CN116102322B - 含有纳米介孔绝热材料的管道保温层 - Google Patents

含有纳米介孔绝热材料的管道保温层 Download PDF

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Abstract

本发明涉及保温材料技术领域，提出了含有纳米介孔绝热材料的管道保温层，原料包括以下重量份组分：40‑50份硅酸盐水泥、10‑20份改性纳米介孔材料、6‑10份硅酸铝纤维、0.2‑0.6份憎水剂、0.2‑0.6份分散剂、15‑20份改性膨胀珍珠岩；所述改性纳米介孔材料为纳米介孔材料经硅烷偶联剂、4‑乙酰基苯甲酸处理得到。通过上述技术方案，解决了现有技术中纳米介孔绝缘材料在混合时易团聚，导致保温层的抗压强度低的问题。

Description

含有纳米介孔绝热材料的管道保温层
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域，具体的，涉及含有纳米介孔绝热材料的管道保温层。
背景技术
管道保温层又称热力管道保温层，是指在管道外围包裹的能起保温、隔热作用的层结构。保温层用绝热材料按照材料类型可分为无机材料和有机材料，有机材料燃烧性能差，并且燃烧后会有明火或烟毒，对人体造成极大损害；而传统的无机材料虽然燃烧性能好，可达A级不燃，但存在导热系数较高的问题。
纳米孔绝热材料的导热系数仅不到传统材料的二分之一，且燃烧性能好，因此在管道保温层中添加纳米介孔绝热材料可以提高保温层的性能。但纳米介孔材料比表面积大，与保温层其他组分混合时易团聚，会降低保温层的力学性能。
发明内容
本发明提出含有纳米介孔绝热材料的管道保温层，解决了相关技术中的纳米介孔绝缘材料在混合时易团聚，导致保温层的抗压强度低的问题。
本发明的技术方案如下：
含有纳米介孔绝热材料的管道保温层，原料包括以下重量份组分：40-50份硅酸盐水泥、10-20份改性纳米介孔材料、6-10份硅酸铝纤维、0.2-0.6份憎水剂、0.2-0.6份分散剂、15-20份改性膨胀珍珠岩；所述改性纳米介孔材料为纳米介孔材料经硅烷偶联剂、4-乙酰基苯甲酸处理得到。
作为进一步技术方案，所述改性纳米介孔材料的制备方法为：将纳米介孔材料加入到丙酮中搅拌，再加入硅烷偶联剂和4-乙酰基苯甲酸分散后，经抽滤、洗涤、干燥，得到改性纳米介孔材料。
作为进一步技术方案，所述纳米介孔材料、硅烷偶联剂和4-乙酰基苯甲酸的质量比为6:3:2。
作为进一步技术方案，所述改性膨胀珍珠岩为将膨胀珍珠岩经有机硅乳液改性得到。
作为进一步技术方案，所述改性膨胀珍珠岩为将膨胀珍珠岩先经有机硅乳液改性后，再经苯丙乳液和/或VAE乳液改性，得到改性膨胀珍珠岩。
作为进一步技术方案，所述改性膨胀珍珠岩为将膨胀珍珠岩先经有机硅乳液改性后，再经苯丙乳液和VAE乳液的混合乳液进行改性，得到改性膨胀珍珠岩。
作为进一步技术方案，所述混合乳液中苯丙乳液和VAE乳液的质量比为3:1-3。
作为进一步技术方案，所述混合乳液中苯丙乳液和VAE乳液的质量比为3:2。
对膨胀珍珠岩进行二次改性时，当混合乳液中苯丙乳液和VAE乳液的质量比为3:2时，能更进一步降低保温层的吸水性和提高保温板的抗压强度。
作为进一步技术方案，所述苯丙乳液和VAE乳液的固含量均为40%。
作为进一步技术方案，所述改性膨胀珍珠岩的制备方法：将30g膨胀珍珠岩完全浸入到150mL固含量为0.5%的有机硅乳液中40min后，过滤，干燥，得到一次改性物，再将一次改性物完全浸入150mL混合乳液中40min后，过滤，干燥，得到改性膨胀珍珠岩。
作为进一步技术方案，所述纳米介孔材料为硅基介孔材料或非硅基介孔材料。
作为进一步技术方案，所述非硅基介孔材料为金属氧化物介孔材料、金属介孔材料或磷酸盐介孔材料中的一种；硅基介孔材料为二氧化硅介孔材料。
作为进一步技术方案，所述分散剂为丙烯酰胺和/或聚氧化乙烯。
