CN113982179B - 一种隔热环保免烧砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种隔热环保免烧砖及其制备方法，所述免烧砖本体中部嵌设有若干个与免烧砖本体相匹配的竹节筒体，若干个所述竹节筒体上设有若干个孔洞，若干个所述竹节筒体中填充有聚氨酯材料，所述免烧砖本体由黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂、耐磨剂制备而来；所述隔热环保免烧砖的制备方法包括以下步骤：S1、制备免烧砖本体；S2、制备聚氨酯浆料；S3、组配，即得隔热环保免烧砖。本发明提出的免烧砖，废物的综合利用率高，操作简单，环保，应用前景广，且制得的免烧砖的重量轻、抗压强度高、隔热效果优异。

Description

一种隔热环保免烧砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及免烧砖技术领域，尤其涉及一种隔热环保免烧砖及其制备方法。
背景技术
免烧装与传统的砖不同，其不需要烧结，是一种新型的墙砖。其实用性好，使用前不用无需传统砖一样需要浸泡，外观整齐，耐久性好、尺寸标准、外形完整、色泽均一，具有古朴自然的外观，可做清水墙也可以做任何外装饰，适用范围极广，市场额需求量较大，是取代粘土砖的极有发展前景的更新换代产品。现有的免烧砖种类较少，大部分产品的功能单一，仅注重产品抗压强度上的提高，对其隔热性能的改进较少，因此一些特殊要求的场所免烧砖并不适用。
铝灰基絮凝剂处理有色金属加工企业生产产生的工业废水的常用物，其处理后会产生很多黄泥，这对于有色金属加工企业来说是一种处理难题，长需要耗费大量的资金和人力去处理，因此如何充分利用废物黄泥对企业来说非常重要。提高能源的利用率是现有工业化生产的重要目标，废物的利用不仅能解决废物的处理困难，而且能降低产品的生产成本。基于此，本发明提出一种隔热环保免烧砖及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有免烧砖的种类少、功能单一，现有研究主要是针对免烧砖的抗压强度进行改性，对其隔热性能的研究较少，导致一些领域免烧砖还不能适用的问题，而提出的一种隔热环保免烧砖及其制备方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种隔热环保免烧砖，所述免烧砖本体中部嵌设有若干个与免烧砖本体相匹配的竹节筒体，若干个所述竹节筒体上设有若干个孔洞，若干个所述竹节筒体中填充有聚氨酯材料，所述免烧砖本体由黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂、耐磨剂制备而来
优选的，所述孔洞得尺寸为0.5cm～1.5cm。
优选的，所述黄泥为铝灰基絮凝剂处理有色金属加工企业的工业污水之后产生的黄泥。
优选的，所述免烧砖本体中黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂、耐磨剂的质量比为400～700：100～200：80～100：300～400：20～40：100～130：90～100：70。
优选的，所述免烧砖本体中黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂、耐磨剂的重量比为500：150：90：360：30：116：95：70。
优选的，所述凝结剂为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种，所述碱激发剂为偏铝酸钠或硅酸钠，所述耐磨剂为五氟苯基二甲基氯硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、二苯基甲基硅烷氟中的一种。
优选的，所述聚氨酯材料包括以下重量份的原料：甲苯二异氰酸酯100份、聚酯多元醇50～70份、二乙酸二丁基锡0.2～0.4份、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物3～6份、膨润土4～8份、聚乙二醇15～20份。
本发明还提出了一种隔热环保免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备免烧砖本体：按照质量比为400～700：100～200：80～100：300～400：20～40：100～130：90～100：70分别称取黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂和耐磨剂，将称取的黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、耐磨剂加入到混合搅拌机中搅拌均匀，得混合物A，取黄泥质量15％～20％的水，均分为2份，一份水与混合物A混合均匀，得组分A，另一份水与称取得凝结剂、碱激发剂在60℃条件下搅拌3～4h，降至室温，得组分B，将组分B加入到组分A中，继续搅拌至均匀，得到浆体，将得到得浆体置于制砖机模具中，压制成免烧砖本体坯料，再在70～80℃湿热条件下养护2～3h，自然冷却至室温，即得免烧砖本体；
