CN107235693A - 一种保温材料的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

一种保温材料的制备工艺，包括以下步骤：S1、泡沫塑料的制备，将废旧泡沫塑料置于粉碎机中进行粉碎，制得尺寸为2‑6mm的泡沫塑料，备用；S2、保温纤维的制备，将纤维类废旧保温材料投入含有磺酸盐类表面活性剂的溶液中浸泡，使其软化；再通过机械力进行强力撕扯，进一步将所述纤维类废旧保温材料松解成纤维状；S3、混合浆料的制备；S4、将所述混合浆料置于闭合模具中，并将模具温度升至120‑180℃烧制1‑3小时，然后冷却至室温，再脱模即得保温材料。本发明制备出来的保温材料具有保温阻燃等性能优异以及环境友好的优点，市场潜力巨大,前景广阔。

Description

一种保温材料的制备工艺
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域，具体涉及一种保温材料的制备工艺。
背景技术
随着全球性能源、资源短缺和环境污染等问题日趋深刻化，省能省资源已经成为全球经济发展的必由之路。我国政府也在各种官方场合公开多次表示，要把节能减排，可持续发展作为中国经济发展的基本国策。据报道，房屋建筑工程能源消耗约占我国能源消耗总量的25-40%。因此，做好房屋建筑的节能减排对于贯彻落实中央提出的节能减排、可持续发展的经济发展基本国策有着举足轻重的意义。
建筑是我国目前能源消耗增长最快的部门之一，其能耗已占全国总能耗的27%，尤其是建筑外墙的保温材料，在严寒的冬季建筑外墙的保温性能的好坏直接影响着能源的消耗，因此作为能源消耗大户的建筑业其主要任务就是在提高材料的保温性能的同时降低能耗，提高能源利用率；目前，在外墙外保温工程中使用的保温材料主要是以聚苯泡沫为代表的有机可燃性材料，存在严重的火灾隐患。同时容易出现应力集中、开裂；透气性差等缺陷，其寿命也有限，难以满足使用要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的问题，提供一种安全性高、保温性能良好且环保的保温材料的制备工艺。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种保温材料的制备工艺，包括以下步骤：
S1、泡沫塑料的制备，将废旧泡沫塑料置于粉碎机中进行粉碎，制得尺寸为2-6mm的泡沫塑料，备用；
S2、保温纤维的制备，将纤维类废旧保温材料投入含有磺酸盐类表面活性剂的溶液中浸泡，使其软化；再通过机械力进行强力撕扯，进一步将所述纤维类废旧保温材料松解成纤维状；
S3、混合浆料的制备：
（1）将密炼机的温度升至70-90℃，待温度达到后将天然树脂，氯丁橡胶生胶和顺丁橡胶生胶置于密炼机中，进行密炼3-8min，再加入泡沫塑料、保温纤维以及二苄叉山梨醇，发泡剂，抗焦剂和光稳定剂，保持70-90℃的温度继续密炼2-5min，得到交联物；
（2）向搅拌机中加水，设定搅拌机的转速为150-200r/min，然后依次加入粉煤灰、工业炉渣、粘土、硫铝酸盐水泥、石英砂、氧化铝、生石灰和水玻璃，搅拌10-15min，得到粘稠物；
（3）将搅拌机转速设置为50-80r/min，再在搅拌机中依次加入氢氧化铝、铝粉、纳米碳酸钙和纳米二氧化硅，以便使其产生适量气泡；
（4）将搅拌机转速设置为70-100r/min，向搅拌机中加入交联物，混合搅拌均匀，得到混合浆料；
S4、将所述混合浆料置于闭合模具中，并将模具温度升至120-180℃烧制1-3小时，然后冷却至室温，再脱模即得保温材料。
进一步地，所述纤维类废旧保温材料包括岩棉、玻璃棉、陶瓷纤维及硅酸盐棉中的一种或几种。
进一步地，所述纤维类废旧保温材料包括以下按重量份的原料：岩棉15-25份、玻璃棉15-30份、陶瓷纤维10-15份。
