保温材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种保温材料及其制备方法。该保温材料包括水泥基砌块骨架和石墨烯改性聚苯乙烯，所述水泥基砌块骨架具有多个空腔，所述石墨烯改性聚苯乙烯填充在所述多个空腔中；所述石墨烯改性聚苯乙烯是通过重量配比为1:1～5的石墨烯和聚苯乙烯树脂在烷烃发泡剂的存在下熔融挤出至所述多个空腔而形成的。本发明专利技术的保温材料的强度和保温性能得到进一步提高。

【技术实现步骤摘要】
保温材料及其制备方法
本专利技术涉及一种保温材料及其制备方法，尤其是一种填充式自保温砌块及其制备方法。
技术介绍
面对能源日益紧缺，建筑节能逐渐受到社会的关注和重视，结构节能一体化成为建材发展和应用的重要方向。现有的保温体系存在裂缝、脱落、施工工艺复杂、不易粘结合外墙等各种问题。自保温砌块是一种集承重和保温于一体的新型墙体材料，兼具结构材料和保温材料的特点，具有导热系数低、保温、质轻、强度高、防火等优点。提高自保温砌块的热工性能的主要措施包括优化砌块材料成分和砌块孔结构，做含有不同空腔结构的砌块，在空腔结构中填充保温材料，采用组合结构复合保温材料。一方面，保温材料在强度和保温性能等方面仍然需要进一步的提高。另一方面，目前改进保温材料热工性能的主要措施仍然较为复杂，较难实现工业化生产。石墨烯是一种纯碳原子组成的超薄纳米材料，具有超大的比表面积，其层状结构赋予其具有优越的反射红外线性能、卓越的力学性能和机械性能。利用石墨烯的特殊性能，可以改善保温材料性能。例如，CN106280264A公开了一种具有优异力学性能的外墙板保温材料，包括：可发性聚苯乙烯30～60重量份，聚氨酯改性环氧树脂25～35重量份，有机硅改性酚醛树脂35～45重量份，改性石墨粉8～12重量份，双三丁基酚聚氧乙烯醚1.5～2.5重量份，环氧大豆油3～4重量份，云母粉4～8重量份，石墨烯纳米片8～12重量份，硅酸钙6～10重量份，氧化铝2～4重量份，硅酸钠3～5重量份，氧化镁2～3重量份，煅烧陶土4～12重量份，磷酸1.5～2.5重量份，对甲磺酸1.5～2.5重量份，物理发泡剂2～3重量份，水35～55重量份。但是上述材料将有机材料和无机材料完全混合在一起，无法将石墨烯的作用充分发挥，从而使得该材料的阻燃性能较差、力学强度也不高。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种保温材料，其具有较低的导热系数和较高的抗压强度。本专利技术的另一个目的在于提供一种保温材料的制备方法，其利于工业规模化生产，并能够获得具有较低的导热系数和较高的抗压强度的保温材料。本专利技术提供一种保温材料，其包括水泥基砌块骨架和石墨烯改性聚苯乙烯，所述水泥基砌块骨架具有多个空腔，所述石墨烯改性聚苯乙烯填充在所述多个空腔中；所述石墨烯改性聚苯乙烯是通过重量配比为1:1～5的石墨烯和聚苯乙烯树脂在烷烃发泡剂的存在下熔融挤出至所述多个空腔而形成的。根据本专利技术的保温材料，优选地，所述石墨烯改性聚苯乙烯与所述水泥基砌块骨架的重量配比为1:5～10。根据本专利技术的保温材料，优选地，所述石墨烯的纯度不小于98％，宽度小于等于15μm，厚度为1～3nm。根据本专利技术的保温材料，优选地，所述水泥基砌块骨架采用包括如下组分的原料制得：水泥50～100重量份，粉煤灰30～60重量份，水50～100重量份，水泥发泡剂3～8重量份，稳泡剂1～5重量份，早强剂0.3～2重量份，和减水剂0.5～3重量份。根据本专利技术的保温材料，优选地，所述水泥选自硫氧镁水泥、氯氧镁水泥、硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥中的一种或多种；所述水泥发泡剂选自双氧水、碳酸氢钠、碳酸铵、偶氮甲酰胺或偶氮二异丁腈中的一种或多种；所述稳泡剂选自硅酮酰胺、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、纤维素、蛋白质中的一种或多种；所述早强剂选自氯化钙、氯化钾、硫酸钠、硫代硫酸钙、三乙醇胺或三异丙醇胺中的一种或多种；所述减水剂选自木质素磺酸镁、木质素磺酸钠、三聚氰胺甲醛树脂、含萘减水剂中的一种或多种。根据本专利技术的保温材料，优选地，所述水泥为硫氧镁水泥；所述水泥发泡剂为双氧水；所述稳泡剂选自硅酮酰胺、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇；所述早强剂为三乙醇胺；且所述减水剂为木质素磺酸镁或木质素磺酸钠。根据本专利技术的保温材料，优选地，所述保温材料的容重400～700kg/m3，抗压强度为4～9MPa，导热系数为0.035～0.045W/m·K，体积吸水率≤10％，防火级别为A1级。本专利技术还提供上述保温材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将水泥、粉煤灰、水泥发泡剂、稳泡剂、早强剂、减水剂和水混合均匀得到料浆，将所述料浆浇筑至模具中成型、静置发泡、脱模和养护，从而形成具有多个空腔的水泥基砌块骨架；(2)将聚苯乙烯树脂和石墨烯经过熔融共混，然后加入烷烃发泡剂，挤出注入至水泥基砌块骨架的多个空腔，加压成型。根据本专利技术的制备方法，优选地，在步骤(1)中，所述静置发泡的时间为10～30h，所述养护的时间为7～28天。根据本专利技术的制备方法，优选地，在步骤(2)中，所述的熔融共混采用双螺杆挤出机进行，熔融共混温度为120～150℃。本专利技术将石墨烯与聚苯乙烯树脂熔融共混发泡，从而使得石墨烯均匀分散于聚苯乙烯颗粒中。石墨烯作为有效成核剂，促进泡孔成核，有效控制聚苯乙烯的泡孔稳定性。石墨烯对红外线的镜面反射作用降低了聚苯乙烯发泡颗粒的导热系数，而且石墨烯有效增强了聚苯乙烯发泡颗粒的强度。石墨烯改性聚苯乙烯直接注入到具有空腔的水泥基砌块中，有效提高了水泥砌块的保温性并保证水泥砌快具有较高强度。附图说明图1、本专利技术的一种保温材料的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。本专利技术的保温材料具有一定的强度，可以为填充式自保温砌块等。本专利技术的保温材料包括骨架和填充物，填充物中包括石墨烯。本专利技术的石墨烯可以采用常规方法获得。例如，将可膨胀鳞片石墨经Hummers法获得石墨烯。本专利技术的石墨烯不限于Hummers法石墨烯，还可以是化学气相沉积、SiC外延生长、电化学、机械剥离等方法获得的石墨烯。<保温材料>本专利技术的保温材料包括水泥基砌块骨架和石墨烯改性聚苯乙烯。水泥基砌块骨架具有多个空腔，所述石墨烯改性聚苯乙烯填充在所述多个空腔中。空腔的数量并没有特别限制，根据具体的保温要求而定。空腔的形状也没有特别限制，例如为长方体形、圆柱形等。至少一部分空腔中填充有述石墨烯改性聚苯乙烯，优选为全部空腔中填充有石墨烯改性聚苯乙烯。本专利技术的石墨烯改性聚苯乙烯是通过重量配比为1:1～5的石墨烯和聚苯乙烯树脂在烷烃发泡剂的存在下熔融挤出至所述多个空腔而形成的。这样石墨烯改性聚苯乙烯在所述多个空腔内原位发泡，从而将空腔至少部分填充，优选为将空腔填充满。烷烃发泡剂可以为C3～C8的烷烃，优选为戊烷发泡剂。例如，可以采用正戊烷和异戊烷组成的戊烷发泡剂。聚苯乙烯树脂可以为阻燃型聚苯乙烯，纯度≥97％。在本专利技术中，优选地，石墨烯和聚苯乙烯树脂的重量配比优选为1:2～3。将二者配比控制在上述范围，可以使得石墨烯的作用充分发挥。石墨烯颗粒作为成核剂，可以促进聚苯乙烯树脂泡孔成核，有效控制泡孔稳定性，从而改善保温材料的抗压强度。石墨烯具有层状结构，可以有效降低保温材料的导热系数，起到良好的保温效果。在本专利技术中，所述石墨烯改性聚苯乙烯与所述水泥基砌块骨架的重量配比可以为1:5～10，优选为1:6～9。这样可以兼顾保温材料的保温性能和力学性能。在本专利技术中，石墨烯的纯度可以不小于98％，宽度可以小于等于15μm，厚度可以为1～3nm。根据本专利技术的一个实施方式，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保温材料，其特征在于，其包括水泥基砌块骨架和石墨烯改性聚苯乙烯，所述水泥基砌块骨架具有多个空腔，所述石墨烯改性聚苯乙烯填充在所述多个空腔中；所述石墨烯改性聚苯乙烯是通过重量配比为1:1～5的石墨烯和聚苯乙烯树脂在烷烃发泡剂的存在下熔融挤出至所述多个空腔而形成的。