S2、制备聚氨酯浆料：按重量份计，称取甲苯二异氰酸酯100份、聚酯多元醇50～70份、二乙酸二丁基锡0.2～0.4份、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物3～6份、膨润土4～8份、聚乙二醇15～20份，将称取得甲苯二异氰酸酯、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物置于反应器中，于40～50℃反应5h，再依此加入称取得二乙酸二丁基锡、膨润土和多元醇于60～70℃反应5～8h，即得聚氨酯浆料；
S3、组配：在步骤S1制备得到的免烧砖本体的中部嵌设若干个与免烧砖本体相匹配的竹节筒体，向竹节筒体中注入步骤S2制得的聚氨酯浆料，置于80～85℃的烘箱中，反应5～6h，冷却至室温，洒水养护3～5天，即得隔热环保免烧砖。
本发明提供的免烧砖，与现有技术相比优点在于：
1、本发明提出的免烧砖以废物铝灰基絮凝剂处理有色金属加工企业的工业污水之后产生的黄泥为主要原料，既解决了有色金属加工企业废物的处理难度，且可以降低免烧砖的成本，提高了废物黄泥的综合利用率，与现有工业化生产的目标是切合的。在使用黄泥时也无需过度处理即可使用，操作简便，环保，使废物黄泥的可应用价值增加，具有客观的市场应用前景。
2、本发明提出的免烧砖，不仅利用了废物黄泥，同时还需配合合理比例的矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂、耐磨剂，以得到具有优异耐磨性能的免烧砖本体，该免烧砖本体中部还嵌设有竹节筒体，竹节筒体上有孔洞，竹节筒体能还填充有聚氨酯材料，此设计结构能够在提高免烧砖抗压强度的同时，还能赋予免烧装优异的隔热性能，使免烧砖的功能增加，进一步增加免烧砖的适用范围，同时还能减轻砖体的重量。
3、本发明中使用的结构，不仅能提高免烧砖的功能，同时在制备免烧砖本体时先将免烧砖本体在湿热条件下养护数小时，再在中部嵌设匹配的竹节筒体，再通过注入聚氨酯浆料以提高免烧砖本体、竹节筒体以及聚氨酯材料的牢固结合，并在后期的室温养护后，能够达到较高的抗压强度以及优异的隔热性能，尤其是免烧砖本体中的六氟铝酸钠和凝结剂与聚氨酯材料中的双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物对免烧砖的抗压性能和隔热性能具有显著的提升作用。
4、本发明在制备免烧砖本体时，将水均分成2份，一份用来与混合物A混合，一份用来与剩余的凝结剂、碱激发剂在60℃条件下搅拌3h，以促进凝结剂和碱激发剂更好的与免烧砖本体的其他原料混匀，经实验测试得到，将凝结剂和碱激发剂与其他成分分别与水混合，再混合在一起，更不易发生团聚，且混均的效果要远优于将凝结剂、碱激发剂、水一同加入混合物A中。且经实验测得，在将水等分成2份时，效果最好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
本发明提出的一种隔热环保免烧砖，所述免烧砖本体中部嵌设有若干个与免烧砖本体相匹配的竹节筒体，若干个所述竹节筒体上设有若干个孔洞，若干个所述竹节筒体中填充有聚氨酯材料，免烧砖本体由质量比为400：200：80：300：40：100：100：70的黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂、耐磨剂制备而来；聚氨酯材料包括以下重量份的原料：甲苯二异氰酸酯100份、聚酯多元醇50份、二乙酸二丁基锡0.4份、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物3份、膨润土8份、聚乙二醇15份；
一种隔热环保免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备免烧砖本体：按照质量比为400：200：80：300：40：100：100：70分别称取黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂、耐磨剂，将称取的黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、耐磨剂加入到混合搅拌机中搅拌均匀，得混合物A，取黄泥质量20％的水，均分为2份，一份水与混合物A混合均匀，得组分A，另一份水与称取得凝结剂、碱激发剂在60℃条件下搅拌3h，降至室温，得组分B，将组分B加入到组分A中，继续搅拌至均匀，得到浆体，将得到得浆体置于制砖机模具中，压制成免烧砖本体坯料，再在70℃湿热条件下养护3h，自然冷却至室温，即得免烧砖本体；
