一种防水、不燃的粉煤灰/偏高岭土基保温板的制备方法技术

本发明专利技术属于建筑保温材料领域，具体涉及一种防水、不燃的粉煤灰/偏高岭土基保温板的生产方法，根据本发明专利技术的制备方法选用的骨料为偏高岭土和粉煤灰，碱激发剂激发聚合，使得地聚物的水化反应效率大大提高，发泡剂为铝粉，在碱性环境下分解速率和产泡量大大提高，从而节约成本，经济效率高。选用的聚苯乙烯材料本身的密度、保温系数和防水效果极好。另外反应条件相对温和，反应容易控制，操作简单，整个工艺流程符合绿色生产的要求。制备的保温材料质量轻，强度高，保温好、防水优、不燃。

Preparation method of waterproof and non burning fly ash / kaolin based thermal insulation board

The invention belongs to the field of building insulation materials, particularly relates to a method for producing a waterproof and non combustion fly ash / metakaolin based insulation board, selected according to the preparation method of the invention is the aggregate of metakaolin and fly ash, alkali activated polymerization, the hydration reaction efficiency of the polymer is improved greatly. Foam aluminum powder, the rate of decomposition in alkaline environment and global production is greatly increased, thereby saving cost, high economic efficiency. The density, thermal insulation coefficient and waterproof effect of the selected polystyrene material are excellent. In addition, the reaction conditions are relatively mild, the reaction is easy to control, the operation is simple, and the whole process meets the requirements of green production. The prepared insulating material has the advantages of light weight, high strength, good heat preservation, excellent waterproof and non burning.

