CN114057452B - 一种外墙保温材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种外墙保温材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本申请涉及保温材料领域，具体公开了一种外墙保温材料及其制备方法和应用；所述外墙保温材料包括第一组分和第二组分；所述第一组份包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥20‑50份、粉煤灰10‑30份、苯丙乳液15‑35份、成膜助剂1‑3份、水15‑30份；所述第二组分包括如下重量份的原料：膨胀珍珠岩25‑45份、膨润土20‑30份、组合保温纤维5‑15份、复合料15‑25份、色料2‑5份、憎水剂5‑10份、水15‑25份；所述复合料包括纳米二氧化硅、玻化微珠和漂珠；本申请制得的外墙保温材料的保温性能较好。

Description

一种外墙保温材料及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及保温材料领域，更具体地说，它涉及一种外墙保温材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前建筑物能量损耗的30-50%是通过屋顶和围护结构损失的，因此有效地做好屋顶与围护结构的保温与隔热是建筑节能的关键。当前墙体保温所使用的保温材料主要有两类：分别是有机保温材料和无机保温材料，其中，有机保温材料以有机泡沫板为主，其保温效果较好，但存在施工工序复杂且易发生火灾的问题；无机保温材料的粘结性强，具有良好的环保、耐候性能，且施工工艺简单。
针对上述中的相关技术，发明人认为无机保温材料在容重较大、隔热保温性能差的缺陷，其保温隔热效果不如有机保温材料，因此，需要提高无机保温材料的保温性能，满足建筑室内冬暖夏凉的需求。
发明内容
为了提高保温材料的保温性能，本申请提供一种外墙保温材料及其制备方法和应用。
第一方面，本申请提供一种外墙保温材料，采用如下的技术方案：
一种外墙保温材料，包括第一组分和第二组分；所述第一组份包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥20-50份、粉煤灰10-30份、苯丙乳液15-35份、成膜助剂1-3份、水15-30份；所述第二组分包括如下重量份的原料：膨胀珍珠岩25-45份、膨润土20-30份、组合保温纤维5-15份、复合料15-25份、色料2-5份、憎水剂5-10份、水15-25份；所述复合料包括纳米二氧化硅、玻化微珠和漂珠。
通过采用上述技术方案，本申请制备的外墙保温材料，通过在外墙保温材料的制备过程中的第二组份中加入复合料，有效改善了外墙保温材料的保温性能。本申请复合料中的纳米二氧化硅是一种无定形的微小颗粒，微小颗粒的化学键相互结合成很长的颗粒封闭链，颗粒封闭链会形成螺旋状传导路径，从而达到绝热的效果；玻化微珠是一种环保型新型无机轻质绝热材料， 除具有质轻、保温、绝热、防火的优异性能外，还具有不燃烧、强度高、易和性好、使用寿命长的特点；漂珠壁薄中空，空腔内为半真空，只有极微量的气体N2、H2及CO2等，热传导极慢极微，所以漂珠不但质轻而且保温隔热优异；本申请将纳米二氧化硅、玻化微珠和漂珠组成复合料添加到外墙保温材料中，有效提高了建筑外墙的保温性能，使建筑室内空间具有冬暖夏凉的特点。
作为优选，所述第一组份包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥30-40份、粉煤灰15-25份、苯丙乳液20-30份、成膜助剂2-2.5份、水18-22份；所述第二组分包括如下重量份的原料：膨胀珍珠岩30-40份、膨润土24-28份、组合保温纤维8-12份、复合料18-22份、色料3-4份、憎水剂6-8份、水18-22份。
通过采用上述技术方案，本申请通过优化外墙保温材料的各原料的用量，使外墙保温材料原料用量在此范围内时，所制备的外墙保温材料具有良好的保温性能。
作为优选，所述复合料各原料添加的重量份如下：纳米二氧化硅5-15份、玻化微珠20-30份、漂珠25-35份。
通过采用上述技术方案，本申请将复合料的各原料用量进行配比，得到的外墙保温材料的保温性能较好，其中导热系数为0.055W/（m·K），吸水率为3.9%，抗压强度为0.58MPa，燃烧性能为A1。
作为优选，所述漂珠的平均粒度大小为150-250μm。
通过采用上述技术方案，本申请通过限制漂珠的粒度大小，使制得的外墙保温材料的保温性能较好。
作为优选，所述组合保温纤维包括海泡石纤维、玄武岩纤维和硅酸铝纤维，其添加的重量份如下：硅酸铝纤维20-30份、玄武岩纤维35-45份和海泡石纤维15-20份。
通过采用上述技术方案，本申请中将海泡石纤维、玄武岩纤维和硅酸铝纤维按一定比例进行复配得到组合保温纤维，硅酸铝纤维具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低的特点，因此具有较优的保温性能；玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成，玄武岩纤维不仅具有较好的力学强度，同时还耐高温，因此是较好的防火保温材料；海泡石纤维能杂乱地分散在保温材料中，起到“骨架”支撑作用，增加保温材料的抗压抗折强度和粘结强度。