S2、制备聚氨酯浆料：按重量份计，称取甲苯二异氰酸酯100份、聚酯多元醇50份、二乙酸二丁基锡0.4份、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物3份、膨润土8份、聚乙二醇15份，将称取得甲苯二异氰酸酯、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物置于反应器中，于40℃反应5h，再依此加入称取得二乙酸二丁基锡、膨润土和多元醇于70℃反应5h，即得聚氨酯浆料；
S3、组配：在步骤S1制备得到的免烧砖本体的中部嵌设若干个与免烧砖本体相匹配的竹节筒体，向竹节筒体中注入步骤S2制得的聚氨酯浆料，置于80℃的烘箱中，反应6h，冷却至室温，洒水养护3天，即得隔热环保免烧砖。
其中，孔洞得尺寸为0.5cm。
其中，黄泥为铝灰基絮凝剂处理有色金属加工企业的工业污水之后产生的黄泥。
其中，凝结剂为硫酸铝，碱激发剂为硅酸钠，耐磨剂为五氟苯基二甲基氯硅烷。
实施例2
本发明提出的一种隔热环保免烧砖，所述免烧砖本体中部嵌设有若干个与免烧砖本体相匹配的竹节筒体，若干个所述竹节筒体上设有若干个孔洞，若干个所述竹节筒体中填充有聚氨酯材料，免烧砖本体由质量比为500：150：90：360：30：116：95：70的黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂、耐磨剂制备而来；聚氨酯材料包括以下重量份的原料：甲苯二异氰酸酯100份、聚酯多元醇60份、二乙酸二丁基锡0.3份、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物5份、膨润土6份、聚乙二醇18份；
一种隔热环保免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备免烧砖本体：按照质量比为500：150：90：360：30：116：95：70分别称取黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂和耐磨剂，将称取的黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、耐磨剂加入到混合搅拌机中搅拌均匀，得混合物A，取黄泥质量20％的水，均分为2份，一份水与混合物A混合均匀，得组分A，另一份水与称取得凝结剂、碱激发剂在60℃条件下搅拌4h，降至室温，得组分B，将组分B加入到组分A中，继续搅拌至均匀，得到浆体，将得到得浆体置于制砖机模具中，压制成免烧砖本体坯料，再在75℃湿热条件下养护3h，自然冷却至室温，即得免烧砖本体；
S2、制备聚氨酯浆料：按重量份计，称取甲苯二异氰酸酯100份、聚酯多元醇60份、二乙酸二丁基锡0.3份、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物5份、膨润土6份、聚乙二醇18份，将称取得甲苯二异氰酸酯、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物置于反应器中，于45℃反应5h，再依此加入称取得二乙酸二丁基锡、膨润土和多元醇于65℃反应6h，即得聚氨酯浆料；
S3、组配：在步骤S1制备得到的免烧砖本体的中部嵌设若干个与免烧砖本体相匹配的竹节筒体，向竹节筒体中注入步骤S2制得的聚氨酯浆料，置于80℃的烘箱中，反应6h，冷却至室温，洒水养护4天，即得隔热环保免烧砖。
其中，孔洞得尺寸为1cm。
其中，黄泥为铝灰基絮凝剂处理有色金属加工企业的工业污水之后产生的黄泥。
其中，凝结剂为氯化铝，碱激发剂为硅酸钠，耐磨剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷。
实施例3
本发明提出的一种隔热环保免烧砖，所述免烧砖本体中部嵌设有若干个与免烧砖本体相匹配的竹节筒体，若干个所述竹节筒体上设有若干个孔洞，若干个所述竹节筒体中填充有聚氨酯材料，免烧砖本体由质量比为700：100：100：400：20：130：90：70的黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂、耐磨剂制备而来；聚氨酯材料包括以下重量份的原料：甲苯二异氰酸酯100份、聚酯多元醇70份、二乙酸二丁基锡0.2份、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物6份、膨润土4份、聚乙二醇20份；