【技术实现步骤摘要】
一种防水、不燃的粉煤灰/偏高岭土基保温板的制备方法
本专利技术属于建筑保温材料领域，具体涉及一种防水、不燃的粉煤灰/偏高岭土基保温板的生产方法。
技术介绍
近年来，大量的基础建设和建筑工程在全国范围内陆续出现，客观上要求我国的建筑行业要紧跟技术的步伐，不断完善，向着高效率、高性能、可持续发展方向跨越。但传统水泥在生产过程中，资源和能耗很大，而且强度也偏低。水泥行业消耗了大量有限而不能再生的能源和矿产资源，带来了能源和资源紧缺的瓶颈问题，并且强度低及环境污染严重是传统水泥显著的缺点。随着我国墙体改革和建筑节能政策的实施，现代建筑中要求使用的材料不仅具有高强、保温、隔热，而且还需要轻质、利废、节能等性能。地质聚合物作为一种新型的建筑材料，同时具备上述性能，将在建筑节能中得到广泛的应用。而地聚物这一概念最早是由法国科学家J.Davidovits于1978年提出的，其团队早期的研究解释了矿物高分子材料聚合机理的地聚反应理论。在此基础上，化学家、材料学家和工程学家们已经将碱激发的地质聚合物拓宽到建筑领域，主要用于建筑的外墙保温系统中。在中国专利技术专利CN102936117B中公开了以地聚物为主要骨料，添加聚苯乙烯颗粒制备的外墙外保温材料。该专利技术中聚苯乙烯所占的体积比例较小，得到的保温材料虽然强度可以，但因聚苯乙烯的含量小使得其容重大，导热系数高，达不到外墙保温节能的目的。中国专利CN103482950A中公开了一种用于制备轻质隔墙条板的夹心层，该专利是用水玻璃、矿渣微粉、粉煤灰、表面活性剂、稳泡剂、轻质填料、水制备复合夹芯板的夹芯层。该方法制备的保温材料因地聚物的水化凝结时间长而导致样材的脱模时间长，限制了材料的连续化工艺生产，增加了生产成本；同时浆料中不含防水剂，含有激发矿渣和粉煤灰的碱性水玻璃，存在泛碱、吸潮的隐患。因此，在现有的研究基础上，继续向以地聚物和聚苯乙烯颗粒为主要原料制备的保温材料方面的研究有很大的意义。本专利技术提出的高强、质轻、防水、促凝的地聚物基保温材料，在低温条件下将已经发泡的地聚物胶凝材料和质轻、导热小的聚苯乙烯颗粒混合搅拌，浇筑成型。体系中以实验室常用的氧化物作为促凝剂，保温材料经过30分钟后就可以脱模，然后经剪切、养护后可投入使用。特别是该方法制备的保温材料低温发泡后免除了高温烧结工艺，而且不受制造形状的限制，工艺简单易操作，制备的地聚物基保温材料容重小、强度大、防水好、凝结时间短，可以扩宽在实际建筑工程中应用，具有很好的商业化前景。
技术实现思路
针对现有的技术问题，本专利技术的目的是提出一种高效、节能、环保、工艺简单、性能优异的粉煤灰/偏高岭土基保温材料的制备方法。为实现上述目的，根据本专利技术的制备方法包括以下步骤：1)地聚物骨料的制备所述地聚物骨料可以选用硅酸盐水泥、炉渣、石英、偏高岭土、菱镁矿、珍珠岩、粉煤灰等中的一种或几种的混合，优选为偏高岭土和粉煤灰复配，其中偏高岭土和粉煤灰的重量比为1:10至10:1，优选为3:7至7:3，例如可以为3:7、4:6、5:5、6:4和7:3。2)碱激发剂的制备将碱固体颗粒加入到水中形成透明的溶液，并加入到一定模数的水玻璃溶液中混合均匀，作为地聚物的碱激发剂；其中，所述水玻璃可以选用硅酸钠或硅酸钾中的一种或两种的混合，碱固体颗粒可以选用氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或是两种的混合。优选地，所述的水玻璃为硅酸钠的水溶液，其模数为1～3，质量浓度为10～80wt％，基于100重量份的步骤1)中所述地聚物骨料，水玻璃的添加量为50～150重量份，碱固体为氢氧化钠，添加量为10～30重量份。(3)按照以下成分和比例将各种成分在干粉状态下搅拌使粉体混合均匀形成胶凝材料待用：所述胶凝材料包括：100重量份的步骤1)中所述地聚物骨料；5～15重量份的增强剂；1～10重量份的增韧剂；0.05～2重量份的稳泡剂；3～10重量份的防水剂；1～5重量份的促凝剂；0.5～8重量份的发泡剂。所述增强剂可以选用三乙醇胺、碳酸钙、氢氧化铝、氯化钙、硫酸钙、氧化硅、碳化硅等中的一种或几种。所述增韧剂可以选用玻璃纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、橡胶、树脂等中的一种或是几种的混合。所述稳泡剂可以选择硬脂酸盐、十二烷基苯磺酸钠、硅树脂聚醚乳液、聚乙烯醇等中的一种或是几种的混合。所述防水剂可以是脂肪酸盐、硅烷偶联剂、复合型防水剂中的一种或是两种以上的混合。所述促凝剂可以是氯化钙、氧化硅、硝酸钠、氧化铝等中一种或是几种的混合。所述发泡方法有物理和化学发泡方法，所述发泡剂可以为物理发泡剂，例如动物蛋白液、松香皂类、十二烷基硫酸钠、脂肪醇类等一种或几种的混合，或者可以为化学发泡剂，例如铝粉、锌粉、双氧水、偶氮类、亚硝基类化合物等的一种或几种的混合。优选地，所述增强剂为硫酸钙，增韧剂为玻璃纤维，稳泡剂为硬脂酸钙，防水剂为甲基硅酸，促凝剂为氧化铝，发泡剂采用化学发泡剂铝粉。(4)发泡胶凝材料的制备：将步骤2)中制备的所述碱激发剂加入到步骤3)中制备的所述混合均匀的干粉骨料胶凝材料中，在2500rpm～4000rpm的速率下搅拌10～40s形成一定粘度的浆料，然后将浆料升温至20℃～90℃进行水化反应，反应时间为0.5h～30h。(5)聚苯乙烯的改性：基于100重量份的地聚物骨料，向3～20重量份的聚苯乙烯颗粒中添加6～40重量份的醋酸-乙烯共聚乳液(EVA乳液)，室温下搅拌均匀至聚苯乙烯颗粒被EVA乳液均匀包裹，其中所述醋酸-乙烯共聚乳液的固含量为20～50％。(6)地聚物基保温材料的制备：将步骤4)中制备得到的含有发泡剂的胶凝材料和步骤5)中制备得到的改性的聚苯乙烯颗粒混合搅拌均匀，注入模具中，在60～90℃的条件下发泡可得到泡孔均匀的地聚物基保温材料，经5～40分钟成型后脱模，养护，经切割后形成最终的保温板产品。本专利技术的另一个目的在于提供一种粉煤灰/偏高岭土基保温板，所述保温板由如上所述的制备方法制备得到。有益效果1.本专利技术制备过程选用的骨料为偏高岭土和粉煤灰，碱激发剂激发聚合，使得地聚物的水化反应效率大大提高，发泡剂为铝粉，在碱性环境下分解速率和产泡量大大提高，从而节约成本，经济效率高。选用的聚苯乙烯材料本身的密度、保温系数和防水效果极好。另外反应条件相对温和，反应容易控制，操作简单，整个工艺流程符合绿色生产的要求。2.本专利技术中粉煤灰的添加不仅降低了保温板的成本，同时对粉煤灰的利用降低了工业废料的堆积，减轻了环境的污染。制备中无大量废液废渣产出，用水量较小，能耗低，符合保护环境和节约资源的理念。3.本专利技术制备的保温材料质量轻，强度高，保温好、防水优、不燃。附图说明图1是水滴在实施例9所制备的样材表面的防水效果图。图2是水滴在实施例4所制备的样材表面的防水效果图。具体实施方式根据本专利技术的制备方法的步骤1)中，由于偏高岭土成本偏高，而粉煤灰成本虽然低但单一使用时强度较差，因此本专利技术中将偏高岭土和粉煤灰复配使用，作为保温板骨料。未经煅烧的高岭土活性较低，与碱激发剂混合后制备的材料强度等性能较差，不能用于实际的应用中。因此，本专利技术中的偏高岭土为将高岭土在一定的温度下煅烧一段时间，来提高高岭土的活性，从而得到活性较高的偏高岭土。在步骤1)中，为保证骨料有较高的活性，将高岭土在600℃～900℃的温度下煅烧1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉煤灰/偏高岭土基保温材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)地聚物骨料的制备所述地聚物骨料可以选用硅酸盐水泥、炉渣、石英、偏高岭土、菱镁矿、珍珠岩、粉煤灰等中的一种或几种的混合，其中偏高岭土和粉煤灰的重量比为1:10至10:1；2)碱激发剂的制备将碱固体颗粒加入到水中形成透明的溶液，并加入到一定模数的水玻璃溶液中混合均匀，作为地聚物的碱激发剂，其中，所述水玻璃可以选用硅酸钠或硅酸钾中的一种或两种的混合，碱固体颗粒可以选用氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或是两种的混合；(3)按照以下成分和比例将各种成分在干粉状态下搅拌使粉体混合均匀形成胶凝材料待用：所述胶凝材料包括：100重量份的步骤1)中所述地聚物骨料；5～15重量份的增强剂；1～10重量份的增韧剂；0.05～2重量份的稳泡剂；3～10重量份的防水剂；1～5重量份的促凝剂；0.5～8重量份的发泡剂；(4)发泡胶凝材料的制备：将步骤2)中制备的所述碱激发剂加入到步骤3)中制备的所述混合均匀的干粉骨料胶凝材料中，在2500rpm～4000rpm的速率下搅拌10～40s形成一定粘度的浆料，然后将浆料升温至20℃～90℃进行水化反应，反应时间为0.5h～30h；(5)聚苯乙烯的改性：基于100重量份的地聚物骨料，向3～20重量份的聚苯乙烯颗粒中添加6～40重量份的醋酸‑乙烯共聚乳液(EVA乳液)，室温下搅拌均匀至聚苯乙烯颗粒被EVA乳液均匀包裹，其中所述醋酸‑乙烯共聚乳液的固含量为20～50％；(6)地聚物基保温材料的制备：将步骤4)中制备得到的含有发泡剂的胶凝材料和步骤5)中制备得到的改性的聚苯乙烯颗粒混合搅拌均匀，注入模具中，在60～90℃的条件下发泡可得到泡孔均匀的地聚物基保温材料，经5～40分钟成型后脱模，养护，经切割后形成最终的保温板产品。...

