一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是：由粉煤灰、堿激發劑、穩泡劑等組合物混合后加入發泡劑攪拌均勻入模，靜置養護后切割成型，所述粉煤灰、堿激發劑、穩泡劑等組分及質量比：粉煤灰90.0～120.0份、水玻璃45.0～85.0份、氧化鈣2.0～8.0份、甲基纖維素5.0～10.0份、硬脂酸鈣1.0～2.0份、聚丙烯纖維0.5～2.0份、減水劑1.0～3.0份、硅油0.9～2.4份、發泡劑1?5.0～25.0份；本發明以工業廢物粉煤灰為主要原材料，其材料不僅低碳經濟、節能減排，又防火保溫、質輕高強；與傳統材料相比成本低、抗壓強度高、孔結構好、吸水率小等優點，避免堿激發高嶺土多孔材料成本高、能耗大；避免普硅水泥發泡材料開裂、吸水率高；本發明可以廣泛應用于墻體保溫、吊頂裝飾及防火隔離帶。
【專利說明】一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑保溫【技術領域】，可用于一般建筑物的墻體保溫，建筑設計形成保溫、隔熱、防火、隔音結構體系。
【背景技術】
[0002]隨著我國城鎮化進程的不斷加快，建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提高，建筑能耗逐年增加，“十二五”期間我國建筑領域節能目標是8.5億千瓦時，約為30萬噸標準煤。目前，我國每年新增建筑面積近20億平方米，其中80%以上為高能耗建筑；既有建筑近400億平方米，95%以上是高能耗建筑；單位建筑面積能耗是發達國家的2至3倍以上。建筑物圍護結構保溫隔熱技術在建筑節能中非常重要。以北京市采暖居住建筑為例，圍護結構熱損失占77%。因此，利用建筑保溫材料，通過改善圍護結構的熱工性能，減少熱(冷)損失，降低采暖、制冷系統能耗，是達到節能目的的重要途徑。
[0003]據調查，目前建筑保溫材料主要有以下幾種，各有不同的優缺點:
[0004](I)有機保溫材料:典型代表為聚苯乙烯泡沫保溫板(XPS)，市場占有量逐漸減少，其主要優點是表觀密度小，導熱 系數小隔音效果好，但是熱穩定性差，易燃且釋放有毒氣體，如央視大火、上海大火等事故都與易燃保溫材料有關。
[0005](2)無機保溫材料:典型代表為巖棉或發泡水泥保溫材料，市場占有率較小，主要優點無毒無害，防火性能好，耐候性好，價格便宜，但是導熱系數高，保溫效果差，吸水率高，質量重,不易施工。
[0006](3)改性保溫材料:典型代表改性酚醛或硬泡聚氨酯，市場占有率逐年增加，主要優點是密度小，導熱系數小，吸水率小，防火性能略有改善，但熱穩定性較差，燃燒試驗體積變形甚至產生熔滴，易釋放有毒氣體(CO)，不利推廣。
[0007]建筑墻體保溫節能要考慮防火的要求。京公消[2011]65號文件要求民用建筑外保溫材料防火性能達到A級，住建委[2012]391號文件要求北京市老舊小區綜合改造工程外墻保溫材料使用燃燒性能為A級以及復合A級外墻保溫材料。因此，傳統的墻體保溫材料都不能滿足防火和節能的雙重要求。隨著更高建筑節能標準的推進，研發新型的保溫材料勢在必行。經檢索，專利201110132112.9介紹了樹脂密封材料或金屬箔包覆充入干燥空氣的無機泡沫材料型材，但是材料的整體耐候性能差，而且包覆層與內部材料的彈性模量不一樣導致脫落、開裂，樹脂與金屬箔成本高、能耗大，產品不宜大量推廣。專利201110188540.3介紹了有機芯材外包覆一層無機材料改善有機材料防火性能，但是有機材料與無機材料彈性模相差較大造成界面分裂、脫落等現象，有機材料易老化，無機層容易開裂、氣泡不均等問題使得產線工藝復雜。專利201110063191.2介紹了改性聚苯顆粒保溫材料，雖然保溫性能較無機保溫材料有所改善，但產品的阻燃等級為BI級，燃燒試驗仍易產生毒煙，同時還暴露出吸水率大，耐候性差等問題。
