CN1268571C - 节能保温材料、其应用方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种新型保温材料，包括粉煤灰空心微珠/粉煤灰飘浮物、氧化镁、二氧化硅等。本发明的保温材料具有保温效果优异、节能、成本低廉、使用方便、隔音等效果。可通过施涂直接应用于建筑物、管道、反应器、家庭用具、油罐车，达到保温效果。

Description

节能保温材料、其应用方法及用途

发明领域

本发明涉及一种节能保温材料，具体说是一种包括粉煤灰空心微珠或粉煤灰飘浮物，氧化镁，含硅材料，珍珠岩等的保温材料。

背景技术

目前，许多发达国家对建筑节能的认识已经有了更高的境界，他们认识到节能不仅可以节省能源，节约开支，改善室内冬季热环境，夏季改造室内的恒温环境，从而节省能源的消耗，而且可以减少环境污染和温室效应，保持生态平衡和可持续发展。建筑节能已成为全世界共同关心和重视的课题。

1974年，法国率先制定了建筑节能标准，要求新建筑住宅的采暖能耗必须比以前节约25％。对公共建筑和旧有住宅改造提出了节能标准。这个标准后来成为各国节能标准的楷模。经过20多年的努力，法国的建筑节能技术和产品不断发展，外墙普遍采用结构墙体与高效保温材料复合技术，采暖系统基本实现自动调控，技术水平很高。目前，法国住宅建筑能耗已降到总能耗的28％。

国外保温材料工业已经有很长的历史，建筑节能用保温材料占绝大多数，如美国从1987年以来建筑保温材料占所有保温材料的81％左右，瑞典及芬兰等西欧国家80％以上的岩棉制品用于建筑节能。

玻璃棉也用于建筑物保温材料。国外玻璃棉主要生产国是美国、法国和日本。玻璃棉制品品种较多，主要有玻璃棉毡、玻璃棉板、玻璃棉带、玻璃毯和玻璃保温管。当时有棒拉法、平吹法等，玻璃棉制品主要用于建筑业，在建筑上的用量占玻璃棉产量的80％以上，在日本甚至达到了90％。

目前国际上(美国、德国、日本)以聚苯乙烯泡沫板与聚氨酯现场发泡板作为主保温材料。使用方法是浇注或发泡直接喷涂于墙面上。聚苯乙烯泡沫板复合聚苯颗粒外保温技术的基本构造：基层墙面、聚苯板粘结剂、聚苯板、抗裂砂浆、加强型网格布、底漆、腻子、饰面层。聚氨酯喷涂外墙外保温技术的基本构造：基层墙体、聚氨酯底漆、聚氨酯保温层、界面砂浆、轻质找平材料、抗裂砂浆复合网格布、腻子、外墙涂料(若外贴瓷砖，则在找平材料中另加锚固定)。由于要实现更好的保温效果，保温层厚度就将增加，当容重轻的聚苯板聚氨酯发泡板大幅度增加厚度时，相同荷载的面层会由于力矩的加长而发生更大的变形，聚苯板聚氨酯发泡板缝隙处产生的问题就会越多，如遇刮风，就会大面积的脱落，对人们造成不必要的伤害；由于聚苯板聚氨酯发泡板的厚度与面积，如遇刮风，给施工带来很大的难度，同时也给施工人员带来不安全的因素。因而在使用、施工是存在安全隐患的，同时对工程质量也难以得到保证。目前使用的泡沫板聚氨酯发泡板的厚度为6厘米，才能达到节能60％，聚苯乙烯泡沫板与聚氨酯现场发泡板属轻体材料，施工时，内外各抹上水泥砂浆0.7厘米，表面以涂料作装饰材料；另外一种施工方法，内外抹水泥砂浆0.7厘米或用膨胀螺丝将聚苯板、聚氨酯现场发泡板固定在基面上，表面再贴上瓷砖后(也可在工厂将瓷砖压于聚苯板上)，每平方米的重达20-30公斤。

