專利名稱：一種聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑及其制備方法
技術領域：
本發明屬于建筑節能工程中有機一無機復合保溫材料技術領域，具體涉及一種聚
苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑及其制備方法。
背景技術：
在建筑節能中，外墻和屋面保溫是建筑節能的主體。目前，常用的外墻和屋面保溫 材料主要有無機保溫材料，如玻化微珠保溫材料、膨脹珍珠巖保溫材料、膨脹蛭石保溫材 料和多孔混凝土等；有機保溫材料，如發泡聚苯乙烯保溫板、擠塑聚苯乙烯保溫板、發泡聚 氨酯等；有機一無機復合保溫材料如水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保溫材料。
上述保溫材料中，無機保溫材料耐久性好，但其吸水率大，吸水后導熱系數急劇降 低；有機保溫材料如聚苯乙烯保溫板保溫性能良好，但不適合外形不規則的建筑部位保溫， 尤其是基層與保溫板之間粘結性差，在使用過程中易脫落，發泡聚氨酯則成本高，施工復 雜；而水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保溫材料是以原生或再生聚苯乙烯泡沫顆粒作為保溫骨 料，并加入適量粘結劑，按適當比例混合配制而成，由于采用現場成型，在施工過程中可以 不受建筑外形的約束，施工整體性好，固化后的保溫材料不存在接縫，既避免了接縫造成的 熱橋，又防止了保溫板接縫不當造成的易開裂的弊病，同時可以采用回收的廢舊聚苯乙烯 泡沫塑料為原料，成本低，并有利于環境保護，此外實現了外墻外保溫無空腔體系做法，杜 絕了風壓特別是負風壓對高層建筑保溫層的破壞。基于這些優點，水泥聚苯乙烯泡沫顆粒 保溫材料在我國外墻與屋面節能工程中應用較為廣泛。然而，水泥聚苯乙烯泡沫顆粒保溫 材料在實際應用中也發現不少問題，主要表現為聚苯乙烯泡沫顆粒屬于有機高分子材料， 與無機膠凝材料的密度差異大，拌和時發泡聚苯乙烯顆粒易上浮，保溫材料施工性能差，更 為嚴重的是聚苯乙烯泡沫顆粒與無機膠凝材料相容性差，聚苯乙烯泡沫顆粒與無機膠凝材 料之間粘結不好，導致保溫材料強度低，并與基層的粘結性差，應用于外墻保溫系統時，容 易出現空鼓、脫落等問題，從而影響了聚苯乙烯泡沫顆粒保溫砂漿的應用，以致在部分城市 被禁止使用。 為解決水泥聚苯乙烯泡沫顆粒保溫材料存在的上述問題，一些研究采用有機表面 處理劑如偶聯劑、高分子粘結劑等對聚苯乙烯泡沫顆粒表面進行處理，使其表面由憎水性 變為親水性，從而改善聚苯乙烯泡沫顆粒與無機膠凝材料的相容性。采用這些方法對于解 決水泥聚苯乙烯泡沫顆粒保溫材料存在的問題雖有一定效果，但由于有機表面處理劑價格 高，導致處理的聚苯乙烯泡沫顆粒成本大大增加，難以實現工業化應用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種成本低的聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑及其制 備方法，該方法制備的聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑對聚苯乙烯泡沫顆粒進行處理 后，所制備的水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保溫材料稠度增大、分層度減小，施工性能得到良 好改善，抗壓強度和粘結強度明顯增大。
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為了實現上述目的，本發明的技術方案是一種聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理 劑，其特征是它由水玻璃、改性劑和水組成，各原料的質量配比為水玻璃100份，改性劑 0. 5 2. 5份，水50 100份。 所述的水玻璃為鈉水玻璃，模數為2. 3 3. 3，密度為1. 30 1. 50g/cm3。
所述的改性劑為四硼酸鈉、四硼酸鉀、磷酸氫二鈉、磷酸三鉀、磷酸三鈉中的任意 一種或任意二種以上(含任意二種)的混合物，任意二種以上(含任意二種)混合時為任 意配比。 上述一種聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑的制備方法，其特征是它包括步驟如 下 1)按各原料的質量配比為水玻璃100份，改性劑0. 5 2. 5份，水50 100份，
選取水玻璃、改性劑和水原料，備用； 2)改性劑溶液的配制將改性劑加入到相當于改性劑質量份數8 20倍的溫度 為70 9(TC的水中(所述水為總水量中的一部分)，并持續攪拌直至改性劑完全溶解，即 得到改性劑溶液，備用； 3)將水玻璃溶于剩下的水中，攪拌均勻，得到水玻璃稀釋溶液； 4)將改性劑溶液加入水玻璃稀釋溶液中，不斷攪拌直到溶液中無團塊物、溶液變
透明為止，即得到聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑。 本發明提供的聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑對聚苯乙烯泡沫顆粒表面進行 處理，能顯著改善聚苯乙烯泡沫顆粒與無機膠凝材料的相容性，減小聚苯乙烯泡沫顆粒與 無機膠凝材料密度差，有效改善水泥聚苯乙烯泡沫顆粒保溫砂漿的施工性能，提高保溫砂 漿與基層的粘結性和保溫砂漿抗壓強度，可避免水泥聚苯乙烯泡沫顆粒保溫材料在外墻保 溫系統應用時出現空鼓、脫落等問題。