一种隔热环保免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备免烧砖本体：按照质量比为700：100：100：400：20：130：90：70分别称取黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂和耐磨剂，将称取的黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、耐磨剂加入到混合搅拌机中搅拌均匀，得混合物A，取黄泥质量15％的水，均分为2份，一份水与混合物A混合均匀，得组分A，另一份水与称取得凝结剂、碱激发剂在60℃条件下搅拌4h，降至室温，得组分B，将组分B加入到组分A中，继续搅拌至均匀，得到浆体，将得到得浆体置于制砖机模具中，压制成免烧砖本体坯料，再在80℃湿热条件下养护2h，自然冷却至室温，即得免烧砖本体；
S2、制备聚氨酯浆料：按重量份计，称取甲苯二异氰酸酯100份、聚酯多元醇70份、二乙酸二丁基锡0.2份、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物6份、膨润土4份、聚乙二醇20份，将称取得甲苯二异氰酸酯、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物置于反应器中，于50℃反应5h，再依此加入称取得二乙酸二丁基锡、膨润土和多元醇于60℃反应8h，即得聚氨酯浆料；
S3、组配：在步骤S1制备得到的免烧砖本体的中部嵌设若干个与免烧砖本体相匹配的竹节筒体，向竹节筒体中注入步骤S2制得的聚氨酯浆料，置于85℃的烘箱中，反应5h，冷却至室温，洒水养护5天，即得隔热环保免烧砖。
其中，孔洞得尺寸为1.5cm。
其中，黄泥为铝灰基絮凝剂处理有色金属加工企业的工业污水之后产生的黄泥。
其中，凝结剂为硫酸铁，碱激发剂为偏铝酸钠，耐磨剂为二苯基甲基硅烷氟。
对实施例1～实施例3制备得到的隔热环保免烧砖进行性能测试，测试主要结果见表1所示。
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3
抗压强度MPa 50 56 48
导热系数W/(m·K) 0.13 0.08 0.11
从表1实验结果可得，本发明得到的免烧砖的抗压强度高，均可达到45MPa以上，且导热系数低，为0.08～0.13W/(m·K)以下，隔热保温效果优异。
对本发明提出的免烧砖的性能继续研究，并做出如下对比例：
对比例1
将实施例1的免烧砖本体制作成实心的免烧砖，即不增加竹节筒体以及不填充聚氨酯材料，其他相关内容同实施例1得到的免烧砖。
对对比例1得到的免烧砖进行性能测试，结果：抗压强度为13MPa，导热系数为2.3W/(m·K)。
对比例2
将实施例1的免烧砖本体保持不变，但不加入竹节筒体，直接填充聚氨酯浆料，其他相关内容同实施例1得到的免烧砖。
对对比例2得到的免烧砖进行性能测试，结果：抗压强度为26MPa，导热系数为0.18W/(m·K)。
对比例3
将实施例1的免烧砖本体保持不变，中部嵌设竹节筒体，但竹节筒体上不设有孔洞，在竹节筒体中填充聚氨酯浆料，其他相关内容同实施例1得到的免烧砖。
对对比例3得到的免烧砖进行性能测试，结果：抗压强度为40MPa，导热系数为0.14W/(m·K)。
从实施例1与对比例1～对比例3的实验结果可以看出，本发明中使用的聚氨酯浆料对本发明得到的免烧砖的导热系数具有重要影响，且竹节筒体的加入也可以略微降低免烧砖的导热系数，除此之外，竹节筒体的设置可以显著提高免烧砖的抗压强度，尤其是竹节筒体上孔洞的设计能够对免烧砖的抗压性能起到促进作用，可能是因为孔洞结构能够使免烧砖本体与聚氨酯材料更好的结合，且孔洞设计能够使应力得到有效扩散，进而提高免烧砖的抗压强度。
对比例4
将实施例1中免烧砖本体中的六氟铝酸钠和凝结剂以及聚氨酯材料中的双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物同时去除，其他相关内容同实施例1得到的免烧砖。
对比例5
将实施例1中免烧砖本体中的六氟铝酸钠和凝结剂同时去除，其他相关内容同实施例1得到的免烧砖。
对比例6
将实施例1中聚氨酯材料中的双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物去除，其他相关内容同实施例1得到的免烧砖。
对对比例4～对比例6得到的免烧砖进行性能测试，结果见表2所示，并将结果与实施例1的结果相比较。