国外人口居住分散，大部分为低层建筑，别墅、平房较多；我国大中城市人口居住属密集型，高层建筑物居多。与聚苯板粘接材料大部分使用的是甲基纤维素醚调和水泥砂浆，及聚苯板均属有机物，有机物的老化期很难掌握，一旦保温材料的老化期到或遇到意外的天灾及人为的破坏，与墙体粘接的材料必然出现空鼓，风压会将外墙保温层剥落，墙体翻碱、潮湿，施工工艺不当，也将缩短材质老化期，都将造成墙体与外保温层剥落，直到大面积的脱落。

聚苯板遇热产生内聚力，而水泥遇热产生外胀力，材质的基配是不科学的，冬季与夏季的冷热交变，不安全因素已经存在，最终出现问题是必然的，不出现问题是偶然的(暂时的)。如遇到强风天气，20-30公斤高空坠落物给人带来的会是致命的伤害。北京地区曾有记录，沙尘暴将高层建筑物的瓷砖剥落，试想，这种材料如何能牢固的粘在高层墙面之上？给地面上的行人与车辆及公共设施所带来的后果是极为严重的。聚苯板、聚氨酯板熔点低，内含有氟里昂，易燃、收缩、燃烧后即产生毒气。实属易燃、有毒、具有杀伤力的有害物质，与当今国家制定的环保制度格格不入，还有高空建筑物坠落的隐患，对于人口密集的中国而言，一旦遇到特殊情况，产生火灾，犹如给人民埋下了一个具有杀伤力的毒气弹，危险是任何时候都存在的。国外人们已经认识到它的危害性，正在加速积极研究聚苯板向无氟里昂及提高阻燃性方向发展；如发生火灾的时候：处于危难中的人，真正被火烧死的很少，大都是被烟薰死的。非环保建筑材料给人们所带来的安全隐患是不可轻视的。含聚苯乙烯泡沫板与聚氨酯板的外墙保温，每平方米的价格在80-180元不等。我国的农村人口占69.11％，农村以烧杂草和农作物取暖、烧饭，炊烟四起，而聚苯苯、聚氨酯板又都属易燃品，在广大的农村使用，安全隐患会更大，再者，发展之中的农村人们经济收入微薄，价格昂贵的保温材料是无法接受的，难以推广。

我国每年因为冬季取暖而消耗了大量的能源。1985年我国的能源生产总量为85546万吨标准煤，消费总量为76682吨标准煤，可以自给自足。自1993年开始，我国能源消费总量开始超过生产总量，开始依赖进口，1996年，我国能源消费总量达到高峰，为138948吨标准煤，2000年我国的能源消费总量为128000吨标准煤，生产总量为109000吨标准煤，进口依赖性较大。发展保温材料，节约我国的能源资源也是大势所趋。

现有保温材料中，聚氨酯泡沫与聚苯乙烯泡沫板施工工艺复杂(加外喷料后重量大、不宜翻修、泡沫板易脱落，造成不安全系数)、成本高、且不宜用于高温下，而且易燃、收缩、燃烧后即产生毒气；硅酸钙在含湿气状态下，易存在腐蚀性的氧化钙；玻璃纤维易吸收水分，不适于用于低温环境，也不适用于540℃以上的高温；矿物棉同样存在吸水性，不宜用于低温环境，只用于不存在水分的高温环境下；泡沫玻璃由于对热冲击敏感，不宜用于温度急剧变化的状态下。因此，对于开发新型高效保温材料存在着迫切的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型保温材料。本发明的保温材料具有保温效果优异、节能、成本低廉、使用方便、隔音等效果。可通过施涂直接应用于建筑物、管道、反应器、家庭用具、油罐车，达到保温效果。