作为进一步技术方案，所述憎水剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸铝中的一种或多种。
本发明还包括含有纳米介孔绝热材料的管道保温层的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取所述的管道保温层的原料，备用；
S2、将管道保温层的原料混合，得到混合浆料；
S3、将混合浆料注入模具中，成型后脱模，经养护制得保温层。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中，通过在管道保温层中添加纳米介孔材料提高了保温层的保温性能，并且在纳米介孔材料加入前，通过硅烷偶联剂和4-乙酰基苯甲酸对纳米介孔材料进行改性，不仅提高了保温层的抗压强度，还降低了保温层的吸水性，进一步提高了保温层的保温性能。
2、本发明在保温层中添加了膨胀珍珠岩提高了保温层的保温性能，但膨胀珍珠岩表面含有亲水性基团，其亲水性强，易吸附水分会导致保温性能的下降，本发明采用有机硅乳液对膨胀珍珠岩进行一次改性，降低了保温层的吸水性，提高了保温板的抗压强度。
3、本发明通过含苯丙乳液和VAE乳液的混合乳液对膨胀珍珠岩进行二次改性，不仅进一步降低了保温层的吸水性，还显著提高了保温层的抗压强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
下述实施例及对比例中KM902有机硅乳液购自东莞市建盟化学有限公司；DA-102EVA乳液购自广东市旷轩化工有限公司，RY117苯丙乳液购自广东如壹化工有限公司；VAE707乳液购自济南盈鑫化工有限公司。
实施例1
将40份硅酸盐水泥、10份改性纳米介孔材料、6份硅酸铝纤维、0.2份硬脂酸钙、0.2份丙烯酰胺和15份改性膨胀珍珠岩混合，得到混合浆料，将混合浆料注入模具中，热压成型后脱模，养护14d制得保温层；其中改性纳米介孔材料的制备方法为：将24g纳米介孔材料、12g硅烷偶联剂KH550、8g 4-乙酰基苯甲酸加入到800mL丙酮中搅拌后，在60℃超声分散6h后，抽滤，水洗涤后，在100℃干燥2h，得到改性纳米介孔材料；其中改性膨胀珍珠岩的制备方法：将30g膨胀珍珠岩完全浸入到150mL固含量为0.5%的KM902有机硅乳液中40min后，过滤，在105℃恒温干燥箱中干燥，得到一次改性物，再将一次改性物完全浸入150mL含有RY117苯丙乳液和VAE707乳液的混合乳液中40min后，过滤，在105℃恒温干燥箱中干燥，得到改性膨胀珍珠岩，混合乳液为112.5mL固含量为40%的RY117苯丙乳液和37.5mL固含量为40%的VAE707乳液。
实施例2
将40份硅酸盐水泥、10份改性纳米介孔材料、6份硅酸铝纤维、0.2份硬脂酸钙、0.2份丙烯酰胺和15份改性膨胀珍珠岩混合，得到混合浆料，将混合浆料注入模具中，热压成型后脱模，养护14d制得保温层；其中改性纳米介孔材料的制备方法为：将24g纳米介孔材料、12g硅烷偶联剂KH550、8g 4-乙酰基苯甲酸加入到800mL丙酮中搅拌后，在60℃超声分散6h后，抽滤，水洗涤后，在100℃干燥2h，得到改性介孔材料；其中改性膨胀珍珠岩的制备方法：将30g膨胀珍珠岩完全浸入到150mL固含量为0.5%的KM902有机硅乳液中40min后，过滤，在105℃恒温干燥箱中干燥，得到一次改性物，再将一次改性物完全浸入150mL含有RY117苯丙乳液和VAE707乳液的混合乳液中40min后，过滤，在105℃恒温干燥箱中干燥，得到改性膨胀珍珠岩，混合乳液为90mL固含量为40%的RY117苯丙乳液和60mL固含量为40%的VAE707乳液。
实施例3
