一种空心玻璃微球泡沫复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种空心玻璃微球泡沫复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料包括如下制备原料：空心玻璃微球、胶粘剂、助剂和水性溶剂，所述胶粘剂至少含有多糖类生物质。本发明专利技术选用以空心玻璃微球为主体、胶粘剂至少多糖类生物质、辅以助剂、水性溶剂的原料组合物，制备得到了一种环保型复合板材。该板材中空心玻璃微球的重量占比不低于80％，具备轻质、高强度、隔热、保温、A1级防火、A1级建筑材料性能。A1级建筑材料性能。A1级建筑材料性能。

【技术实现步骤摘要】
一种空心玻璃微球泡沫复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种空心玻璃微球泡沫复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]传统隔热保温材料一般是轻质、疏松、多孔材料，按其成分可分为有机材料和无机材料两种。
[0003]有机隔热保温材料导热系数低，但易燃，不防火，且对环境污染大。比如由有机高分子树脂为主料，气体为填料加入助剂，经加热发泡而成的泡沫塑料，这类泡沫塑料隔热保温性能虽好，但其防火耐高温性能差，此外其生产制备工艺不具环保特性。
[0004]无机隔热保温材料虽然阻燃防火性能好，但相对于有机隔热保温材料导热系数较大，隔热性能不佳。比如目前市场上高档的无机非金属隔热保温板材，主要是用泡沫玻璃以及陶瓷、空心玻璃微球为主料烧结而成，生产工艺需粉料加工设备，如压机、干燥机、烧结炉等生产设备，存在生产上占地面积大，投资大，耗能高，生产成本较高，产品质量不易控制等问题。
[0005]如何平衡材料的防火性能和保温隔热性能，尤其是达到A1级防火等级，以及简化制备工艺、节能环保，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]为了改善上述技术问题，本专利技术提供一种复合材料，所述复合材料的制备原料包括如下组分：空心玻璃微球、胶粘剂、助剂和水性溶剂，所述胶粘剂至少含有多糖类生物质。
[0007]根据本专利技术的实施方案，所述空心玻璃微球的真密度不超过0.50g/cm3，比如为0.15～0.50g/cm3，例如为0.20g/cm3、0.25g/cm3、0.30g/cm3。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述空心玻璃微球的振实密度不超过0.35g/cm3，例如为0.13g/cm3、0.15g/cm3、0.16g/cm3、0.20g/cm3、0.25g/cm3。
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述空心玻璃微球的等静压强度为1.5～50MPa，例如2.0MPa、2.07MPa、2.5MPa、2.62MPa、3.0MPa、3.5MPa、5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、30MPa、40MPa或50MPa。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述空心玻璃微球的导热系数不超过0.08W/m
·
K，例如为0.045W/m
·
K、0.048W/m
·
K、0.05W/m
·
K、0.06W/m
·
K或0.07W/m
·
K。
[0011]根据本专利技术的实施方案，以重量份计，所述制备原料含有空心玻璃微球40
‑
100份，例如45
‑
60份，比如46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、55份、56份、57份、58份、59份。
[0012]根据本专利技术的实施方案，所述复合材料主要由所述空心玻璃微球构成，具体的，所述复合材料中的空心玻璃微球的重量占比不低于75％，优选不低于82％，例如为81％、83％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、95％甚至更高。
[0013]根据本专利技术的实施方案，所述多糖类生物质选自纤维素、改性纤维素、壳聚糖、玉米淀粉、改性淀粉、大豆淀粉、氧化淀粉和糯米淀粉中的一种或多种，例如选自改性纤维素、改性淀粉和糯米淀粉中的一种或多种。优选地，所述改性纤维素选自羟丙基甲基纤维素、羟甲基纤维素和/或羟丙基纤维素。优选地，所述改性淀粉选自羟甲基淀粉和/或羟丙基淀粉。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述胶粘剂还可以含有碱金属硅酸盐，比如水玻璃。
[0015]根据本专利技术的实施方案，以重量份计，所述制备原料含有胶粘剂2
‑
20份，例如3份、4份、5份、6份、7份、8份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份。
[0016]在一些实施方案中，所述胶粘剂仅为多糖类生物质，比如为玉米淀粉、改性淀粉、大豆淀粉、氧化淀粉和糯米淀粉中的一种或多种；
[0017]还在一些实施方案中，所述胶粘剂由多糖类生物质和碱金属硅酸盐构成，比如由纤维素和/或改性纤维素与碱金属硅酸盐构成。优选地，多糖类生物质和碱金属硅酸盐的重量份数比为(0.5
‑
2):1，优选为1:1。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述助剂可以选自耐腐蚀剂、防水剂、分散剂等中的一种或多种。