根据本发明的第一个方面，本发明的保温材料包括：

氧化镁                                          1-10重量份

含硅材料                                        30-45重量份

粉煤灰空心微珠和/或粉煤灰飘浮物和/或蛭石粉      35-60重量份

珍珠岩                                          4-15重量份

云母粉                                          6-12重量份

粘结剂                                        3-10重量份。

在本发明的该方面的优选实施方案中，本发明的保温材料的各组分的用量为：

氧化镁                                        1-5重量份

含硅材料                                      37-43重量份

粉煤灰空心微珠和/或蛭石粉                     40-50重量份

珍珠岩粉                                      7-10重量份

云母粉                                        8-10重量份

粘结剂                                        3-7重量份。

根据本发明的该方面的更优选的实施方案，本发明的保温材料还包括：

植物蛋白胶                                    0.01-0.05重量份

改性纤维素                                    0.1-0.6重量份。

根据本发明的第二个方面，提供了一种保温材料，包括：

氧化镁                                        1-10重量份

二氧化硅                                      55-65重量份

粉煤灰空心微珠和/或粉煤灰飘浮物和/或蛭石粉    20-40重量份

珍珠岩                                        1.5-10重量份

粘结剂                                        3-9重量份

云母粉                                        6-15重量份。

更优选，该保温材料包括：

氧化镁                                        1-5重量份

二氧化硅                                      57-62重量份

粉煤灰空心微珠和/或粉煤灰飘浮物和/或蛭石粉    25-35重量份

珍珠岩                                        1.8-2.5重量份

粘结剂                                        3-7重量份

云母粉                                        7-12重量份。

还更优选，上述第二个方面的保温材料还包括：

植物蛋白胶                                    0.01-0.05重量份

改性纤维素                                    0.1-0.6重量份。

在以上各种情况中，含硅材料包括二氧化硅，硅酸盐，如硅酸钙，硅酸镁，以及以硅酸盐为主要成分的矿物，或它们的混合物。二氧化硅可以部分或全部用纳米二氧化硅材料，这样可以更加提高本发明的保温材料的保温性能。

上述各种固体材料的粒度应达到100目以上，例如100-4000目之间。其中氧化镁的粒度优选为800目以上，更优选为2000-3000目之间。含硅材料的粒度优选在800目以上，一般800-2000目。珍珠岩粉和蛭石粉的粒度一般在100目以上，例如500-1000目，或800-1000目。

其中粉煤灰飘浮物通过将粉煤灰用水悬浮，收集上层的飘浮物获得，或者通过将粉煤灰粉碎至2600目以上，例如2600-3500目之间来获得(例如用靶式气流粉碎机)，因此又称为超微粉煤灰。

粘结剂可以选自建筑材料常有的任何粘结剂，例如各种聚丙烯酸乳液，苯乙烯-丙烯酸乳液等，例如和优选使用购自北京东联化工有限公司的富弹性丙烯酸乳液如BA-206，BA-209，BA-210，BA-350。

植物蛋白胶是由植物中提取的精华，关于植物蛋白胶的制备，可以参阅同一申请人的中国专利申请98124834等。制备过程包括将植物榨汁去渣后，在25-30℃下恒温培养10-20天，得到培养液；将粮食研磨成粉料，进行水处理得到面筋，将上述培养液与面筋混合，搅拌均匀后，搅拌均匀后，在31-34℃的潮湿恒温中培养，5-10天后得到植物蛋白胶。外观为白色粘稠液体，粘度为(涂木25℃)45-80mpa.s。经国家建筑材料工业房建材料质量检验测试中心检测，中心编号(2003-B-W-1296)、(2003-B-W-1297)，将纯丙烯酸乳液中加入0.3‰的植物蛋白胶后，性能对比检测结果：

检验项目            纯丙乳液            纯丙乳液+植物蛋白胶

外观：              乳白色均匀无杂质    乳白色均匀无杂质

PH值：              6.0                  6.0

固体含量：          45％                 58％

粘度：              0.0075Pa.s           0.235Pa.s

压剪粘结强度(7d)：  8.43Mpa              16Mpa

压剪粘结耐水强度：  2.48Mpa              4.52Mpa

其粘结强度提高了31倍。

改性纤维素包括甲基纤维素醚，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素，羧甲基纤维素等，或它们的混合物。改性纤维素是以天然高分子材料为原料(例如棉绒)经例如用碱处理，再引入改性基团来获得。用于以水泥、石膏、石灰等为主要胶凝剂、加工生产建筑材料和装饰材料的添加剂。

本发明的另一个目的是提供上述保温材料的应用方法，包括将所有原料与基于所有原料重量(不包括水)的20-28％的水混合(优选在45-50℃下)，在混合的同时引入适量发泡剂，例如异丙烷，丁烷等(例如基于所有原料重量0.01-0.5％)，使得在物料中形成均匀的微泡(孔径约为800-1000目以上，约数微米，例如1-10微米)，然后将混合均匀的浆料施涂于所要保温的材料上。涂层厚度取决于所要施涂的具体物体。例如可以在外墙上施涂0.6-0.75cm，在内墙上可以施涂0.25-0.35cm，在油罐车、输油管道上可以施涂0.2-0.5cm，在反应器外壁上可以施涂0.1-0.5cm。施涂方法包括刮涂、辊涂、刷涂、旋涂等。