将40份硅酸盐水泥、10份改性纳米介孔材料、6份硅酸铝纤维、0.2份硬脂酸钙、0.2份丙烯酰胺和15份改性膨胀珍珠岩混合，得到混合浆料，将混合浆料注入模具中，热压成型后脱模，养护14d制得保温层；其中改性纳米介孔材料的制备方法为：将24g纳米介孔材料、12g硅烷偶联剂KH550、8g 4-乙酰基苯甲酸加入到800mL丙酮中搅拌后，在60℃超声分散6h后，抽滤，水洗涤后，在100℃干燥2h，得到改性纳米介孔材料；其中改性膨胀珍珠岩的制备方法：将30g膨胀珍珠岩完全浸入到150mL固含量为0.5%的KM902有机硅乳液中40min后，过滤，在105℃恒温干燥箱中干燥，得到一次改性物，再将一次改性物完全浸入150mL含有RY117苯丙乳液和VAE707乳液的混合乳液中40min后，过滤，在105℃恒温干燥箱中干燥，得到改性膨胀珍珠岩，混合乳液为75mL固含量为40%的RY117苯丙乳液和75mL固含量为40%的VAE707乳液。
实施例4
将45份硅酸盐水泥、15份改性纳米介孔材料、8份硅酸铝纤维、0.4份硬脂酸铝、0.4份聚氧化乙烯和16份改性膨胀珍珠岩混合，得到混合浆料，将混合浆料注入模具中，热压成型后脱模，养护14d制得保温层；其中改性纳米介孔材料、改性膨胀珍珠岩的制备方法均与实施例1相同。
实施例5
将50份硅酸盐水泥、20份改性纳米介孔材料、10份硅酸铝纤维、0.6份硬脂酸铝、0.6份丙烯酰胺和20份改性膨胀珍珠岩混合，得到混合浆料，将混合浆料注入模具中，热压成型后脱模，养护14d制得保温层；其中改性纳米介孔材料、改性膨胀珍珠岩的制备方法均与实施例1相同。
实施例6
与实施例1相比，实施例6的不同之处在于改性膨胀珍珠岩的制备方法不同，实施例6中改性膨胀珍珠岩的制备方法为：将30g膨胀珍珠岩完全浸入到150mL固含量为0.5%的KM902有机硅乳液中40min后，过滤，在105℃恒温干燥箱中干燥，得到改性膨胀珍珠岩。
实施例7
与实施例1相比，实施例7的不同之处在于改性膨胀珍珠岩的制备方法不同，实施例7中改性膨胀珍珠岩的制备方法为：将30g膨胀珍珠岩完全浸入到150mL固含量为0.5%的KM902有机硅乳液中40min后，过滤，在105℃恒温干燥箱中干燥，得到一次改性物，再将一次改性物完全浸入在150mL固含量为40%的RY117苯丙乳液中40min后，过滤，在105℃恒温干燥箱中干燥，得到改性膨胀珍珠岩。
实施例8
与实施例1相比，实施例8的不同之处在于改性膨胀珍珠岩的制备方法不同，实施例8中改性膨胀珍珠岩的制备方法为：将30g膨胀珍珠岩完全浸入到150mL固含量为0.5%的KM902有机硅乳液中40min后，过滤，在105℃恒温干燥箱中干燥，得到一次改性物，再将一次改性物完全浸入在150mL固含量为40%的VAE707乳液中40min后，过滤，在105℃恒温干燥箱中干燥，得到改性膨胀珍珠岩。
对比例1
与实施例1相比，对比例1的不同之处在于改性纳米介孔材料的制备方法不同，对比例1中改性纳米介孔材料的制备方法为：将24g纳米介孔材料、12g硅烷偶联剂KH550加入到800mL丙酮中搅拌后，在60℃超声分散6h后，抽滤，水洗涤后，在100℃干燥2h，得到改性纳米介孔材料。
对比例2
与实施例1相比，对比例2中膨胀珍珠岩不经过改性处理，其他与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，对比例3的不同之处在于将固含量为40%的RY117苯丙乳液替换为等量的固含量为40%的DA-102 EVA乳液。
试验例
对实施例1-8及对比例1-3中制备得到的保温层进行性能测试，测试方法如下：
抗压强度：依据GB/T 5486-2008《无机硬质绝热制品试验方法》中的方法对样品的抗压强度、体积吸水率进行测定，测定结果见表1。
