CN116444233B - 一种建筑保温材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种建筑保温材料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。由以下原料按重量份制备而成：硅酸盐水泥60‑70份、粉煤灰10‑12份、改性膨胀珍珠岩保温材料15‑17份、发泡剂1‑2份、生石灰3‑5份、聚乙烯醇20‑30份、木质纤维素4‑6份、水20‑40份。本发明的建筑保温材料为A级轻质材料，具有保温、隔热、隔音、防水的特点，可用于建筑内外墙保温材料、防火隔音、防水耐久等，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种建筑保温材料及其制备方法。
背景技术
建筑材料，在建筑物中使用的材料统称为建筑材料。新型的建筑材料包括的范围很广，有保温材料、隔热材料、高强度材料、会呼吸的材料等都属于新型材料。建筑材料是土木工程和建筑工程中使用的材料的统称。
保温材料是集装饰和保温于一体的新型建筑材料，由于其内部存在大量微孔，与实心砖相比大大降低砖体的导热系数，增强保温隔热性能；同时可在对砖体进行上釉等表面处理后无需其他墙面处理，具有轻质、隔热、保温、吸音等特性，对节约能源、推进国家的可持续发展具有重要意义。
目前，保温材料主要通过加入成孔材料以达到砖体内部形成大量微孔的目的，由于微孔中所包裹的空气导热系数较低，大量微孔的存在使得砖体的导热系数大大降低。
目前常用的成孔材料可分为三类，第一种是可燃烧型成孔材料，如稻草、锯末、煤粉、磨损的轮胎等，这些成孔材料是在高温情况下燃烧而留下孔洞；第二种是工业可燃性废料，如造纸工业废料、污泥、淤泥、食品工业废料等；第三种是矿物类成孔材料，如膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、珍珠岩、沸石、硅藻土、石灰石粉末等，膨胀珍珠岩等材料是由于自身含有较多的气孔，而珍珠岩、石灰石粉末则是在高温情况下发生物理化学反应而形成大量的孔洞。
虽然技术不断地进步，绿色环保建筑材料逐渐成为市场的肿瘤产品，保温材料不仅仅关注于保温效果，同时也关注保温材料的功能性作用(例如吸附有害物质等)，专利文献CN109336530B公开了一种建筑垃圾再生保温材料，其具有吸附甲醛的效果，然而，面对今天日益残酷的市场竞争环境，该保温材料对甲醛的吸附效果并不是特别理想，仍有进一步提高的需求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种建筑保温材料及其制备方法，具有保温、隔热、隔音、防水的特点，可用于建筑内外墙保温材料、防火隔音、防水耐久等，具有广阔的应用前景。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种建筑保温材料，包括以下原料：硅酸盐水泥、粉煤灰、改性膨胀珍珠岩保温材料、发泡剂、生石灰、聚乙烯醇、木质纤维素、水。
作为本发明的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：硅酸盐水泥60-70份、粉煤灰10-12份、改性膨胀珍珠岩保温材料15-17份、发泡剂1-2份、生石灰3-5份、聚乙烯醇20-30份、木质纤维素4-6份、水20-40份。
作为本发明的进一步改进，所述改性膨胀珍珠岩保温材料的制备方法如下：
S1.将膨胀珍珠岩加入碱液中浸泡，制得多孔膨胀珍珠岩；
S2.将正硅酸乙酯加入乙醇水溶液中，调节溶液pH值，制得硅溶胶；
S3.将步骤S1制得的多孔膨胀珍珠岩加入步骤S2制得的硅溶胶中，加热搅拌反应，干燥，粉碎，制得SiO2-多孔膨胀珍珠岩；
S4.将步骤S3制得的SiO2-多孔膨胀珍珠岩加入乙醇水溶液中，加入硅烷偶联剂和甲基硅醇钠，加热搅拌反应，制得改性SiO2-多孔膨胀珍珠岩；
