一种微球搭接形成的复合保温材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种微球搭接形成的复合保温材料及其制备方法，所述复合保温材料包括空心玻璃微球和有机树脂；所述有机树脂位于相邻的两个空心玻璃微球的接触部位，形成具有微米级开闭孔结构的复合保温材料。所述复合保温材料同时具有较低导热系数、较低的表观密度、较高抗压强度和优异的防火阻燃性能，并具有良好的机械加工性能。本发明专利技术复合保温材料的极限氧指数可达到65以上，达到国家建材阻燃评级A级标准。标准。标准。

Composite thermal insulation material formed by overlapping microsphere and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种微球搭接形成的复合保温材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及隔热保温材料领域，具体涉及一种微球搭接形成的低密度高强度阻燃隔热复合保温材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]有机隔热保温材料由于其质轻、导热系数低而被广泛应用于建筑外墙外保温。典型的有机隔热保温材料包括硬质泡沫聚氨酯、泡沫聚苯乙烯和泡沫酚醛。由于有机隔热保温材料固有的可燃性，通常伴随着火灾隐患。以阻燃性能相对优异的改性泡沫酚醛为例，改性后的泡沫酚醛其极限氧指数不高于45。同时有机隔热保温材料的强度不高，一般抗压强度在0.26MPa以下。
[0003]另一方面传统的无机隔热保温材料包括无机材料纤维、无机砂浆保温材料、泡沫玻璃、泡沫混凝土等是不可燃的，但相对于有机隔热保温材料而言其隔热效果不佳，密度相对较高，抗压强度相对较低，以泡沫玻璃为例，抗压强度1.4MPa时，导热系数高达0.068W/mK。
[0004]一些新型隔热保温材料，如气凝胶虽然具有超低的导热系数，但其生产工艺复杂，且强度低，脆性大，成本高，使其在建筑保温领域的应用受到很大限制。真空绝缘板是另一类新型隔热保温材料，具有非常低的导热系数。然而，真空绝缘板对材料形状有较多的限制，并且随着使用时间的延长，真空度会逐渐降低，导热系数会逐渐升高而使隔热失效。
[0005]由于有机保温材料阻燃性能差，抗压强度低，传统的无机保温材料虽然具有很好的阻燃性能，但是导热系数高是其难以克服的缺陷。因此，开发一种兼具有机材料的低导热系数，轻质化以及无机材料阻燃特性，同时兼具高强度、低成本等综合特性的保温材料具备重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术中的有机隔热保温材料防火阻燃性能差，强度低，无机隔热保温材料密度大，导热系数高等缺陷，提供一种微球搭接形成的低密度高强度阻燃隔热的复合保温材料及其制备方法。所述复合保温材料同时具有较低导热系数、较低的表观密度、较高抗压强度和优异的防火阻燃性能，并具有良好的机械加工性能。
[0007]本专利技术的目的采用如下技术方案实现：
[0008]一种复合保温材料，所述复合保温材料包括空心玻璃微球和有机树脂；所述空心玻璃微球通过位于空心玻璃微球接触点的有机树脂粘结在一起，而在空心玻璃微球之间形成空隙。
[0009]根据本专利技术，所述复合保温材料由空心玻璃微球通过有机树脂在连接部位粘结，形成微球搭接的复合保温材料。
[0010]本专利技术的复合保温材料中，空心玻璃微球本身为微米级闭口孔隙结构，空心玻璃微球通过有机树脂在接触点粘结后(点粘结)，在空心玻璃微球之间形成微米级开口孔隙结
构。
[0011]所述复合保温材料中，空心玻璃微球的质量占比为65-99wt％，有机树脂的质量占比1-35-wt％。例如，所述空心玻璃微球的质量占比为70-99wt％、80-98wt％；所述有机树脂的质量占比为1-30wt％或者2-20wt％。例如，所述空心玻璃微球的质量占比为65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％或95wt％；所述有机树脂的质量占比为2wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％或35wt％。
[0012]根据本专利技术，所述复合保温材料的总孔隙率为80-96％，优选89％-94％，例如为80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％或96％。
[0013]其中，所述复合保温材料的总孔隙包括闭口孔隙结构和开口孔隙结构，即所述总孔隙率等于闭口孔隙率和开口孔隙率之和；具体地，所述闭口孔隙率为50-60％，所述开口孔隙率为30-40％。例如所述闭口孔隙率为50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％或60％；例如所述开口孔隙率为30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％或40％。