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰/偏高岭土基保温材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)地聚物骨料的制备所述地聚物骨料可以选用硅酸盐水泥、炉渣、石英、偏高岭土、菱镁矿、珍珠岩、粉煤灰等中的一种或几种的混合，其中偏高岭土和粉煤灰的重量比为1:10至10:1；2)碱激发剂的制备将碱固体颗粒加入到水中形成透明的溶液，并加入到一定模数的水玻璃溶液中混合均匀，作为地聚物的碱激发剂，其中，所述水玻璃可以选用硅酸钠或硅酸钾中的一种或两种的混合，碱固体颗粒可以选用氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或是两种的混合；(3)按照以下成分和比例将各种成分在干粉状态下搅拌使粉体混合均匀形成胶凝材料待用：所述胶凝材料包括：100重量份的步骤1)中所述地聚物骨料；5～15重量份的增强剂；1～10重量份的增韧剂；0.05～2重量份的稳泡剂；3～10重量份的防水剂；1～5重量份的促凝剂；0.5～8重量份的发泡剂；(4)发泡胶凝材料的制备：将步骤2)中制备的所述碱激发剂加入到步骤3)中制备的所述混合均匀的干粉骨料胶凝材料中，在2500rpm～4000rpm的速率下搅拌10～40s形成一定粘度的浆料，然后将浆料升温至20℃～90℃进行水化反应，反应时间为0.5h～30h；(5)聚苯乙烯的改性：基于100重量份的地聚物骨料，向3～20重量份的聚苯乙烯颗粒中添加6～40重量份的醋酸-乙烯共聚乳液(EVA乳液)，室温下搅拌均匀至聚苯乙烯颗粒被EVA乳液均匀包裹，其中所述醋酸-乙烯共聚乳液的固含量为20～50％；(6)地聚物基保温材料的制备：将步骤4)中制备得到的含有发泡剂的胶凝材料和步骤5)中制备得到的改性的聚苯乙烯颗粒混合搅拌均匀，注入模具中，在60～90℃的条件下发泡可得到泡孔均匀的地聚物基保温材料，经5～40分钟成型后脱模，养护，经切割后形成最终的保温板产品。2.根据权利要求1所述的粉煤灰/偏高岭土基保温材料的制备方法，其特征在于，在步骤1)中所述地聚物骨料为偏高岭土和粉煤灰复配，其中偏高岭土...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜义军，景治娇，林克萌，苏华雷，牟新东，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37