进一步地，所述天然树脂，氯丁橡胶生胶，顺丁橡胶生胶，泡沫塑料，二苄叉山梨醇，发泡剂，抗焦剂和光稳定剂按重量份计如下：天然树脂150-200份，氯丁橡胶生胶20-40份，顺丁橡胶生胶5-15份，泡沫塑料50-100份，二苄叉山梨醇5-10份，发泡剂5-8份，抗焦剂3-6份和光稳定剂2-6份。
进一步地，所述粉煤灰、工业炉渣、粘土、硫铝酸盐水泥、石英砂、氧化铝、生石灰和水玻璃按重量份计如下：粉煤灰25-40份、工业炉渣5-8份、粘土8-15份、普通硅酸盐水泥80-110份、石英砂10-15份、氧化铝5-10份、生石灰3-5份和水玻璃10-15份。
进一步地，所述氢氧化铝、铝粉、纳米碳酸钙和纳米二氧化硅按重量份计如下：氢氧化铝2-4份、铝粉5-10份、纳米碳酸钙5-10份和纳米二氧化硅5-10份。
进一步地，所述模具型腔内设有骨架。
进一步地，所述骨架由金属丝编织而成。
进一步地，所述S2中，浸泡溶液的浓度为2％-10％，浸泡时间为2-10小时；所述磺酸盐类表面活性剂是烯基磺酸钠。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
本发明采用废旧的泡沫塑料、纤维类废旧保温材料、粉煤灰和工业炉渣等原料，既降低了生产成本，同时又缓解了泡沫塑料、纤维类废旧保温材料、粉煤灰和工业炉渣带来的污染问题，使资源循环使用。使用纤维类废旧保温材料，使纤维分子的长链缠绕在一起，彼此交联成网格结构，从而使得保温材料在凝固后，能够将这种交联网络结构凝固于其中，达到整体上的坚固，交联网状的纤维在发泡能够起到增强、阻裂和增韧的作用，阻止应力集中，降低建筑节能保温材料应力开裂的可能性，金属骨架进一步增强保温材料的机械强度，同时纤维类废旧保温材料能提高保温材料的保温性、阻燃性和吸音性。添加氯丁橡胶生胶和顺丁橡胶生胶提高保温材料的耐候性和耐燃性；废旧纤维采用氢氧化钠溶液进行多孔结构的处理，使材料内部初步具有多孔结构，同时发泡剂的加入可以进一步提高保温材料的孔隙率，使保温性能显著提升；加入二苄叉山梨醇可以提高保温材料的透明度，使保温材料从阳光辐射中吸收更高的热能。由此可见，本发明制备出来的保温材料具有保温阻燃等性能优异以及环境友好的优点，市场潜力巨大,前景广阔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种保温材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、泡沫塑料的制备，将废旧泡沫塑料置于粉碎机中进行粉碎，制得尺寸为2-6mm的泡沫塑料，备用；
S2、保温纤维的制备，将纤维类废旧保温材料投入含有磺酸盐类表面活性剂的溶液中浸泡，使其软化；再通过机械力进行强力撕扯，进一步将所述纤维类废旧保温材料松解成纤维状；所述纤维类废旧保温材料包括以下按重量份的原料：岩棉15克、玻璃棉15克、陶瓷纤维10克；岩棉具有质量轻、导热系数小、吸热、不燃的特点，是一种优良的保温、隔燃、吸声材料。玻璃棉是将熔融玻璃纤维化，形成棉状的材料，化学成分属玻璃类，是一种无机质纤维，具有成型好、体积密度小、热导率低、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定的特点。玻璃棉具有最高的防火等级-A级，完全符合国家相关防火要求，玻璃棉内均匀的纤维分布以及更加细长的纤维，使得产品具有更低的导热系数，确保了产品优越的保温性能，确保了产品保温效果的长期性。不仅如此，玻璃棉还是绿色建材产品，可循环使用，内部多孔结构使其具有优越的吸声能力和透气性能，其憎水率高达99%，受潮后易自干，确保其长期有效的保温性能。陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有质量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点。浸泡溶液的浓度为2％，浸泡时间为2小时；所述磺酸盐类表面活性剂是烯基磺酸钠；烯基磺酸钠主要由烯烃通过磺化制得，生物降解性好，对皮肤刺激性小。