[0019]根据本专利技术的实施方案，以重量份计，所述制备原料含有助剂0.1
‑
5份，例如0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、1份、1.5份、2份、3份、4份。
[0020]根据本专利技术的实施方案，所述耐腐蚀剂选自氧化钙、有机硅、硼砂、硼酸、磷酸二氢铵、尿素和树脂等中的一种或多种。耐腐蚀剂的加入同时还可以改善复合材料的耐水性和/或抗霉性。
[0021]根据本专利技术的实施方案，所述防水剂选自甲基硅酸钾、甲基硅酸钠、聚乙烯醇、丙烯酸酯、氰酸酯(例如异氰酸酯)、蛋清、氧化钙、桐油和有机硅等中的一种或多种。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述分散剂选自超细气相白炭黑和聚羟酸氨盐等中的一种或多种。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述水性溶剂为水，水和醇的混合物，所述水和醇的混合物中水的重量占比不低于95％。其中，所述醇可以选自乙醇和/或甘油。
[0024]根据本专利技术的实施方案，所述水为纯净水、去离子水或干净的自来水。
[0025]根据本专利技术的实施方案，以重量份计，所述制备原料含有水性溶剂10
‑
50份，例如15份、16份、17份、18份、19份、20份。
[0026]根据本专利技术示例性的实施方案，所述复合材料包括如下重量份的制备原料：空心玻璃微球50份、羟丙基淀粉1份、羟甲基淀粉1份、糯米淀粉4份、纯净水20份、氧化钙0.2份、磷酸二氢铵0.2份；
[0027]优选所述空心玻璃微球具备如下性能参数：真密度0.2g/cm3，振实密度0.13g/cm3，等静压强度3.5MPa，导热系数0.045W/m
·
K。
[0028]根据本专利技术示例性的实施方案，所述复合材料的制备原料包括如下重量份的组分：空心玻璃微球65份，羟丙基淀粉2份、糯米淀粉5份、纯净水20份、氧化钙0.1份、磷酸二氢纳0.1份、甲基硅酸钾0.1份；
[0029]优选地，所述空心玻璃微球具备如下性能参数：真密度0.25g/cm3，振实密度0.16g/cm3，等静压强度5.2MPa，导热系数0.048W/m
·
K。
[0030]根据本专利技术示例性的实施方案，所述复合材料的制备原料包括如下重量份的组
分：空心玻璃微球50份、羟丙基淀粉1份、羟甲基淀粉1份、糯米淀粉6份、纯净水20份、氧化钙0.1份、甲基硅酸钠0.2份；
[0031]优选地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料的制备原料包括如下组分：空心玻璃微球、胶粘剂、助剂和水性溶剂，所述胶粘剂至少含有多糖类生物质。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述空心玻璃微球的真密度不超过0.50g/cm3；和/或，所述空心玻璃微球的振实密度不超过0.35g/cm3；和/或，所述空心玻璃微球的等静压强度为1.5～50MPa；和/或，所述空心玻璃微球的导热系数不超过0.08W/m
·
K。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，以重量份计，所述制备原料含有空心玻璃微球40
‑
100份；优选所述复合材料中的空心玻璃微球的重量占比不低于75％；优选地，所述多糖类生物质选自纤维素、改性纤维素、壳聚糖、玉米淀粉、改性淀粉、大豆淀粉、氧化淀粉和糯米淀粉中的一种或多种；优选地，所述胶粘剂还含有碱金属硅酸盐；优选地，以重量份计，所述制备原料含有胶粘剂2
‑
20份；优选地，所述助剂选自耐腐蚀剂、防水剂、分散剂中的一种或多种；优选地，以重量份计，所述制备原料含有助剂0.1
‑
5份；优选地，所述水性溶剂为水，水和醇的混合物，所述水和醇的混合物中水的重量占比不低于95％；优选地，以重量份计，所述制备原料含有水性溶剂10
‑
50份。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的制备原料包括如下重量份的组分：空心玻璃微球50份、羟丙基淀粉1份、羟甲基淀粉1份、糯米淀粉4份、纯净水20份、氧化钙0.2份、磷酸二氢铵0.2份；优选地，所述空心玻璃微球具备如下性能参数：真密度0.2g/cm3，振实密度0.13g/cm3，等静压强度3.5MPa，导热系数0.045W/m
·
K；或者，所述复合材料的制备原料包括如下重量份的组分：空心玻璃微球65份，羟丙基淀粉2份、糯米淀粉5份、纯净水20份、氧化钙0.1份、磷酸二氢纳0.1份、甲基硅酸钾0.1份；优选地，所述空心玻璃微球具备如下性能参数：真密度0.25g/cm3，振实密度0.16g/cm3，等静压强度5.2MPa，导热系数0.048W/m
·
K；或者，所述复合材料的制备原料包括如下重量份的组分：空心玻璃微球50份、羟丙基淀粉1份、羟甲基淀粉1份、糯米淀粉6份、纯净水20份、氧化钙0.1份、甲基硅酸钠0.2份；优选地，所述空心玻璃微球具备如下性能参数：真密度0.2g/cm3，振实密度0.13g/cm3，等静压强度3.5MPa，导热系数0.045W/m
·
K；或者，所述复合材料的制备原料包括如下重量份的组分：空心玻璃微球75份、羟丙基淀粉2份、糯米淀粉4份、纯净水20份、氧化钙0.1份、异氰酸酯0.2份、甲基硅酸钠0.2份；优选地，所述空心玻璃微球具备如下性能参数：真密度0.3g/cm3，振实...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敬杰，严开祺，宋晓睿，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：