[0008]另一方面，我國是個產煤大國，以煤炭為電力生產的基本燃料，2003年以來煤為燃料的火力發電占82.81%，電力工業的發展直接導致粉煤灰排放量的急劇增加，據統計2011年粉煤灰堆存量8億多噸，給我國的國民經濟建沒及生態環境造成巨大壓力。建筑能源消耗巨大是一個世界性難題，工業廢物綜合利用也是棘手問題，而綠色低碳的節能材料是解決這兩大課題的關鍵點。因此，應該從用工業廢棄物為主要原料，生產保溫效果好、防火性能佳的綠色低碳建筑保溫材料，具有重大的社會效益和經濟效益。
【發明內容】
[0009]本發明的日的旨在克服現有技術的不足，提供一種以粉煤灰為主要原料的新型輕質多孔保溫材料及制備方法， 從而提供一種既符合廢棄利用、節能減排，綠色低碳，又符合防火性好、導熱系數低、吸水率低、耐候性好的保溫材料，而且其施工工藝簡單、生產效率高、成本低。
[0010]本發明的內容是:一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是:由粉煤灰、堿激發劑、穩泡劑、減水劑等組合物混合均勻后加入發泡劑高速攪拌數秒后注入模具，最后轉移特殊環境中靜置養護18~24h后脫模，切割成所需尺寸的保溫材料。所述粉煤灰、復合激發劑、穩泡劑、發泡劑等組合物的組分及質量比:粉煤灰90.0~120.0份、水玻璃45.0~85.0份、氧化鈣2.0~8.0份、甲基纖維素5.0~10.0份、硬脂酸鈣1.0~2.0份、聚丙烯纖維0.5~2.0份、奈系減水劑1.0~3.0份、硅油0.9~2.4份、發泡劑15.0~25.0 份。
[0011]本
【發明內容】
中:所述的一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是:所述粉煤灰為F類I級或者II級粉煤灰，其中Si/Al > 2.4。
[0012]本
【發明內容】
中:所述的一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是:所述的堿激發劑是1.6~2.4模數鈉水玻璃，并且經過24h陳化增加低聚物的數量。
[0013]本
【發明內容】
中:所述的一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是:所述發泡劑為工業級過氧化氫溶液，經過復配濃度調整為7~15%。
[0014]本
【發明內容】
中:所述的一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是:所述減水劑為萘系高效減水劑，取1.0~3.0份摻入到粉料中均勻混合。
[0015]本
【發明內容】
中:所述的一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征在于:攪拌及澆筑過程的溫度控制在20~35°C為宜，成型后養護溫度控制在30~40°C，相對濕度控制在> 50%。
[0016]本
【發明內容】
中:一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是包括以下幾個步驟:
[0017]a、根據所購雙氧水濃度，加水調整濃度至7~15%備用；
[0018]b、根據所購水玻璃模數，利用氫氧化鈉或者鹽酸調整水玻璃模數至1.6~2.4，均化24h備用；
[0019]C、粉狀組分按照一定比例混合均勻待用；
[0020]d、施工工藝:將配料中均化后粉狀物質先投入攪拌機，然后加入堿激發劑快速攪拌120~300s，其攪拌速度為200~300r/min，120~300s后加入?%~15%雙氧水溶液再快速攪拌30~60s，最后快速將混合漿體澆注模具中，其中漿體注模深度為模具高度的1/5，將模具轉移到溫度為30~40°C，相對濕度> 50%的環境中靜置發泡；