S3、混合浆料的制备：
（1）将密炼机的温度升至70℃，待温度达到后向密炼机中加入天然树脂150份，氯丁橡胶生胶20克，顺丁橡胶生胶5克，泡沫塑料50克，二苄叉山梨醇5克，发泡剂5克，抗焦剂3克和光稳定剂2克，进行密炼3min，再加入泡沫塑料、保温纤维以及二苄叉山梨醇，发泡剂，抗焦剂和光稳定剂，保持70℃的温度继续密炼2min，得到交联物；
（2）向搅拌机中加水，设定搅拌机的转速为150r/min，然后依次加入粉煤灰25克、工业炉渣5克、粘土8克、普通硅酸盐水泥80克、石英砂10克、氧化铝5克、生石灰3克和水玻璃10克，搅拌10min，得到粘稠物；
（3）将搅拌机转速设置为50r/min，再在搅拌机中依次加入氢氧化铝2克、铝粉5克、纳米碳酸钙5克和纳米二氧化硅5克，以便使其产生适量气泡；
（4）将搅拌机转速设置为70r/min，向搅拌机中加入交联物，混合搅拌均匀，得到混合浆料；
S4、将所述混合浆料置于闭合模具中，该模具型腔内设有由金属丝编织而成的骨架，金属丝的直径为0.5mm，并将模具温度升至120℃烧制1小时，然后冷却至室温，再脱模即得保温材料，该保温材料的内部嵌有骨架，可增强保温材料的机械强度。
实施例2
一种保温材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、泡沫塑料的制备，将废旧泡沫塑料置于粉碎机中进行粉碎，制得尺寸为6mm的泡沫塑料，备用；
S2、保温纤维的制备，将纤维类废旧保温材料投入含有磺酸盐类表面活性剂的溶液中浸泡，使其软化；再通过机械力进行强力撕扯，进一步将所述纤维类废旧保温材料松解成纤维状；所述纤维类废旧保温材料包括以下按重量份的原料：岩棉25克、玻璃棉30克、陶瓷纤维15克；岩棉具有质量轻、导热系数小、吸热、不燃的特点，是一种优良的保温、隔燃、吸声材料。玻璃棉是将熔融玻璃纤维化，形成棉状的材料，化学成分属玻璃类，是一种无机质纤维，具有成型好、体积密度小、热导率低、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定的特点。玻璃棉具有最高的防火等级-A级，完全符合国家相关防火要求，玻璃棉内均匀的纤维分布以及更加细长的纤维，使得产品具有更低的导热系数，确保了产品优越的保温性能，确保了产品保温效果的长期性。不仅如此，玻璃棉还是绿色建材产品，可循环使用，内部多孔结构使其具有优越的吸声能力和透气性能，其憎水率高达99%，受潮后易自干，确保其长期有效的保温性能。陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有质量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点。浸泡溶液的浓度为2％-10％，浸泡时间为2-10小时；所述磺酸盐类表面活性剂是烯基磺酸钠；烯基磺酸钠主要由烯烃通过磺化制得，生物降解性好，对皮肤刺激性小。
S3、混合浆料的制备：
（1）将密炼机的温度升至90℃，待温度达到后向密炼机中加入天然树脂200克，氯丁橡胶生胶40克，顺丁橡胶生胶15克，泡沫塑料100克，二苄叉山梨醇10克，发泡剂8克，抗焦剂6克和光稳定剂6克，进行密炼8min，再加入泡沫塑料、保温纤维以及二苄叉山梨醇，发泡剂，抗焦剂和光稳定剂，保持90℃的温度继续密炼5min，得到交联物；
（2）向搅拌机中加水，设定搅拌机的转速为200r/min，然后依次加入粉煤灰40克、工业炉渣8克、粘土15克、普通硅酸盐水泥110克、石英砂15克、氧化铝10克、生石灰5克和水玻璃15克，搅拌15min，得到粘稠物；
（3）将搅拌机转速设置为80r/min，再在搅拌机中依次加入氢氧化铝4克、铝粉10克、纳米碳酸钙10克和纳米二氧化硅10克，以便使其产生适量气泡；
（4）将搅拌机转速设置为100r/min，向搅拌机中加入交联物，混合搅拌均匀，得到混合浆料；