体积吸水率：（1）将样品制成400mm×300mm×350mm的试样。（2）将试样烘干至恒定质量，并冷却至室温，称量烘干后的试样质量G1，计算试样的体积为V。（3）将试样放置在水箱底部木制的格栅上，然后将另一个木制格栅放置在试样上表面，加上重物。（4）将温度为20℃±5℃的自来水加入水箱中，水面高出试样25mm，浸泡时间为2h，2h后立即取出试样，将试样立放在拧干水分的毛巾上，排水10min后用软质聚氨酯泡沫塑料（海绵）吸去试样表面吸附的残余水分，每一表面每次吸水1min，吸水前用力挤出软质聚氨酯泡沫塑料（海绵）中的水，且每一表面至少吸水两次。（5）试样各表面残余水分吸干后，立即称量试样的湿质量G2，计算公式如下所示，测定结果见表1；
试样的体积吸水率=（G2-G1）/(V*ρ)*100
式中：ρ为自来水的密度，取1000kg/m3。
表1实施例1-8及对比例1-3制备得到的保温层的性能测试结果
Figure SMS_1
与实施例1、3相比，实施例2的不同之处在于混合乳液中苯丙乳液和VAE乳液的质量比为3:2，结果实施例2制备得到的保温层的抗压强度高于实施例1、3，吸水率低于实施例1、3。说明当对膨胀珍珠岩进行二次改性时，混合乳液中苯丙乳液和VAE乳液的质量比为3:2时，制备得到的保温层的抗压强度最高，吸水率最低。
与实施例1相比，对比例1不添加4-乙酰基苯甲酸，结果对比例1制备得到的保温层的抗压强度低于实施例1，吸水率高于实施例1。说明硅烷偶联剂和4-乙酰基苯甲酸共同对纳米介孔进行改性能更进一步提高保温层的性能。
与实施例1相比，实施例6膨胀珍珠岩仅进行一次改性，实施例7仅用苯丙乳液对膨胀珍珠岩进行二次改性，实施例8仅用VAE乳液进行二次改性，对比例2中膨胀珍珠岩不进行改性，对比例3将苯丙乳液替换为EVA乳液，结果对比例2-3和实施例6-8制备得到的保温层的抗压强度均低于实施例1，吸水率均高于实施例1，说明通过将膨胀珍珠岩进行改性能提高保温层的性能，并且将膨胀珍珠岩进行二次改性的效果优于一次改性，使用苯丙乳液和VAE乳液共同对膨胀珍珠岩进行二次改性的效果要优于仅使用苯丙乳液或VAE乳液的效果。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.含有纳米介孔绝热材料的管道保温层，其特征在于，原料包括以下重量份组分：40-50份硅酸盐水泥、10-20份改性纳米介孔材料、6-10份硅酸铝纤维、0.2-0.6份憎水剂、0.2-0.6份分散剂、15-20份改性膨胀珍珠岩；所述改性纳米介孔材料为纳米介孔材料经硅烷偶联剂、4-乙酰基苯甲酸处理得到；
所述改性纳米介孔材料的制备方法为：将纳米介孔材料加入到丙酮中搅拌，再加入硅烷偶联剂和4-乙酰基苯甲酸分散后，经抽滤、洗涤、干燥，得到改性纳米介孔材料；
所述改性膨胀珍珠岩为将膨胀珍珠岩先经有机硅乳液改性后，再经苯丙乳液和VAE乳液的混合乳液进行改性，得到改性膨胀珍珠岩。
2.根据权利要求1所述的含有纳米介孔绝热材料的管道保温层，其特征在于，所述混合乳液中苯丙乳液和VAE乳液的质量比为3:1-3。
3.根据权利要求2所述的含有纳米介孔绝热材料的管道保温层，其特征在于，所述苯丙乳液和VAE乳液的固含量均为40%。
4.根据权利要求1所述的含有纳米介孔绝热材料的管道保温层，其特征在于，所述分散剂为丙烯酰胺和/或聚氧化乙烯。
5.根据权利要求1所述的含有纳米介孔绝热材料的管道保温层，其特征在于，所述憎水剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸铝中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的含有纳米介孔绝热材料的管道保温层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称取如权利要求1所述的管道保温层的原料，备用；
S2、将管道保温层的原料混合，得到混合浆料；
S3、将混合浆料注入模具中，成型后脱模，经养护制得保温层。
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