本发明的第一个方面的保温材料尤其适合于各种管道，如石油化工、钢铁行业的管道，例如输油管道，油罐车，反应器，容器，家庭用具如砂锅、烧开水的水壶、电饭锅等的保温。油罐车由于考虑到安全因素，通常在夏天装油量仅为其容积的50％，冬天装油量为60-80％，施涂本发明的保温材料之后，夏天装油量可提高到80％左右，冬天可提高到90％以上，同时可使油罐车的气体流失减少，淘汰冷却水，达到节能目的。

本发明第二个方面的保温材料尤其适合于用作各种建筑物的内外墙保温材料。以往的保温材料多在外墙做保温层。本发明采用内外墙涂层，既能阻止热量由墙体传导，又能阻止建筑物底层墙体对内的温度传导，在冬天可以保存室内的热能，如灯光，暖气等，可以节约烧暖气所需的能源，在夏天，可以保持室内的温度，减少空调或风扇的电能耗量。

在外墙施涂本发明的保温材料的情况下，在保温材料层上可以施涂含有天然彩色石粉的涂料，例如该涂料包括天然彩色石粉80-90重量份，高岭土0-12重量份，丙烯酸6-10重量份，植物蛋白胶0.01-0.06％和改性纤维素0.1-0.6％。涂层的厚度可以是0.5-4cm。彩色石粉选自翠绿石、竹绿石、伏牛黄石、满天红石、枣红石、雪花白石、墨黑石、牡丹红石、银玉灰石、朱红石、玉绿石、紫晶红石、菊花黄石、丹顶红石、珍珠黑石、宝石兰石、晚霞红石、豫红石、玫瑰石、汉白玉、红砂岩、石英砂、三星石、金红石、玉石等。它们的粒度例如可以是100-1000目，甚至更高，但通常为200-800目，例如200目，400目，800目等。

本发明的保温材料具有非常优异的保温性能。例如，取一螺纹钢30cm长，直径约4cm，在其两端用本发明的保温材料涂布0.4cm厚，长7-8cm，中间用火焰枪烧至800-900℃，涂布了本发明保温材料的两端能够保持环境温度。另外，在除了底部以外的周缘涂布本发明保温材料0.2-0.3cm厚的砂锅中装满水，用火加热，煮开大约花费5-6分钟，用同样大的火和同样大小的砂锅和水量，烧开需花费23-25分钟。另外，取两块具有相同厚度(约0.5cm)的铁板，其中一块涂有0.2cm厚的本发明保温材料，并排放置在火炉上，在无涂层的铁板上浇一定量的水，当水煮沸时，用手触摸另一块涂有本发明保温材料的铁板的涂层，仅稍微有点烫手。另外，将一纸茶杯涂布0.1mm厚的本发明保温材料，倒入100℃的开水，用温度计测量涂层的温度，结果为环境温度。

本发明保温材料采用国内丰富的无机矿产资源，生产出优质、高效的节能材料，此材料优点：整体硬度强，仅次于水泥，高于石膏，既防火、又保温、且隔音比普通材料高30％。国家规定将保温材料定为外墙保温，但阻止不了建筑物底层墙体对内的温度传导，影响室内的恒温，本发明保温材料施工措施可以采用内外墙节能工艺，外墙抹保温材料0.5-1.5厘米，优选约0.7厘米，内抹保温材料0.1-0.5厘米，优选约0.3厘米。将多种无机矿物保温材料与添加剂均化一体加水搅拌后，可把它作为腻子直接抹(可抹、可刮、可辊涂)于基面上，外层可做色彩丰富的石感漆，也可把保温材料加彩色石粉作为衬表合一、一次成形石感漆使用。既达到保温性能，又起到装饰效果。每平方米的重量为3-4公斤，而节能达到70-80％。

