气凝胶保温石膏材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种保温石膏及其制备方法和应用。本发明专利技术的保温石膏包括气凝胶和石膏；所述气凝胶包括亲水改性气凝胶和疏水气凝胶。本发明专利技术加入亲水改性气凝胶颗粒后，更容易与石膏浆料混合，相比于未处理的疏水气凝胶颗粒，亲水气凝胶颗粒保温性能更优。同时制备时采用真空混合的方式，避免气凝胶的飞溅以及难以混合问题。合问题。合问题。

【技术实现步骤摘要】
气凝胶保温石膏材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑保温隔热
，涉及气凝胶保温石膏材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着经济与建筑技术的不断发展，人们对绿色节能的环保建筑的需求持续提高，而建筑保温材料属于建筑节能的主要研究方向之一。石膏是一种常用的建筑保温材料，具加工工艺简单、成本低等优点。优化石膏的隔热性能符合当前绿色可持续发展的需求。
[0003]气凝胶是一种具有三维网状结构，骨架和孔洞均为纳米级的轻质固态材料。具有比表面积大、孔隙率高、密度小、导热系数极低等优势，可提升传统保温材料的性能。
[0004]但将常规的气凝胶与石膏进行复合后，由于常规气凝胶的疏水特性，导致复合了气凝胶的石膏机械性能降低，如抗压强度降低。同时由于气凝胶的疏水特性，混合不均匀，也导致石膏机械性能差的缺点。亟需开发一种气凝胶配方，以实现气凝胶在石膏中的有效添加，以期获得一种隔热和强度性能俱佳的气凝胶石膏。
[0005]为解决气凝胶粉与石膏不易混合的问题，目前主要运用的方法包括增加搅拌时长、改变混合比例等，但现有方法大多只能改善气凝胶粉粒在石膏浆料中的混合情况，无法有效实现混合均匀。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种保温石膏，所述保温石膏包括气凝胶和石膏；所述气凝胶均匀分散在所述石膏中；所述气凝胶包括亲水改性气凝胶和疏水气凝胶。
[0007]专利技术人发现，当单独使用亲水改性气凝胶作为保温石膏的改性材料时，虽然可以有效改善气凝胶与石膏的混合均匀性问题，但是亲水改性气凝胶的引入会引起石膏的强度的显著降低；而当使用疏水气凝胶和亲水改性气凝胶混合后的粉体作为石膏的添加料时，不仅可以提高石膏的分散性且有一定的增稠作用，有效保持甚至提高石膏的强度；正是基于这样的发现，提出了本专利技术。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述气凝胶中，亲水改性气凝胶与疏水气凝胶的质量比为100:(0~100)且所述疏水气凝胶的含量不为0，优选为100:(20~50)，例如为100:5、100:10、100:20、100:30、100:40、100:60、100:70、100:80、100:90。研究发现，当疏水气凝胶与亲水改性气凝胶的质量比在上述范围内时，既可以保证所述保温石膏的保温性能，又可以维持所述保温石膏的机械强度。
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述保温石膏中，气凝胶颗粒的粒径为1nm
‑
50nm，优选为20nm
‑
50nm，例如为1 nm、10nm、20 nm、30nm、40mm或50 nm。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述改性石膏中，气凝胶与石膏的质量比为(0~30):100且所述气凝胶的含量不为0，例如为5:100、10:100、15:100、20:100、25:100、30:100。
[0011]根据本专利技术的实施方案，所述亲水改性气凝胶是一种亲水改性气凝胶颗粒。
[0012]根据本专利技术的实施方案，所述亲水改性气凝胶与水的接触角小于90
°
。优选地，所述亲水改性气凝胶的表面含有亲水基团，所述亲水基团选择本领域已知的基团，例如为羟基(
‑
OH)。
[0013]根据本专利技术的实施方案，所述疏水气凝胶与水的接触角大于90
°
。优选地，所述疏水气凝胶的表面含有疏水基团，所述疏水基团选择本领域已知的基团，例如为烷氧基(
‑
OR，R表示烷基)。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述石膏的原料包括石膏基体。
[0015]根据本专利技术的实施方案，所述石膏基体选自熟石膏（半水石膏）粉。优选地，所述熟石膏粉的纯度大于90wt%，例如为98wt%。
[0016]根据本专利技术的实施方案，所述熟石膏粉具有较高细度，例如100～120目为宜。
