相对于实施例1来说，实施例11的导热系数明显有所提升，由此说明，碳酸钙的使用以及C02的曝气搅拌确实可以有效提升保温石膏基自流平砂浆的保温性能。
究其原因在于，碳酸钙在烧结过程中可以分解为氧化钙以及二氧化钙，其中，氧化钙可以促使陶瓷中空微珠的烧结，而二氧化碳可以对较低波的红外进行反射，而地面上存在的红外光波的波长大多相对较低，从而起到隔热保温的效果。
结合实施例11、实施例12并结合表4可以看出，相对于实施例11来说，实施例12的导热系数进一步提升，由此说明，二氧化硅以及氧化钡的使用也可以有效提升保温石膏基自流平砂浆的保温性能。
究其原因在于，氧化铝、二氧化硅以及氧化钡可以在烧结后形成BaAlSiO相，而该相对红外光波具备一定的反射效果，从而获得了优良的隔热保温性能。
结合实施例12、实施例20并结合表4可以看出，相对于实施例12来说，实施例20的导热系数进一步提升，甚至与对比例1接近，由此说明，改性聚酰胺的涂覆可以有效提升保温石膏基自流平砂浆的保温性能。
另外，虽然氧化钙可以促进陶瓷微珠的烧结，但是也会增多陶瓷微珠的气孔率，因此，在陶瓷微珠的表面涂覆聚酰胺可以有效减少二氧化碳气体渗出的可能性，间接提高保温效果。
再加上，陶瓷微珠还具有优良的吸水性，从而导致砂浆容易受潮，而聚酰胺可以有效减少水汽与陶瓷微珠接触。
结合实施例1、实施例13并结合表4可以看出，相对于实施例1来说，实施例13的导热系数明显有所下降，由此说明，通过翻滚的方式涂覆改性聚酰胺可以有效提高涂抹均匀度，进而有效提升保温石膏基自流平砂浆的保温性能。
结合实施例13-15并结合表4可以看出，相对于实施例13来说，实施例14的导热系数进一步下降，由此说明，铁铬黑的添加可以有效提升保温石膏基自流平砂浆的保温性能。
而相对于实施例14来说，实施例15的导热系数进一步显著下降，由此说明，聚异三聚氰酸酯的添加也可以有效提升保温石膏基自流平砂浆的保温性能。
另外，聚酰胺虽然具有优良的隔热效果，但是当其火情时，其可以会发生滴落而扩大火情，而聚异三聚氰酸酯具备优良的阻燃性能，从而有效减缓火情的蔓延。再加上聚异三聚氰酸酯可以提高聚酰胺与陶瓷微珠的粘接力，从而进一步提高对陶瓷微珠的覆盖效果。
结合实施例15-19并结合表4可以看出，相对于实施例15来说，实施例16-17的导热系数均有所提升，而实施例18-19的导热系数进一步提升，由此说明，聚酰胺、聚异三聚氰酸酯以及铁铬黑之间存在一定的协配关系，当聚酰胺、聚异三聚氰酸酯以及铁铬黑的重量比例达到10:1:1时，可以更为有效地提升保温石膏基自流平砂浆的保温性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种保温石膏基自流平砂浆，其特征在于，包括以下重量份的原料： 650份α脱硫石膏、50份水泥、155份重钙粉、65份气凝胶、2份减水剂、0.7份纤维素、1.3份缓凝剂、1份悬浮剂以及75份改性陶瓷中空微珠；所述改性陶瓷中空微珠按重量份包括如下原料：70-80份氧化铝、10-15份二氧化硅、6-10份氧化钡、10-12份氧化锆、1-3份碳酸钙以及70-80份改性聚酰胺，所述改性聚酰胺为聚酰胺、聚异三聚氰酸酯以及铁铬黑的混合物，所述聚酰胺、聚异三聚氰酸酯与铁铬黑的质量比例为（9-11）：1：1。
2.根据权利要求1所述的保温石膏基自流平砂浆，其特征在于：所述减水剂选用JTBON®减水剂2280，所述缓凝剂选用GYP 2000D，所述悬浮剂选用JTBON®流变助剂 RS20。
3.根据权利要求1-2任一项所述的保温石膏基自流平砂浆，其特征在于，所述改性陶瓷中空微珠的制备方法为：
（1）将氧化铝、二氧化硅、氧化钡、氧化锆、碳酸钙、分散剂、发泡剂以及水混合球磨，得到高固相含量的陶瓷浆料；
（2）向高固相含量的陶瓷浆料持续通入二氧化碳进行气爆搅拌，得到稳定的泡沫浆料；
（3）将泡沫浆料加入离心雾化设备，使其雾化形成空心浆料液滴，并喷入成型室内，使其快速失去水分干燥，形成空心微珠坯体；
（4）收集空心微珠坯体并进行烧结，得到改性陶瓷中空微珠坯体；
（5）将改性聚酰胺均匀涂覆于改性陶瓷中空微珠坯体的外周，固化后得到改性陶瓷中空微珠。
4.根据权利要求3所述的保温石膏基自流平砂浆，其特征在于，（5）中，首先将改性聚酰胺加热至熔体，随后将改性陶瓷中空微珠坯体投入至改性聚酰胺熔体内进行翻滚，待改性聚酰胺完全涂覆于改性陶瓷中空微珠坯体的外周后，固化后得到改性陶瓷中空微珠。
5.一种权利要求1-4任一项所述的保温石膏基自流平砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将气凝胶与水泥进行混合，随后进行球磨操作；
S2、将缓凝剂、α脱硫石膏、重钙粉、纤维素、悬浮剂、减水剂以及改性陶瓷中空微珠依次放入气凝胶与水泥的混合料内，随后搅拌均匀，得到保温石膏基自流平砂浆。
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