S5.将步骤S4制得的改性SiO2-多孔膨胀珍珠岩经过球磨，制得改性膨胀珍珠岩保温材料。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述碱液为5-7wt％的NaOH或KOH溶液，所述浸泡时间为30-50min。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述乙醇水溶液中乙醇浓度为45-65wt％，所述正硅酸乙酯、乙醇水溶液的质量比为10-15:50-70，所述调节溶液pH值为9-10。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述多孔膨胀珍珠岩、硅溶胶的质量比为10:15-17，所述加热至温度为50-70℃，反应时间为2-3h。
作为本发明的进一步改进，步骤S4中所述SiO2-多孔膨胀珍珠岩、硅烷偶联剂和甲基硅醇钠的质量比为10:2-3:0.5-1，所述硅烷偶联剂为KH550、KH570、KH560、KH580、KH590、KH792、KH602中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为1-2h。
作为本发明的进一步改进，步骤S5中所述球磨的时间为0.5-1h。
作为本发明的进一步改进，所述发泡剂为十二烷基三甲基氯化铵和N-十二烷基乙醇胺的混合物，质量比为4-7:2。
本发明进一步保护一种上述建筑保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)用行星球磨机对硅酸盐水泥、粉煤灰、生石灰进行混合湿磨，原料质量与磨粒质量比为1:1-3，球磨时间为0.5-1h；
(2)将步骤(1)中的混合物加入混炼机中，加入聚乙烯醇和木质纤维素，混炼20-30min；
(3)向步骤(2)中的混合物中加入发泡剂和水，搅拌混合均匀，然后加入改性膨胀珍珠岩保温材料，搅拌混合均匀，置于压力成型机中，在压力为100-110MPa下预压成型，加热至1200-1400℃高温烧制10-12h，制得建筑保温材料。
本发明具有如下有益效果：本发明制得的改性膨胀珍珠岩保温材料，首先将膨胀珍珠岩在碱液的作用下，硅酸盐组分与碱反应从而形成了多孔结构，具有很好的保温特性，然后进一步表面包埋一层二氧化硅层，增强了建筑保温材料的力学性能和保温性能。进一步表面通过硅烷偶联剂改性，使得该材料能够很好的与其他基质材料键连从而相容性提高，保证了很好的力学改性，同时，加入的甲基硅醇钠具有微膨胀作用，能补偿砂浆和混凝土的收缩性等特点，能提高建筑保温材料的耐久性，有很好的防水保温效果。甲基硅醇钠在水和二氧化碳作用下，生成甲基硅醇，生成的硅醇基(→Si-OH)很活泼，一方面能进一步反应，缩合成高分子化合物-网状有机硅树酯膜(体型结构具有憎水性)。另一方面由于硅酸盐建筑材料表面含有很多硅醇基，这些硅醇基能与防水剂的硅醇基反应脱水交联，而使其表面键合上烃基，从而使其结构完全同于有机硅树脂，降低表面张力，使水的接触角增大，实现“反毛细管效应”，即形成憎水层，具有高效防水作用且不损害建筑保温材料的多孔结构，也不妨碍其透气性。
本发明的建筑保温材料为A级轻质材料，具有保温、隔热、隔音、防水的特点，可用于建筑内外墙保温材料、防火隔音、防水耐久等，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
制备例1改性膨胀珍珠岩保温材料的制备
方法如下：
S1.将膨胀珍珠岩加入5wt％的NaOH溶液中浸泡30min，制得多孔膨胀珍珠岩；
S2.将10重量份正硅酸乙酯加入50重量份45wt％乙醇水溶液中，调节溶液pH值为9，制得硅溶胶；
S3.将10重量份步骤S1制得的多孔膨胀珍珠岩加入15重量份步骤S2制得的硅溶胶中，加热至50℃，搅拌反应2h，干燥，粉碎，制得SiO2-多孔膨胀珍珠岩；
S4.将10重量份步骤S3制得的SiO2-多孔膨胀珍珠岩加入100重量份50wt％乙醇水溶液中，加入2重量份硅烷偶联剂KH580和0.5重量份甲基硅醇钠，加热至40℃，搅拌反应1h，制得改性SiO2-多孔膨胀珍珠岩；
S5.将步骤S4制得的改性SiO2-多孔膨胀珍珠岩经过球磨0.5h，制得改性膨胀珍珠岩保温材料。
制备例2改性膨胀珍珠岩保温材料的制备
方法如下：
S1.将膨胀珍珠岩加入7wt％的KOH溶液中浸泡50min，制得多孔膨胀珍珠岩；