本發明的有益效果如下 1)本發明提供的聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑對聚苯乙烯泡沫顆粒進行處 理后，所制備的水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保溫材料稠度增大、分層度減小，施工性能得到 良好改善，抗壓強度和粘結強度明顯增大。 2)本發明提供的聚苯乙烯泡沫顆粒表面處理劑原料來源豐富，成本低廉，使用簡 單，對保溫材料綜合成本增加很少，適合于工業化大規模推廣應用。
具體實施例方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的
內容不僅僅局限于下面的實施例。
實施例1 : 將2. 5份四硼酸鈉溶解在25份8(TC水中，得到四硼酸鈉溶液(即改性劑溶液)； 稱取鈉水玻璃溶液(模數2.8，密度1.40g/cm"100份(質量份，下同)，用25份水稀釋，得 到稀釋的水玻璃溶液(或稱水玻璃稀釋溶液)；在常溫下將四硼酸鈉溶液加入到水玻璃溶 液中并攪拌至混合溶液變得透明，即得到聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑。
將12份聚苯乙烯泡沫顆粒加入到攪拌鍋內，慢速攪拌。稱取10份上述制備的聚苯 乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑，均勻噴涂到聚苯乙烯泡沫顆粒表面，然后加入200份水泥、2份可分散膠粉MP2050U份羥乙基纖維素醚MH100001P6以及1份三葉型聚丙烯纖維進行 混合得到干混料，最后將干混料與135份的水拌合配制成水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保溫 材料，性能測試結果表明該保溫材料稠度為80mm，分層度為15mm，28d抗壓強度為1. 5MPa， 28d拉伸粘結強度為0. 12MPa。 對比試驗取未處理聚苯乙烯泡沫顆粒12份，與200份水泥、2份可分散膠粉 MP2050、 1份羥乙基纖維素醚MH100001P6以及1份三葉型聚丙烯纖維進行混合得到干混料， 然后將干混料與135份的水拌合配制成水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保溫材料，性能測試結 果表明該保溫材料稠度為74mm，分層度為24mm， 28d抗壓強度為1. 2MPa， 28d拉伸粘結強度 為0. 07MPa。 上述實施例與對比試驗相比，可以明顯發現采用實施例中的聚苯乙烯泡沫顆粒 無機表面處理劑對聚苯乙烯泡沫顆粒進行處理后，所制備的水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保 溫材料稠度增大、分層度減小，施工性能得到良好改善，抗壓強度和粘結強度明顯增大，可 有效避免水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保溫材料在外墻保溫系統應用時出現空鼓、脫落等問 題。
實施例2 : 將1份四硼酸鈉、1. 5份四硼酸鉀分別溶解在25份、85t:的水中，得到復合改性劑 溶液。稱取鈉水玻璃溶液(模數2.5，密度1.36g/cm"100份，用25份自來水稀釋，得到稀 釋的水玻璃溶液。在常溫下將復合改性劑溶液加入到水玻璃溶液中并攪拌至混合溶液變得 透明，即得到聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑。 將12份聚苯乙烯泡沫顆粒加入到攪拌鍋內，慢速攪拌。稱取10份上述制備的聚苯 乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑，均勻噴涂到聚苯乙烯泡沫顆粒表面，然后加入200份水泥、 2份可分散膠粉MP2050、1份羥乙基纖維素醚MH100001P6以及1份三葉型聚丙烯纖維進行 混合得到干混料，最后將干混料與135份的水拌合配制成水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保溫 材料，性能測試結果表明該保溫材料稠度為82mm，分層度為13mm， 28d抗壓強度1. 6MPa， 28d 拉伸粘結強度O. 15MPa。 上述實施例與對比試驗相比，可以明顯發現采用實施例中的聚苯乙烯泡沫顆粒 無機表面處理劑對聚苯乙烯泡沫顆粒進行處理后，所制備的水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保 溫材料稠度增大、分層度減小，施工性能得到良好改善，抗壓強度和粘結強度明顯增大，可 有效避免水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保溫材料在外墻保溫系統應用時出現空鼓、脫落等問 題。
實施例3 : 將2份磷酸氫二鈉溶解在20份、75t:的熱水中，得到磷酸氫二鈉溶液。稱取鈉水 玻璃溶液(模數3. O，密度1. 45g/cm3) 100份(質量份，下同)，用40份自來水稀釋，得到稀 釋的水玻璃溶液。在常溫下將磷酸氫二鈉溶液加入到水玻璃溶液中并攪拌至混合溶液變得 透明，即得到聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑。 將12份聚苯乙烯泡沫顆粒加入到攪拌鍋內，慢速攪拌。稱取10份上述制備的聚苯 乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑，均勻噴涂到聚苯乙烯泡沫顆粒表面，然后加入200份水泥、 2份可分散膠粉MP2050、1份羥乙基纖維素醚MH100001P6以及1份三葉型聚丙烯纖維進行 混合得到干混料，最后將干混料與135份的水拌合配制成水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保溫