[0014]在本专利技术中，所述孔隙率是指孔隙的体积占复合保温材料总体积的百分比。
[0015]根据本专利技术，所述复合保温材料的表观密度为0.20-0.32g/cm3；抗压强度为1.2-4MPa；极限氧指数为65以上；燃烧热值2.5～15MJ/kg；建材阻燃评级A级标准中燃烧热值的检测标准(根据GB/T 14402-2007的燃烧热值符合国标GB8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级中A级评定标准)；导热系数为0.04-0.06W/m
·
K。
[0016]根据本专利技术，所述空心玻璃微球的真密度低于1g/cm3，优选0.1～0.7g/cm3；等静压强度为0.3～13MPa，优选1～4MPa。
[0017]根据本专利技术，所述空心玻璃微球可以是商业途径购买的，也可以是采用本领域已知的方法制备得到。
[0018]根据本专利技术，所述空心玻璃微球的粒径为微米级，例如为5～100微米。
[0019]根据本专利技术，所述空心玻璃微球优选经过表面改性后获得的，所述改性剂优选为偶联剂，例如为硅烷偶联剂，如γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)，优选γ―氨丙基三乙氧基硅烷。
[0020]根据本专利技术，所述有机树脂选自酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和有机硅树脂等有机高分子树脂中的至少一种。
[0021]本专利技术还提供一种复合保温材料，所述复合保温材料由包含如下质量份的原料得到：
[0022]有机树脂：1-35份；
[0023]空心玻璃微球：65-99份；
[0024]挥发性有机溶剂：2.5-350份；
[0025]改性剂：0-20份。
[0026]优选地，所述复合保温材料由包含如下质量份的原料得到：
[0027]有机树脂：5-35份；
[0028]空心玻璃微球：65-95份；
[0029]挥发性有机溶剂：50-300份；
[0030]改性剂：2-10份。
[0031]本专利技术还提供上述复合保温材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0032]将有机树脂、任选地改性剂、挥发性有机溶剂和空心玻璃微球按一定的质量比进行混合，烘干，除去其中的挥发性有机溶剂，制备得到所述复合保温材料。
[0033]根据本专利技术，所述方法包括如下步骤：
[0034](1)将有机树脂和挥发性有机溶剂混合，得到有机树脂溶液；
[0035](2)将有机树脂溶液、任选地改性剂和空心玻璃微球混合，得到混合物料；
[0036](3)将步骤(2)得到的混合物料导入模具中；
[0037](4)将步骤(3)的物料进行干燥，得到所述复合保温材料。
[0038]根据本专利技术，步骤(1)中，所述挥发性有机溶剂选自乙醇、丙酮、甲醇、苯乙烯、乙酸乙酯和异丙醇等挥发性有机溶剂中的至少一种。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合保温材料，所述复合保温材料包括空心玻璃微球和有机树脂；所述空心玻璃微球通过位于空心玻璃微球接触点的有机树脂粘结在一起，而在空心玻璃微球之间形成空隙。2.根据权利要求1所述的复合保温材料，其中，所述复合保温材料中，空心玻璃微球的质量占比为65-99wt％，有机树脂的质量占比1-35-wt％。例如，所述空心玻璃微球的质量占比为70-99wt％、80-98wt％；所述有机树脂的质量占比为1-30wt％或者2-20wt％。优选地，所述复合保温材料的总孔隙率为80-96％，优选89％-94％。3.根据权利要求1或2所述的复合保温材料，其中，所述复合保温材料的极限氧指数为65以上；所述复合保温材料为建材阻燃评级A级标准。4.根据权利要求1-3任一项所述的复合保温材料，其中，所述空心玻璃微球经过表面改性获得，所述改性剂优选为偶联剂，例如为硅烷偶联剂，如γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)，优选γ―氨丙基三乙氧基硅烷。优选地，所述有机树脂选自酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和有机硅树脂等有机高分子树脂中的至少一种。5.一种复合保温材料，所述复合保温材料由包含如下质量份的原料得到：有机树脂：1-35份；空心玻璃微球：65-99份；挥发性有机溶剂：2.5-350份；改性剂：0-20份。6.根据权利要求5所述的复合保温材料，其中，所述复合保温材料由包含如下质量份的原料得到：有机树脂：5-35份；空心玻璃微球：65-95份；挥发性有机溶剂：50-300份；改性剂：2-10份。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓睿，严开祺，张敬杰，王平，廖斌，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：