S4、将所述混合浆料置于闭合模具中，该模具型腔内设有由金属丝编织而成的骨架，金属丝的直径为1.5mm，并将模具温度升至180℃烧制3小时，然后冷却至室温，再脱模即得保温材料，该保温材料的内部嵌有骨架，可增强保温材料的机械强度。
实施例3
一种保温材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、泡沫塑料的制备，将废旧泡沫塑料置于粉碎机中进行粉碎，制得尺寸为4mm的泡沫塑料，备用；
S2、保温纤维的制备，将纤维类废旧保温材料投入含有磺酸盐类表面活性剂的溶液中浸泡，使其软化；再通过机械力进行强力撕扯，进一步将所述纤维类废旧保温材料松解成纤维状；所述纤维类废旧保温材料包括以下按重量份的原料：岩棉20克、玻璃棉23克、陶瓷纤维13克；岩棉具有质量轻、导热系数小、吸热、不燃的特点，是一种优良的保温、隔燃、吸声材料。玻璃棉是将熔融玻璃纤维化，形成棉状的材料，化学成分属玻璃类，是一种无机质纤维，具有成型好、体积密度小、热导率低、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定的特点。玻璃棉具有最高的防火等级-A级，完全符合国家相关防火要求，玻璃棉内均匀的纤维分布以及更加细长的纤维，使得产品具有更低的导热系数，确保了产品优越的保温性能，确保了产品保温效果的长期性。不仅如此，玻璃棉还是绿色建材产品，可循环使用，内部多孔结构使其具有优越的吸声能力和透气性能，其憎水率高达99%，受潮后易自干，确保其长期有效的保温性能。陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有质量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点。浸泡溶液的浓度为8％，浸泡时间为6小时；所述磺酸盐类表面活性剂是烯基磺酸钠；烯基磺酸钠主要由烯烃通过磺化制得，生物降解性好，对皮肤刺激性小。
S3、混合浆料的制备：
（1）将密炼机的温度升至70-90℃，待温度达到后向密炼机中加入天然树脂180克，氯丁橡胶生胶30克，顺丁橡胶生胶10克，泡沫塑料75克，二苄叉山梨醇8克，发泡剂7克，抗焦剂4克和光稳定剂4克，进行密炼5min，再加入泡沫塑料、保温纤维以及二苄叉山梨醇，发泡剂，抗焦剂和光稳定剂，保持80℃的温度继续密炼4min，得到交联物；
（2）向搅拌机中加水，设定搅拌机的转速为180r/min，然后依次加入粉煤灰35克、工业炉渣6克、粘土11克、普通硅酸盐水泥95克、石英砂13克、氧化铝8克、生石灰4克和水玻璃13克，搅拌13min，得到粘稠物；
（3）将搅拌机转速设置为70r/min，再在搅拌机中依次加入氢氧化铝3克、铝粉8克、纳米碳酸钙8克和纳米二氧化硅8克，以便使其产生适量气泡；
（4）将搅拌机转速设置为85r/min，向搅拌机中加入交联物，混合搅拌均匀，得到混合浆料；
S4、将所述混合浆料置于闭合模具中，该模具型腔内设有由金属丝编织而成的骨架，金属丝的直径为1mm，并将模具温度升至150℃烧制2小时，然后冷却至室温，再脱模即得保温材料，该保温材料的内部嵌有骨架，可增强保温材料的机械强度。
实施例4
申请人采用本发明提供工艺制成的保温材料进行检测，主要性能指标如表1所示：
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3
密度，kg/m3 135.8 136.6 132.4
抗压强度，MPa 1.19 1.20 1.23
导热系数，W/（m·K） 0.061 0.062 0.059
最高使用温度，℃ 1083 1025 1090
最高使用温度下平均线收缩率，% 1.34 1.25 1.21
抗折强度，MPa 1.26 1.29 1.31
表1
阻燃性能指标检测结果如表2所示：
项目 指标要求 实施例1 实施例2 实施例3
炉内平均温升，℃ ≤30 4 3 4