5材料，性能測試結果表明該保溫材料稠度為80mm，分層度為12mm， 28d抗壓強度1. 5MPa， 28d 拉伸粘結強度O. llMPa。 上述實施例與對比試驗相比，可以明顯發現采用實施例中的聚苯乙烯泡沫顆粒 無機表面處理劑對聚苯乙烯泡沫顆粒進行處理后，所制備的水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保 溫材料稠度增大、分層度減小，施工性能得到良好改善，抗壓強度和粘結強度明顯增大，可 有效避免水泥聚苯乙烯泡沫顆粒復合保溫材料在外墻保溫系統應用時出現空鼓、脫落等問 題。
實施例4 : —種聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑的制備方法，包括的步驟如下 1)按各原料的質量配比為鈉水玻璃(模數3. 3，密度密度1. 50g/cm3) 100份，磷
酸三鉀1份、磷酸三鈉1. 5份，水100份，選取水玻璃、磷酸三鉀、磷酸三鈉以及水，備用。 2)改性劑溶液的配制將1份磷酸三鉀、1. 5份磷酸三鈉分別加入到50份的70°C
水中，并持續攪拌直至磷酸三鉀、磷酸三鈉完全溶解，即得到改性劑溶液，備用。 3)將100份水玻璃溶于剩余的50份水中，攪拌均勻得到水玻璃稀釋溶液。 4)將已配制的改性劑溶液加入到水玻璃稀釋溶液中，不斷攪拌直到溶液中無團塊
物、溶液變透明為止，即得到聚苯乙烯泡沫顆粒表面處理劑。
實施例5 : —種聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑的制備方法，包括的步驟如下 1)按各原料的質量配比為水玻璃(模數2. 3，密度密度1. 30g/cm3) 100份，四硼
酸鈉0. 5份，水50份，選取水玻璃、四硼酸鈉以及水，備用。 2)改性劑溶液的配制將0. 5份四硼酸鈉加入到10份、9(TC的水中，并持續攪拌
直至完全溶解，即得到四硼酸鈉溶液(即改性劑溶液)，備用。 3)將100份水玻璃溶于剩余40份水中，攪拌均勻得到水玻璃稀釋溶液。 4)將已配制的四硼酸鈉溶液加入到水玻璃稀釋溶液中，不斷攪拌直到溶液中無團
塊物、溶液變透明為止，即得到聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑。 本發明所列舉的各原料，以及本發明各原料的上下限、區間取值，都能實現本發 明，在此不一一列舉實施例。
權利要求
一種聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑，其特征是它由水玻璃、改性劑和水組成，各原料的質量配比為水玻璃100份，改性劑0.5～2.5份，水50～100份。
2. 根據權利要求1所述的一種聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑，其特征在于所述 的水玻璃為鈉水玻璃，模數為2. 3 3. 3，密度為1. 30 1. 50g/cm3。
3. 根據權利要求1所述的一種聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑，其特征在于所述 的改性劑為四硼酸鈉、四硼酸鉀、磷酸氫二鈉、磷酸三鉀、磷酸三鈉中的任意一種或任意二 種以上的混合物，任意二種以上混合時為任意配比。
4. 如權利要求1所述的一種聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑的制備方法，其特征是 它包括步驟如下1) 按各原料的質量配比為水玻璃100份，改性劑0. 5 2. 5份，水50 100份，選取 水玻璃、改性劑和水原料，備用；2) 改性劑溶液的配制將改性劑加入到相當于改性劑質量份數8 20倍的溫度為 70 9(TC的水中，并持續攪拌直至改性劑完全溶解，即得到改性劑溶液，備用；3) 將水玻璃溶于剩下的水中，攪拌均勻，得到水玻璃稀釋溶液；4) 將改性劑溶液加入水玻璃稀釋溶液中，不斷攪拌直到溶液中無團塊物、溶液變透明 為止，即得到聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑。
全文摘要
本發明涉及一種聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑及其制備方法。一種聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑，其特征是它由水玻璃、改性劑和水組成，各原料的質量配比為水玻璃100份，改性劑0.5～2.5份，水50～100份。本發明的聚苯乙烯泡沫顆粒無機表面處理劑成本低廉，采用該表面處理劑處理的聚苯乙烯泡沫顆粒與無機膠凝材料相容性好，可以減小聚苯乙烯泡沫顆粒與無機膠凝材料密度差，處理后的聚苯乙烯泡沫顆粒配制的水泥聚苯乙烯泡沫顆粒保溫砂漿施工性好，不會出現發泡聚苯乙烯顆粒上浮的現象，保溫砂漿與基層的粘結強度大，抗壓強度高。
文檔編號C04B16/08GK101786817SQ201010028919
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月5日 優先權日2010年1月5日
發明者余劍英, 況棟梁, 張恒龍, 李志超, 秦靚, 胡亮, 許星鑫, 黃永方 申請人:武漢理工大學