本发明保温材料具有质轻、施工方便、隔音、防火、成本低、工效高等优点，且附着性强，可牢固地附着于所涂布的表面上，不脱落，耐久性良好，除具有上述一般涂料的特点外，它符合环保要求。保温材料原用各种矿石，无污染，老化期长，在工业中采用良好的保温材料，有助于降低产品能耗，降低生产成本，具有很大的社会效益，是真正的绿色环保建材。

本发明保温材料的问世，旨在提高产品的保温效率和扩大产品的应用面，每平方米的价格为18-28元。在农民可承受的经济负担下，造福于广大人民群众，必将在各大城镇、乡村得到普及推广。

具体实施方式

以下通过实施例来进一步说明本发明。

实施例1

氧化镁                                5重量份

二氧化硅                              38重量份

粉煤灰空心微珠                        44重量份

珍珠岩粉                              8重量份

云母粉                                9重量份

粘结剂                                6重量份。

将所有原料与基于所有原料重量(不包括水)的25％的水在45-50℃下在120-160转/分下混合20-25分钟，在混合的同时引入适量发泡剂，使得在物料中形成均匀的微泡，使用时直接涂布于需要保温的表面上。该保温材料适合于各种管道，如石油化工、钢铁行业的管道，例如输油管道，油罐车，反应器，容器，家庭用具如砂锅、烧开水的水壶、电饭锅等的保温。

实施例2

氧化镁                                4重量份

二氧化硅                              40重量份

蛭石粉                                47重量份

珍珠岩粉                              10重量份

云母粉                                7重量份

粘结剂                                6重量份

植物蛋白胶                            0.06重量份

甲基纤维素醚                          0.4重量份

将所有原料与基于所有原料重量(不包括水)的25％的水在45-50℃下在120-160转/分下混合20-25分钟，在混合的同时引入适量发泡剂，使得在物料中形成均匀的微泡，使用时直接涂布于需要保温的表面上。该材料适合于各种管道，如石油化工、钢铁行业的管道，例如输油管道，油罐车，反应器，容器，家庭用具如砂锅、烧开水的水壶、电饭锅等的保温。

实施例3

氧化镁                                5重量份

二氧化硅                              40重量份

粉煤灰飘浮物                          48重量份

珍珠岩粉                              10重量份

云母粉                                7重量份

粘结剂                                6重量份

植物蛋白胶                            0.06重量份

甲基纤维素                            0.4重量份

将所有原料与基于所有原料重量(不包括水)的25％的水在45-50℃下在120-160转/分下混合20-25分钟，在混合的同时引入适量发泡剂，使得在物料中形成均匀的微泡，使用时直接涂布于需要保温的表面上。该材料适合于各种管道，如石油化工、钢铁行业的管道，例如输油管道，油罐车，反应器，容器，家庭用具如砂锅、烧开水的水壶、电饭锅等的保温。

实施例4

氧化镁                                5重量份

二氧化硅                              62重量份

粉煤灰飘浮物                          25重量份

珍珠岩                                8重量份

粘结剂                                6重量份

云母粉                                10重量份。

将所有原料与基于所有原料重量(不包括水)的25％的水在45-50℃下在120-160转/分下混合20-25分钟，在混合的同时引入适量发泡剂，使得在物料中形成均匀的微泡，使用时直接涂布于需要保温的表面上。该材料适合于用作各种建筑物的内外墙保温材料。

实施例5

氧化镁                                6重量份

二氧化硅                              57重量份

粉煤灰飘浮物                          30重量份

珍珠岩                                2.5重量份

粘结剂                                7重量份

云母粉                                8重量份

植物蛋白胶                            0.06重量份

甲基纤维素醚                          0.4重量份

将所有原料与基于所有原料重量(不包括水)的25％的水在45-50℃下在120-160转/分下混合20-25分钟，在混合的同时引入适量发泡剂，使得在物料中形成均匀的微泡，使用时直接涂布于需要保温的表面上。该材料适合于用作各种建筑物的内外墙保温材料。