试样平均持续燃烧时间，s 0 0 0 0
试样平均质量损失率，% ≤50 1.3 1.1 1.2
安全级别 标准安全1级（ZA1） 标准安全1级（ZA1） 标准安全1级（ZA1）
由此可见，本发明提供的一种保温材料的制备工艺具有如下技术特点：
1、保温效果好；
2、阻燃性能优良；
3、在火场中受火时其产物可达到标准安全级别，不会伤害未逃离火场人员和消防人员，也不会造成环境污染。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种保温材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、泡沫塑料的制备，将废旧泡沫塑料置于粉碎机中进行粉碎，制得尺寸为2-6mm的泡沫塑料，备用；
S2、保温纤维的制备，将纤维类废旧保温材料投入含有磺酸盐类表面活性剂的溶液中浸泡，使其软化；再通过机械力进行强力撕扯，进一步将所述纤维类废旧保温材料松解成纤维状；
S3、混合浆料的制备：
（1）将密炼机的温度升至70-90℃，待温度达到后将天然树脂，氯丁橡胶生胶和顺丁橡胶生胶置于密炼机中，进行密炼3-8min，再加入泡沫塑料、保温纤维以及二苄叉山梨醇，发泡剂，抗焦剂和光稳定剂，保持70-90℃的温度继续密炼2-5min，得到交联物；
（2）向搅拌机中加水，设定搅拌机的转速为150-200r/min，然后依次加入粉煤灰、工业炉渣、粘土、硫铝酸盐水泥、石英砂、氧化铝、生石灰和水玻璃，搅拌10-15min，得到粘稠物；
（3）将搅拌机转速设置为50-80r/min，再在搅拌机中依次加入氢氧化铝、铝粉、纳米碳酸钙和纳米二氧化硅，以便使其产生适量气泡；
（4）将搅拌机转速设置为70-100r/min，向搅拌机中加入交联物，混合搅拌均匀，得到混合浆料；
S4、将所述混合浆料置于闭合模具中，并将模具温度升至120-180℃烧制1-3小时，然后冷却至室温，再脱模即得保温材料。
2.根据权利要求1所述的一种保温材料的制备工艺，其特征在于，所述纤维类废旧保温材料包括岩棉、玻璃棉、陶瓷纤维及硅酸盐棉中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的一种保温材料的制备工艺，其特征在于，所述纤维类废旧保温材料包括以下按重量份的原料：岩棉15-25份、玻璃棉15-30份、陶瓷纤维10-15份。
4.根据权利要求1所述的一种保温材料的制备工艺，其特征在于，所述天然树脂，氯丁橡胶生胶，顺丁橡胶生胶，泡沫塑料，二苄叉山梨醇，发泡剂，抗焦剂和光稳定剂按重量份计如下：天然树脂150-200份，氯丁橡胶生胶20-40份，顺丁橡胶生胶5-15份，泡沫塑料50-100份，二苄叉山梨醇5-10份，发泡剂5-8份，抗焦剂3-6份和光稳定剂2-6份。
5.根据权利要求1所述的一种保温材料的制备工艺，其特征在于，所述粉煤灰、工业炉渣、粘土、硫铝酸盐水泥、石英砂、氧化铝、生石灰和水玻璃按重量份计如下：粉煤灰25-40份、工业炉渣5-8份、粘土8-15份、普通硅酸盐水泥80-110份、石英砂10-15份、氧化铝5-10份、生石灰3-5份和水玻璃10-15份。
6.根据权利要求1所述的一种保温材料的制备工艺，其特征在于，所述氢氧化铝、铝粉、纳米碳酸钙和纳米二氧化硅按重量份计如下：氢氧化铝2-4份、铝粉5-10份、纳米碳酸钙5-10份和纳米二氧化硅5-10份。
7.根据权利要求1所述的一种保温材料的制备工艺，其特征在于，所述模具型腔内设有骨架。
8.根据权利要求7所述的一种保温材料的制备工艺，其特征在于，所述骨架由金属丝编织而成。
9.根据权利要求1所述的一种保温材料的制备工艺，其特征在于，所述S2中，浸泡溶液的浓度为2％-10％，浸泡时间为2-10小时；所述磺酸盐类表面活性剂是烯基磺酸钠。
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