S2.将15重量份正硅酸乙酯加入70重量份65wt％乙醇水溶液中，调节溶液pH值为10，制得硅溶胶；
S3.将10重量份步骤S1制得的多孔膨胀珍珠岩加入17重量份步骤S2制得的硅溶胶中，加热至70℃，搅拌反应3h，干燥，粉碎，制得SiO2-多孔膨胀珍珠岩；
S4.将10重量份步骤S3制得的SiO2-多孔膨胀珍珠岩加入100重量份50wt％乙醇水溶液中，加入3重量份硅烷偶联剂KH560和1重量份甲基硅醇钠，加热至50℃，搅拌反应2h，制得改性SiO2-多孔膨胀珍珠岩；
S5.将步骤S4制得的改性SiO2-多孔膨胀珍珠岩经过球磨1h，制得改性膨胀珍珠岩保温材料。
制备例3改性膨胀珍珠岩保温材料的制备
方法如下：
S1.将膨胀珍珠岩加入6wt％的NaOH溶液中浸泡40min，制得多孔膨胀珍珠岩；
S2.将12重量份正硅酸乙酯加入60重量份55wt％乙醇水溶液中，调节溶液pH值为9.5，制得硅溶胶；
S3.将10重量份步骤S1制得的多孔膨胀珍珠岩加入16重量份步骤S2制得的硅溶胶中，加热至60℃，搅拌反应2.5h，干燥，粉碎，制得SiO2-多孔膨胀珍珠岩；
S4.将10重量份步骤S3制得的SiO2-多孔膨胀珍珠岩加入100重量份50wt％乙醇水溶液中，加入2.5重量份硅烷偶联剂KH550和0.7重量份甲基硅醇钠，加热至45℃，搅拌反应1.5h，制得改性SiO2-多孔膨胀珍珠岩；
S5.将步骤S4制得的改性SiO2-多孔膨胀珍珠岩经过球磨1h，制得改性膨胀珍珠岩保温材料。
对比制备例1
与制备例3相比，不同之处在于，未进行步骤S1。
对比制备例2
与制备例3相比，不同之处在于，未进行S2、S3。
对比制备例3
与制备例3相比，不同之处在于，步骤S4中未添加甲基硅醇钠。
对比制备例4
与制备例3相比，不同之处在于，步骤S4中未添加硅烷偶联剂KH550。
实施例1
本实施例提供一种建筑保温材料。
原料组成(重量份)：硅酸盐水泥60份、粉煤灰10份、制备例1制得的改性膨胀珍珠岩保温材料15份、发泡剂1份、生石灰3份、聚乙烯醇20份、木质纤维素4份、水20份。所述发泡剂为十二烷基三甲基氯化铵和N-十二烷基乙醇胺的混合物，质量比为4:2。
制备方法包括以下步骤：
(1)用行星球磨机对硅酸盐水泥、粉煤灰、生石灰进行混合湿磨，原料质量与磨粒质量比为1:1，球磨时间为0.5h；
(2)将步骤(1)中的混合物加入混炼机中，加入聚乙烯醇和木质纤维素，混炼20min；
(3)向步骤(2)中的混合物中加入发泡剂和水，搅拌混合均匀，然后加入改性膨胀珍珠岩保温材料，搅拌混合均匀，置于压力成型机中，在压力为100MPa下预压成型，加热至1200℃高温烧制10h，制得建筑保温材料。
实施例2
本实施例提供一种建筑保温材料。
原料组成(重量份)：硅酸盐水泥70份、粉煤灰12份、制备例2制得的改性膨胀珍珠岩保温材料17份、发泡剂2份、生石灰5份、聚乙烯醇30份、木质纤维素6份、水40份。所述发泡剂为十二烷基三甲基氯化铵和N-十二烷基乙醇胺的混合物，质量比为7:2。
制备方法包括以下步骤：
(1)用行星球磨机对硅酸盐水泥、粉煤灰、生石灰进行混合湿磨，原料质量与磨粒质量比为1:3，球磨时间为1h；
(2)将步骤(1)中的混合物加入混炼机中，加入聚乙烯醇和木质纤维素，混炼30min；
(3)向步骤(2)中的混合物中加入发泡剂和水，搅拌混合均匀，然后加入改性膨胀珍珠岩保温材料，搅拌混合均匀，置于压力成型机中，在压力为110MPa下预压成型，加热至1400℃高温烧制12h，制得建筑保温材料。
实施例3
本实施例提供一种建筑保温材料。
原料组成(重量份)：硅酸盐水泥65份、粉煤灰11份、制备例3制得的改性膨胀珍珠岩保温材料16份、发泡剂1.5份、生石灰4份、聚乙烯醇25份、木质纤维素5份、水30份。所述发泡剂为十二烷基三甲基氯化铵和N-十二烷基乙醇胺的混合物，质量比为5.5:2。
制备方法包括以下步骤：
(1)用行星球磨机对硅酸盐水泥、粉煤灰、生石灰进行混合湿磨，原料质量与磨粒质量比为1:2，球磨时间为1h；
(2)将步骤(1)中的混合物加入混炼机中，加入聚乙烯醇和木质纤维素，混炼25min；