【技术特征摘要】
1.一种保温材料，其特征在于，其包括水泥基砌块骨架和石墨烯改性聚苯乙烯，所述水泥基砌块骨架具有多个空腔，所述石墨烯改性聚苯乙烯填充在所述多个空腔中；所述石墨烯改性聚苯乙烯是通过重量配比为1:1～5的石墨烯和聚苯乙烯树脂在烷烃发泡剂的存在下熔融挤出至所述多个空腔而形成的。2.根据权利要求1所述的保温材料，其特征在于，所述石墨烯改性聚苯乙烯与所述水泥基砌块骨架的重量配比为1:5～10。3.根据权利要求1所述的保温材料，其特征在于，所述石墨烯的纯度不小于98％，宽度小于等于15μm，厚度为1～3nm。4.根据权利要求1所述的保温材料，其特征在于，所述水泥基砌块骨架采用包括如下组分的原料制得：水泥50～100重量份，粉煤灰30～60重量份，水50～100重量份，水泥发泡剂3～8重量份，稳泡剂1～5重量份，早强剂0.3～2重量份，和减水剂0.5～3重量份。5.根据权利要求4所述的保温材料，其特征在于：所述水泥选自硫氧镁水泥、氯氧镁水泥、硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥中的一种或多种；所述水泥发泡剂选自双氧水、碳酸氢钠、碳酸铵、偶氮甲酰胺或偶氮二异丁腈中的一种或多种；所述稳泡剂选自硅酮酰胺、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、纤维素、蛋白质中的一种或多种；所述早强剂选自氯化钙、氯化钾、硫酸钠、硫代硫酸钙、...

【专利技术属性】
技术研发人员：童裳慧，
申请(专利权)人：中晶蓝实业有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11