一种基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆及其制备方法，按重量份计，该无机保温砂浆为以下原料的混合物：水泥110～170份，轻骨料30～96份，憎水性气凝胶5～25份，纤维素醚0.2～2.0份，引气剂0.2～2.0份，淀粉醚0～0.3份，木纤维0.3～0.6份，PVA 1～2份，水300～580份。制备包括如下步骤：1、按份称取各原材料；2、预先将轻骨料和憎水性气凝胶混合均匀；3、将轻骨料、憎水性气凝胶和水除外的其它原料混合均匀后，再与称量好的水搅拌均匀至形成浆液；4、将步骤2中混合均匀的轻骨料和憎水性气凝胶缓慢加入步骤3所得浆液中，再缓慢搅拌、静置，得到产品。

【技术实现步骤摘要】
一种基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆及其制备方法
本专利技术属于建筑节能及新材料
，涉及一种建筑保温材料及其制备方法；具体涉及一种基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆以及这种无机保温砂浆的制备方法。
技术介绍
我国现有建筑面积约为400亿m2，其中的绝大部分为高能耗建筑；另一方面，每年又有新建建筑近20亿m2，新建建筑中95％以上仍是高能耗建筑。建筑能耗约占社会总能耗的1/3，庞大的建筑能耗已成为国民经济的重大负担。“十三五”期间，建筑节能被列入国家节能减排和减少大气环境污染的重要工作，65％的第三阶段建筑节能强制标准将在全国范围内全面推行。保温材料作为建筑节能的一个重要影响因素，其开发与应用越来越受到世界各国的重视，并逐渐向高效节能、耐候性好、高强、防火等多功能化方向发展。目前我国建筑市场上保温材料主要分为有机和无机两类。有机保温材料中较为常用的XPS板、聚氨酯板等，保温性能好、导热系数一般为0.04W/(m·K)以下，但其致命缺点就是易燃，近年来中国很多起特大火灾事故都是由于有机保温材料造成的。而常见的无机保温材料(如无机保温砂浆)导热系数较高，无法满足较高的建筑节能标准要求；岩棉、矿棉等材料尽管导热系数较低，但是吸水率大，吸水后严重影响保温效果。此外，虽然真空隔热板的导热系数仅为0.008W/(m·K)，具有超优异的保温和防火性能，但其生产中真空度难以保持，同时施工中无法进行现场裁剪，否则将造成板材损坏，严重影响其保温性能。气凝胶作为世界上最轻的固体，其导热系数可达到0.013W/(m·K)以下，为目前世界上高温隔热领域导热系数最低的材料之一；且气凝胶自身不可燃，防火性能优异。但因普通气凝胶易吸湿，气凝胶用作保温隔热材料一般均需经憎水处理。若将憎水性气凝胶用于无机保温砂浆，既可改善传统无机保温砂浆保温性能较差的缺点，又可提高无机保温砂浆的憎水性，使无机保温砂浆更好地满足建筑节能需求。但是掺加气凝胶的无机保温砂浆的制备与一般砂浆不同，这是因为，气凝胶重量超轻，搅拌过程容易飞到空中；而憎水性气凝胶在加水搅拌过程中，与其他材料不相容，其漂浮在水面上甚至会使其他材料也憎水。因此，现有的基于憎水性气凝胶的保温材料及其制备方法还有许多不足，而如何制备掺憎水性气凝胶的无机保温砂浆也成为了研究的关键。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种相比于传统的无机保温砂浆具有满足低导热系数的同时，干密度和强度无影响或反而有所提高，且具有良好的憎水性、防火性能和耐久性，能更好地满足建筑节能及建筑功能化需求的基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆。其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。一种基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆，按重量份计，该无机保温砂浆为以下原料的混合物：水泥110～170份，轻骨料30～96份，憎水性气凝胶5～25份，纤维素醚0.2～2.0份，引气剂0.2～2.0份，淀粉醚0～0.3份，木纤维0.3～0.6份，PVA1～2份，水300～580份。作为本专利技术的优选实施例：按重量份计，该无机保温砂浆为以下原料的混合物：水泥125～140份，轻骨料30～60份，憎水性气凝胶15～25份，纤维素醚1.5～2.0份，引气剂1.5～2.0份，淀粉醚0.15～0.2份，木纤维0.3～0.4份，PVA1～2份，水300～470份。作为本技术方案的进一步改进，所述轻骨料为以下原料的一种或几种的混合物：容重为60～150g/L、吸水率64～90％的玻化微珠细粉料；容重为120～150g/L、吸水率60～72％的级配较优的玻化微珠；容重为100～120g/L、吸水率约85％的膨胀珍珠岩。也作为本技术方案的进一步改进，所述的憎水性气凝胶为经憎水处理、孔径为纳米级的无定型粉末，具有较强的憎水性；密度30～60kg/m3，孔隙率95％～99％，导热系数0.011～0.015W/m·K，具有良好的保温性能。进一步，气凝胶的材料化学组成为二氧化硅等无机物，属于A级不燃材料，防火性能优。此外，所述纤维素醚为羟乙基甲基纤维素醚(MHEC)或羟丙基甲基纤维素醚(MHPC)，粘度范围为100000～200000cps。为降低无机保温砂浆的容重及其导热系数，加入引气剂引入气泡，但需高粘度的纤维素醚来保持引入的气泡的稳定性。