[0017]根据本专利技术的实施方案，所述石膏的原料中还包括分散剂。研究发现，引入分散剂，可以提高产品成型加工时流动性；且不影响产品的性能，且无毒、价格适宜。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述分散剂选自聚氧乙烯二油酸酯、四乙二醇单硬脂酸酯、四乙二醇单油酸酯、聚氧丙烯甘露醇二油酸酯、聚氧乙烯山梨醇羊毛脂油酸衍生物、聚氧乙烯山梨醇羊毛脂衍生物、聚氧丙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯(5EO)羊毛醇醚、失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等中的至少一种，优选为聚氧丙烯硬脂酸酯和/或聚氧乙烯二油酸酯。
[0019]根据本专利技术的实施方案，以每100质量份石膏基体计，所述分散剂为0.01
‑
5质量份，例如为0.1重量份、0.5质量份、1质量份、2质量份、3质量份、4质量份。
[0020]根据本专利技术的实施方案，所述石膏的原料中进一步可以包括辅料。
[0021]根据本专利技术的实施方案，所述辅料选自引气剂、玻化微珠、水、增强剂、增强纤维和缓凝剂中的至少一种。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述石膏的原料中，以每100质量份石膏基体计，所述引气剂为0.1～1质量份，例如为0.1重量份、0.5质量份。专利技术人发现，在石膏的原料中加入引气剂，搅拌均匀，以改善石膏的流动性、黏聚性。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述引气剂可选自本领域已知的引气剂，例如选自松香树脂类引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂、脂肪醇磺酸盐类引气剂。
[0024]具体的，所述引气剂可以选自十二烷基硫酸钠、松香酸钠、三萜皂苷、a
‑
烯基磺酸钠中的至少一种。
[0025]根据本专利技术的实施方案，所述石膏的原料中，以每100质量份石膏基体计，所述玻化微珠为5～40质量份，例如为10重量份、20重量份、30重量份、40重量份。
[0026]根据本专利技术的实施方案，所述玻化微珠可选自本领域已知的材料，本专利技术中不做具体限定。
[0027]根据本专利技术的实施方案，所述石膏的原料中，以每100质量份石膏基体计，水为100～120质量份，例如为105重量份、110质量份、115质量份、120质量份。
[0028]根据本专利技术的实施方案，所述增强纤维选自无机纤维和有机纤维，例如聚酯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等。优选地，所述增强纤维应为短纤维，具体为纤维的长度为3mm
‑
60mm，例如为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm。
[0029]根据本专利技术的实施方案，所述石膏的原料中，以每100质量份石膏基体计，所述增强纤维为0.5
‑
5质量份，例如为0.6重量份、0.7质量份、0.8质量份、0.9质量份。本专利技术中，将增强纤维作为骨架填充材料，以增加保温石膏的强度。
[0030]根据本专利技术的实施方案，所述缓凝剂选自有机酸及其可溶盐、碱性磷酸盐以及蛋白质类等缓凝剂。示例性地，所述缓凝剂选自柠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种保温石膏，所述保温石膏包括气凝胶和石膏；其特征在于，所述气凝胶均匀分散在所述石膏中；所述气凝胶包括亲水改性气凝胶和疏水气凝胶，所述气凝胶中，亲水气凝胶与疏水气凝胶的质量比为100:(0~100)且疏水改性气凝胶的含量不为0；所述改性石膏中，气凝胶与石膏的质量比为(0~30):100且气凝胶的含量不为0。2.根据权利要求1所述的保温石膏，其特征在于，所述保温石膏的导热系数不高于0.2w/(m.k)；和/或，所述保温石膏的抗压强度为1~10MPa。3.根据权利要求1
‑
2任一项所述的保温石膏，其特征在于，所述亲水改性气凝胶是一种亲水改性气凝胶颗粒，所述亲水改性气凝胶颗粒的粒径为20nm
‑
50nm。4.根据权利要求3所述的保温石膏，其特征在于，所述石膏的原料包括石膏基体。5.根据权利要求4所述的保温石膏，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：白元宇，朱力伟，苏文涛，王渝徽，解洪兴，何新，
申请(专利权)人：中科润资重庆气凝胶技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：