[0021]e、靜置發泡約18~20h即可脫模切割成規則尺寸，轉移到濕度> 50%溫度20~25°C的環境養護28d后測試其性能，其基本指標符合如下要求:導熱系數0.050~0.055W/(m.K)之間，阻燃等級A級，容重在170~220kg/m3，抗壓強度≥0.16MPa。
[0022]與現有技術相比，本發明具有下列特點和有益效果:
[0023](I)本發明使用的原材料主要為電力工業廢物粉煤灰，廢棄利用，經濟環保，符合低碳減排的國情；
[0024](2)本發明制備粉煤灰輕質多孔材料，其孔徑細小、孔型圓、閉孔率高，在同容重條件下與現有技術制備的多孔無機保溫材料相比具有高較抗壓強度、優良的防水性能、導熱系數小、工藝簡單、周期短、可復制性強、實用性強；
[0025](3)本發明制備粉煤灰輕質多孔材料可粘貼、可干掛，適用范圍廣，可應用于工業與民建建筑的墻體保溫、分戶隔墻、吊頂、屋面、頂棚等非承重保溫或者裝飾結構。
【具體實施方式】
[0026]下面給予實施例擬以對本發明進一步說明，但不能理解為是對本發明保護范圍的限制，該領域技術人員對上述發明作出一些非本質的改進和調整，仍屬于本發明的保護范圍。
[0027]實施例1:
[0028]一種粉煤灰輕質多孔保溫材料主要是由I級或II粉煤灰、鈉水玻璃、硬脂酸鈣等組合物混合均勻后加入發泡劑 高速攪拌30~60s后注入模具，最后轉移特殊環境中靜置養護18~24h后脫模，切割成所需尺寸的保溫材料。所述粉煤灰、鈉水玻璃、硬脂酸鈣、發泡劑等組合物的組分及質量比:粉煤灰110.0份、水玻璃70.0份、氧化鈣8.0份、甲基纖維素
5.0份、硬脂酸鈣2.0份、聚丙烯纖維1.0份、奈系減水劑3.0份、硅油2.4份、發泡劑20.0份。
[0029]澆注完靜置18~20h后脫模，所得輕質多孔保溫材料，其基本指標如下:容重為170kg/m3，抗壓強度為0.20MPa,導熱系數為0.050ff/(m.K)，阻燃等級為A級。
[0030]實施例2:
[0031]一種粉煤灰輕質多孔保溫材料主要是由I級或II粉煤灰、鈉水玻璃、硬脂酸鈣等組合物混合均勻后加入發泡劑高速攪拌30~60s后注入模具，最后轉移特殊環境中靜置養護20~24h后脫模，切割成所需尺寸的保溫材料。所述粉煤灰、鈉水玻璃、硬脂酸鈣、發泡劑等組合物的組分及質量比:粉煤灰105.0份、水玻璃60.0份、硬脂酸鈣2.0份、聚丙烯纖維1.0份、奈系減水劑1.5份、硅油1.5份、發泡劑15.0份。
[0032]澆注完靜置20~24h后脫模，所得輕質多孔保溫材料，其基本指標如下:容重為200kg/m3，抗壓強度為0.28MPa，導熱系數為0.055ff/(m.K)，阻燃等級為A級。
[0033]實施例3:
[0034]一種粉煤灰輕質多孔保溫材料主要是由I級或II粉煤灰、鈉水玻璃、硬脂酸鈣等組合物混合均勻后加入發泡劑高速攪拌30~60s后注入模具，最后轉移特殊環境中靜置養護18~24h后脫模，切割成所需尺寸的保溫材料。所述粉煤灰、鈉水玻璃、硬脂酸鈣、發泡劑等組合物的組分及質量比:粉煤灰120.0份、水玻璃80.0份、氧化鈣6.0份、硬脂酸鈣1.5份、聚丙烯纖維2.0份、奈系減水劑3.0份、硅油2.4份、發泡劑22.0份。
[0035]澆注完靜置18~20h后脫模，所得輕質多孔保溫材料，其基本指標如下:容重為190kg/m3，抗壓強度為0.22MPa，導熱系數為0.053ff/(m.K)，阻燃等級為A級。
[0036]實施例4:
[0037]—種粉煤灰輕質多孔保溫材料主要是由I級或II粉煤灰、鈉水玻璃、硬脂酸鈣等組合物混合均勻后加入發泡劑高速攪拌30~60s后注入模具，最后轉移特殊環境中靜置養護18~24h后脫模，切割成所需尺寸的保溫材料。所述粉煤灰、鈉水玻璃、硬脂酸鈣、發泡劑等組合物的組分及質量比:粉煤灰110.0份、水玻璃72.0份、硬脂酸鈣1.3份、聚丙烯纖維1.3份、硅油2.0份、發泡劑18.5份。
[0038]澆注完靜置約20h后脫模，所得輕質多孔保溫材料，其基本指標如下:容重為175kg/m3，抗壓強度為0.17MPa，導熱系數為0.055ff/(m.K)，阻燃等級為A級。