表2
测试项目 对比例1 对比例2 对比例3
抗压强度MPa 41 43 44
导热系数W/(m·K) 1.13 0.82 0.76
表2实验结果显示，本发明中免烧砖本体中的六氟铝酸钠和凝结剂以及聚氨酯材料中的双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物对本发明中的免烧砖的导热系数具有显著的控制作用，尤其是三者同时加入时对免烧砖的隔热性能具有协同促进作用，其三者共同的作用效果要远优于单独添加时的效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种隔热环保免烧砖，其特征在于，免烧砖本体中部嵌设有若干个与免烧砖本体相匹配的竹节筒体，若干个所述竹节筒体上设有若干个孔洞，若干个所述竹节筒体中填充有聚氨酯材料，所述免烧砖本体由黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂、耐磨剂制备而来；所述聚氨酯材料包括以下重量份的原料：甲苯二异氰酸酯100份、聚酯多元醇50～70份、二乙酸二丁基锡0.2～0.4份、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物3～6份、膨润土4～8份、聚乙二醇15～20份。
2.根据权利要求1所述的一种隔热环保免烧砖，其特征在于，所述孔洞的尺寸为0.5cm～1.5cm。
3.根据权利要求1所述的一种隔热环保免烧砖，其特征在于，所述黄泥为铝灰基絮凝剂处理有色金属加工企业的工业污水之后产生的黄泥。
4.根据权利要求1所述的一种隔热环保免烧砖，其特征在于，所述免烧砖本体中黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂、耐磨剂的质量比为400～700：100～200：80～100：300～400：20～40：100～130：90～100：70。
5.根据权利要求1所述的一种隔热环保免烧砖，其特征在于，所述免烧砖本体中黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂、耐磨剂的重量比为500：150：90：360：30：116：95：70。
6.根据权利要求1或4或5所述的一种隔热环保免烧砖，其特征在于，所述凝结剂为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种，所述碱激发剂为偏铝酸钠或硅酸钠，所述耐磨剂为五氟苯基二甲基氯硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、二苯基甲基硅烷氟中的一种。
7.一种隔热环保免烧砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备免烧砖本体：按照质量比为400～700：100～200：80～100：300～400：20～40：100～130：90～100：70分别称取黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、凝结剂、碱激发剂和耐磨剂，将称取的黄泥、矿渣粉、水泥、骨料、六氟铝酸钠、耐磨剂加入到混合搅拌机中搅拌均匀，得混合物A，取黄泥质量15％～20％的水，均分为2份，一份水与混合物A混合均匀，得组分A，另一份水与称取得凝结剂、碱激发剂在60℃条件下搅拌3～4h，降至室温，得组分B，将组分B加入到组分A中，继续搅拌至均匀，得到浆体，将得到得浆体置于制砖机模具中，压制成免烧砖本体坯料，再在70～80℃湿热条件下养护2～3h，自然冷却至室温，即得免烧砖本体；
S2、制备聚氨酯浆料：按重量份计，称取甲苯二异氰酸酯100份、聚酯多元醇50～70份、二乙酸二丁基锡0.2～0.4份、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物3～6份、膨润土4～8份、聚乙二醇15～20份，将称取得甲苯二异氰酸酯、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物置于反应器中，于40～50℃反应5h，再依此加入称取得二乙酸二丁基锡、膨润土和多元醇于60～70℃反应5～8h，即得聚氨酯浆料；
S3、组配：在步骤S1制备得到的免烧砖本体的中部嵌设若干个与免烧砖本体相匹配的竹节筒体，向竹节筒体中注入步骤S2制得的聚氨酯浆料，置于80～85℃的烘箱中，反应5～6h，冷却至室温，洒水养护3～5天，即得隔热环保免烧砖。
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