上述基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆中，所述的水泥、引气剂、淀粉醚、木纤维、PVA等都是常用的建筑原材料或化工原料。所述的淀粉醚、木纤维主要提高砂浆的抗流挂性、可塑性等，并可与纤维素醚协同工作，进一步提高砂浆的保水性，掺量不宜过大，否则易粘刀、影响施工性；掺量也不宜过小，否则对砂浆的抗流挂性等没有改善。本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种上述基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆的制备方法，以解决气凝胶在搅拌过程中易飞出及加水搅拌过程中憎水性气凝胶使其他材料憎水影响搅拌的技术难题。为了解决上述技术问题，本制备方法采用如下步骤：(1)、按上述重量份准确称取各原材料；(2)、预先将轻骨料和憎水性气凝胶混合均匀；(3)、将轻骨料、憎水性气凝胶和水除外的其它原材料混合均匀后，再与称量好的水搅拌均匀，搅拌2～3min，形成浆液；(4)、将步骤(2)中混合均匀的轻骨料和憎水性气凝胶缓慢加入步骤(3)所得的浆液中，再缓慢搅拌1～2min，静置1～2min，得到产品。所述的步骤(2)中将轻骨料和憎水性气凝胶混合均匀的主要作用是在混合过程中使憎水性气凝胶完全吸附进轻骨料的孔洞腔中，避免气凝胶搅拌过程飘到空气中及在加水搅拌过程中气凝胶使其他材料憎水无法搅拌；同时气凝胶吸附进轻骨料孔洞腔中可以使憎水性气凝胶随轻骨料均匀分布在砂浆中，有助于大幅降低保温砂浆的导热系数，提高无机保温砂浆的防水效果。所述的步骤(3)中将原材料(水和轻骨料、憎水性气凝胶除外)混合均匀再与水搅拌的主要作用是使纤维素醚、引气剂等均匀分布，提高浆体引入气泡的数量和质量，更好地降低砂浆容重、增加保温性能。所述的步骤(4)中，将(2)中混合均匀的轻骨料和憎水性气凝胶缓慢加入(3)的浆液中，再缓慢搅拌的作用是降低快速搅拌对轻骨料的破坏，以免影响保温效果；搅拌后静置1～2min是使纤维素醚、引气剂、淀粉醚、木纤维等更好地增稠、发挥作用。其中，可以采用混合机将所述轻骨料和憎水性气凝胶混合均匀。本专利技术与现有技术相比，具有如下的有益效果：1、憎水性气凝胶的加入，大幅度降低了无机保温砂浆的导热系数，而干密度和抗压强度无影响或反而有所提高，解决了一般保温材料干密度、导热系数、抗压强度三者相互制约的矛盾。本专利技术制备的基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆导热系数最低可达0.062W/(m·K)，低于《建筑保温砂浆》(GB/T20473-2006)中I型保温砂浆导热系数≤0.070W/(m·K)的要求，同时其干密度270kg/m3，抗压强度可达0.40MPa以上，远高于标准中抗压强度≥0.20MPa的要求。2、本专利技术通过预混将轻骨料和憎水性气凝胶混合均匀，使憎水性气凝胶完全吸附进轻骨料的孔洞腔中，形成的复合材料既降低了轻骨料的导热系数，又克服了气凝胶直接搅拌的技术困难，同时气凝胶又可随轻骨料均匀分布于保温砂浆中，有利于大幅降低无机保温砂浆的导热系数。3、现有技术中有采用真空浸渍吸附使气凝胶进入膨胀珍珠岩的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆，其特征在于：按重量份计，该无机保温砂浆为以下原料的混合物：水泥110～170份，轻骨料30～96份，憎水性气凝胶5～25份，纤维素醚0.2～2.0份，引气剂0.2～2.0份，淀粉醚0～0.3份，木纤维0.3～0.6份，PVA 1～2份，水300～580份。

【技术特征摘要】
1.一种基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆，其特征在于：按重量份计，该无机保温砂浆为以下原料的混合物：水泥110～170份，轻骨料30～96份，憎水性气凝胶5～25份，纤维素醚0.2～2.0份，引气剂0.2～2.0份，淀粉醚0～0.3份，木纤维0.3～0.6份，PVA1～2份，水300～580份。2.根据权利要求1所述的基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆，其特征在于：按重量份计，该无机保温砂浆为以下原料的混合物：水泥125～140份，轻骨料30～60份，憎水性气凝胶15～25份，纤维素醚1.5～2.0份，引气剂1.5～2.0份，淀粉醚0.15～0.2份，木纤维0.3～0.4份，PVA1～2份，水300～470份。3.根据权利要求1所述的基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆，其特征在于：所述轻骨料为以下原料的一种或几种的混合物：容重为60～150g/L、吸水率64～90％的玻化微珠细粉料；容重为120～150g/L、吸水率60～72％的级配较优的玻化微珠；容重为100～120g/L、吸水率约85％的膨胀珍珠岩。4.根据权利要求1所述的基于憎水性气凝胶的无机保温砂浆，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琼，钱耀丽，叶蓓红，管文，杨利香，仲小亮，韩云婷，李华良，
申请(专利权)人：上海市建筑科学研究院集团有限公司，上海市建筑科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31