(3)向步骤(2)中的混合物中加入发泡剂和水，搅拌混合均匀，然后加入改性膨胀珍珠岩保温材料，搅拌混合均匀，置于压力成型机中，在压力为105MPa下预压成型，加热至1300℃高温烧制11h，制得建筑保温材料。
实施例4
与实施例3相比，不同之处在于，发泡剂为单一的十二烷基三甲基氯化铵。
实施例5
与实施例3相比，不同之处在于，发泡剂为单一的和N-十二烷基乙醇胺。
对比例1
与实施例3相比，不同之处在于，未添加发泡剂。
对比例2
与实施例3相比，不同之处在于，改性膨胀珍珠岩保温材料由对比制备例1制得。
对比例3
与实施例3相比，不同之处在于，改性膨胀珍珠岩保温材料由对比制备例2制得。
对比例4
与实施例3相比，不同之处在于，改性膨胀珍珠岩保温材料由对比制备例3制得。
对比例5
与实施例3相比，不同之处在于，改性膨胀珍珠岩保温材料由对比制备例4制得。
测试例1
将本发明实施例1-5和对比例1-5制得的建筑耐火材料进行性能测试，结果见表1。
表1
由上表可知，本发明实施例1-3制得的建筑保温材料具有良好的综合性能。
上所述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 (8)
1.一种建筑保温材料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：硅酸盐水泥60-70份、粉煤灰10-12份、改性膨胀珍珠岩保温材料15-17份、发泡剂1-2份、生石灰3-5份、聚乙烯醇20-30份、木质纤维素4-6份、水20-40份；
所述改性膨胀珍珠岩保温材料的制备方法如下：
S1.将膨胀珍珠岩加入碱液中浸泡，制得多孔膨胀珍珠岩；
S2.将正硅酸乙酯加入乙醇水溶液中，调节溶液pH值，制得硅溶胶；
S3.将步骤S1制得的多孔膨胀珍珠岩加入步骤S2制得的硅溶胶中，加热搅拌反应，干燥，粉碎，制得SiO2-多孔膨胀珍珠岩；
S4.将步骤S3制得的SiO2-多孔膨胀珍珠岩加入乙醇水溶液中，加入硅烷偶联剂和甲基硅醇钠，加热搅拌反应，制得改性SiO2-多孔膨胀珍珠岩；
S5.将步骤S4制得的改性SiO2-多孔膨胀珍珠岩经过球磨，制得改性膨胀珍珠岩保温材料。
2.根据权利要求1所述建筑保温材料，其特征在于，步骤S1中所述碱液为5-7wt%的NaOH或KOH溶液，所述浸泡时间为30-50min。
3.根据权利要求1所述建筑保温材料，其特征在于，步骤S2中所述乙醇水溶液中乙醇浓度为45-65wt%，所述正硅酸乙酯、乙醇水溶液的质量比为10-15:50-70，所述调节溶液pH值为9-10。
4.根据权利要求1所述建筑保温材料，其特征在于，步骤S3中所述多孔膨胀珍珠岩、硅溶胶的质量比为10:15-17，所述加热至温度为50-70℃，反应时间为2-3h。
5.根据权利要求3所述建筑保温材料，其特征在于，步骤S4中所述SiO2-多孔膨胀珍珠岩、硅烷偶联剂和甲基硅醇钠的质量比为10:2-3:0.5-1，所述硅烷偶联剂为KH550、KH570、KH560、KH580、KH590、KH792、KH602中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为1-2h。
6.根据权利要求1所述建筑保温材料，其特征在于，步骤S5中所述球磨的时间为0.5-1h。
7.根据权利要求1所述建筑保温材料，其特征在于，所述发泡剂为十二烷基三甲基氯化铵和N-十二烷基乙醇胺的混合物，质量比为4-7:2。
8.一种如权利要求1-7任一项所述建筑保温材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）用行星球磨机对硅酸盐水泥、粉煤灰、生石灰进行混合湿磨，原料质量与磨粒质量比为1:1-3，球磨时间为0.5-1h；
（2）将步骤（1）中的混合物加入混炼机中，加入聚乙烯醇和木质纤维素，混炼20-30min；
（3）向步骤（2）中的混合物中加入发泡剂和水，搅拌混合均匀，然后加入改性膨胀珍珠岩保温材料，搅拌混合均匀，置于压力成型机中，在压力为100-110MPa下预压成型，加热至1200-1400℃高温烧制10-12h，制得建筑保温材料。
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