[0039]上述實施例中:所采用的各原料均為市售產品。
[0040]上述實施例中:所采用的百分比中，未特殊注明的，均為重量百分比例，所述重量份均可以用克或者千克。
[0041]上述實施例中:各步驟中的工藝參數和各組分用量等為范圍的，任一點均可適用。
[0042]上述
【發明內容】
及上述實施例中未具體敘述的技術內容同現有技術。
[0043]本發明不限于上 述實施例，本
【發明內容】
所述均可以實施并且效果與描述一樣。
【權利要求】
1.一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是:由粉煤灰、堿激發劑、穩泡齊?、減水劑等組合物混合均勻后加入發泡劑高速攪拌數秒后注入模具，最后轉移特殊環境中靜置養護18~24h后脫模，切割成所需尺寸的保溫材料。所述粉煤灰、復合激發劑、穩泡劑、發泡劑等組合物的組分及質量比:粉煤灰90.0~120.0份、水玻璃45.0~85.0份、氧化鈣2.0~8.0份、甲基纖維素5.0~10.0份、硬脂酸鈣1.0~2.0份、聚丙烯纖維0.5~2.0份、奈系減水劑1.0~3.0份、硅油0.9~2.4份、發泡劑15.0~25.0份。
2.根據權利要求1所述的一種粉煤灰輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是:所述粉煤灰為F類I級或者II級粉煤灰，其中Si/Al > 2.4。
3.根據權利要求1所述的一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是:所述的堿激發劑是1.6~2.4模數鈉水玻璃，并且經過24h陳化增加低聚物的數量。
4.根據權利要求1所述的一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是:所述發泡劑為工業級過氧化氫溶液，經過復配濃度調整為7~15%。
5.根據權利要求1所述的一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是:所述減水劑為萘系高效減水劑，取1.0~3.0份摻入到粉料中均勻混合。
6.根據權利要求1所述的一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征在于:攪拌及澆筑過程的溫度控制在20~35°C為宜，成型后養護溫度控制在30~40°C，相對濕度控制在> 50%。
7.常溫常壓下一種新型輕質多孔保溫材料及其制備方法，其特征是包括以下幾個步驟: a、根據所購雙氧水濃度，加水調整濃度至7~15%備用； b、根據所購水玻璃模數，利用氫氧化鈉或者鹽酸調整水玻璃模數至1.6~2.4，均化24h備用； C、粉狀組分按照一定比例混合均勻待用； d、施工工藝:將配料中均化后粉狀物質先投入攪拌機，然后加入堿激發劑快速攪拌120~300s，其攪拌速度為200~300r/min，120~300s后加入7~15%雙氧水溶液再快速攪拌30~60s，最后快速將混合漿體澆注模具中，其中漿體注模深度為模具高度的1/5，將模具轉移到溫度為30~40°C，相對濕度> 50%的環境中靜置發泡； e、靜置發泡約18~24h即可脫模切割成規則尺寸，轉移到濕度>50%溫度20~25°C的環境養護28d后測試其性能，其基本指標符合如下要求:導熱系數0.050~0.055W/(m.K)之間，阻燃等級A級，容重在170~220kg/m3，抗壓強度≥0.16MPa。
【文檔編號】C04B28/26GK103664122SQ201210350756
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月20日 優先權日:2012年9月20日
【發明者】李立輝, 任富建, 李路明, 李建平 申請人:北京建工新型建材有限責任公司