实施例6

超微粉煤灰                           20重量份

氧化镁粉                             3重量份

二氧化硅                             15重量份

蛭石粉                               44重量份

珍珠岩粉                             17重量份

植物蛋白胶                           0.05重量份

甲基纤维素醚                         0.4重量份

将所有原料与基于所有原料重量(不包括水)的25％的水在45-50℃下在120-160转/分下混合20-25分钟，在混合的同时引入适量发泡剂，使得在物料中形成均匀的微泡，使用时直接涂布于需要保温的表面上。该材料适合于用作各种建筑物的内外墙保温材料。

根据纯丙乳液、纯丙乳液+植物蛋白胶对比测试结果(粘结强度提高了31倍)。根据物体粘结性越高，物料干燥以后，硬度越强的原理，为此发明者研究外墙保温，发明微孔发泡工艺，使物料产生微泡，形成微孔使其产生硬骨架，蛭石微粉与珍珠岩微粉是具有微孔、弹性物体，加入适量的植物蛋白胶与纤维素水浸泡后，从而达到具有韧性与硬性的良好的保温材料，达到阻温节能效果。将原料进行均化搅拌，添加25％的水在45-50℃下在120-160转/分下混合20-25分钟，使用时直接抹于需要保温的表面上，厚度为0.8-1.0厘米，内墙0.3-0.4厘米，成本在十元以下，订为经济型保温材料。该材料适合于用广大乡镇、农村各种建筑物的内外墙保温材料。

Claims (8)

1、一种保温材料，包括：

氧化镁                                        1-10重量份

含硅材料                                      30-45重量份

粉煤灰空心微珠和/或粉煤灰飘浮物和/或蛭石粉    35-60重量份

珍珠岩粉                                      4-15重量份

云母粉                                        6-12重量份

粘结剂                                        3-10重量份

植物蛋白胶                                    0.01-0.05重量份

改性纤维素                                    0.1-0.6重量份；

所述含硅材料选自二氧化硅，硅酸盐和含硅酸盐的矿物中的任一种或一种以上；所述的粉煤灰飘浮物通过将粉煤灰用水悬浮，收集上层的飘浮物获得，或者通过将粉煤灰粉碎至2600目以上来获得。

2、根据权利要求1的保温材料，其中各组分的用量为：

氧化镁                                        1-5重量份

含硅材料                                      37-43重量份

粉煤灰空心微珠                                40-50重量份

珍珠岩粉                                      7-10重量份

云母粉                                        8-10重量份

粘结剂                                        3-7重量份

植物蛋白胶                                    0.01-0.05重量份

改性纤维素                                    0.1-0.6重量份。

3、根据权利要求1或2的保温材料，其中所述改性纤维素是甲基纤维素醚。

4、权利要求1-2的任一项的保温材料的应用方法，包括将所有原料与原料重量的20-28％的水混合，在混合的同时引入适量发泡剂，使得在物料中形成均匀的微泡，然后将混合均匀的浆料施涂于所要保温的材料上。

5、权利要求1-2的任一项的保温材料在石油化工、钢铁行业的管道保温中的用途。

6、按照权利要求5的用途，其特征是在输油管道、油罐车、反应器、容器、水壶或电饭锅中的保温的用途。

7、一种保温材料，包括：

氧化镁                                        1-10重量份

含硅材料                                      55-65重量份

粉煤灰空心微珠和/或粉煤灰飘浮物和/或蛭石粉    20-40重量份

珍珠岩粉                                      1.5-10重量份

粘结剂                                        3-9重量份

云母粉                                        6-15重量份

植物蛋白胶                                    0.01-0.05重量份

改性纤维素                                    0.1-0.6重量份；

所述含硅材料选自二氧化硅，硅酸盐和含硅酸盐的矿物中的任一种或一种以上；所述的粉煤灰飘浮物通过将粉煤灰用水悬浮，收集上层的飘浮物获得，或者通过将粉煤灰粉碎至2600目以上来获得。

8、根据权利要求7的保温材料，其中各组分的用量为：

氧化镁                                        1-5重量份

含硅材料                                      57-62重量份

粉煤灰空心微珠和/或粉煤灰飘浮物               25-35重量份

珍珠岩粉                                      1.8-2.5重量份

粘结剂                                        3-7重量份

云母粉                                        7-12重量份

植物蛋白胶                                    0.01-0.05重量份

改性纤维素                                    0.1-0.6重量份。