作为优选，所述成膜助剂为丙二醇丁醚或丙二醇甲醚醋酸酯。
通过采用上述技术方案，丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯均可促进外墙保温材料的流动性，改善聚结性能，从而使外墙保温材料易于涂覆在建筑外侧，从而起到保温作用。
第二方面，本申请提供一种外墙保温材料的制备方法，其包括如下步骤：
1）将硅酸盐水泥、粉煤灰、苯丙乳液、成膜助剂和水混合均匀，得到第一组分；
2）将膨胀珍珠岩、膨润土、组合保温纤维、复合料、色料、憎水剂和水混合均匀，得到第二组分。
通过采用上述技术方案，制得第一组份和第二组份，第一组份能够填补外墙的细微裂缝，第二组分多采用具有中空结构的原料，使本申请的外请保温材料的保温性能得到提高。
第三方面，本申请提供一种外墙保温材料的应用，其包括如下步骤：
1）将第一组分涂刷至外墙表面，涂刷厚度为6-10mm；
2）将第二组分涂刷至第一组分表面，涂刷厚度为25-40mm。
通过采用上述技术方案，将第一组份和第二组份按顺序涂刷在建筑外墙表面，涂刷厚度在上述取值范围内，对外墙保温材料的保温性能均无影响。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请制备的外墙保温材料，通过在外墙保温材料的制备过程中的第二组份中加入复合料，有效改善了外墙保温材料的保温性能。本申请复合料中的纳米二氧化硅是一种无定形的微小颗粒，微小颗粒的化学键相互结合成很长的颗粒封闭链，颗粒封闭链会形成螺旋状传导路径，从而达到绝热的效果；玻化微珠是一种环保型新型无机轻质绝热材料，除具有质轻、保温、绝热、防火的优异性能外，还具有不燃烧、强度高、易和性好、使用寿命长的特点；漂珠壁薄中空，空腔内为半真空，只有极微量的气体N2、H2及CO2等，热传导极慢极微，所以漂珠不但质轻而且保温隔热优异；本申请将纳米二氧化硅、玻化微珠和漂珠组成复合料添加到外墙保温材料中，有效提高了建筑外墙的保温性能，使建筑室内空间具有冬暖夏凉的特点。
2、本申请中将海泡石纤维、玄武岩纤维和硅酸铝纤维按一定比例进行复配得到组合保温纤维，硅酸铝纤维具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低的特点，因此具有较优的保温性能；玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成，玄武岩纤维不仅具有较好的力学强度，同时还耐高温，因此是较好的防火保温材料；海泡石纤维能杂乱地分散在保温材料中，起到“骨架”支撑作用，增加保温材料的抗压抗折强度和粘结强度。
3、本申请制得的外墙保温材料进行性能检测，测得其导热系数为0.051W/（m·K），吸水率为4.2%，抗压强度为0.62MPa，燃烧性能为A1。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
硅酸盐水泥：生产厂家为北京瑞斯埃特建材有限公司；粉煤灰：生产厂家为河北友胜耐火材料有限公司；膨胀珍珠岩：生产厂家为长春市双阳区鑫源矿业有限公司；膨润土：生产厂家为北京国蕴科技有限公司；
苯丙乳液：生产厂家为北京中宇友联科技有限公司；
纳米二氧化硅：生产厂家为上海超威纳米科技有限公司；玻化微珠：生产厂家为信阳市科云建材有限公司；漂珠：生产厂家为河北恒光矿产品有限公司；
海泡石纤维：生产厂家为河北科旭建材有限公司；玄武岩纤维：生产厂家为山东泰诚纤维有限公司；硅酸铝纤维：生产厂家为河北禄阳保温材料有限公司；
丙二醇丁醚：生产厂家为山东辰宇化工有限公司；丙二醇甲醚醋酸酯：生产厂家为山东泰熙化工有限公司；
聚乙烯醇水基憎水剂：生产厂家为北京万图明科技有限公司。
制备例
制备例1-3
制备例1-3的一种复合料，其各原料及各原料用量如表1所示，其制备步骤如下：
按照表1中的用量称量各原料，然后将各原料搅拌均匀，即得复合料。
表1制备例1-3的复合料各原料及各原料用量（kg）
制备例1 制备例2 制备例3
纳米二氧化硅 5 10 15
玻化微珠 40 30 20
漂珠 25 30 35
制备例4-6
制备例4-6的一种组合保温纤维，其各原料及各原料用量如表2所示，其制备步骤如下：
按照表2中的用量称量各原料，然后将各原料搅拌均匀，即得组合保温纤维。
表2制备例4-6的组合保温纤维各原料及各原料用量（kg）
制备例4 制备例5 制备例6
硅酸铝纤维 20 25 30
玄武岩纤维 45 40 35
海泡石纤维 15 18 20
实施例
实施例1-4
实施例1-4的一种外墙保温材料，其各原料及各原料用量如表3所示，其制备步骤如下：
1）将硅酸盐水泥、粉煤灰、苯丙乳液、成膜助剂和水混合均匀，得到第一组分；
2）将膨胀珍珠岩、膨润土、组合保温纤维、复合料、色料、憎水剂和水混合均匀，得到第二组分。
其中，复合料来自制备例1，组合纤维来自制备例4，成膜助剂为丙二醇丁醚，憎水剂为聚乙烯醇水基憎水剂。
表3实施例1-4的各原料及各原料用量（kg）
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
硅酸盐水泥 20 30 40 50
粉煤灰 30 25 15 10
苯丙乳液 15 20 30 35
成膜助剂 1 2 2.5 3
水 25 22 18 15
膨胀珍珠岩 25 30 40 45
膨润土 30 28 24 20
组合保温纤维 5 8 12 15
复合料 15 15 15 15
色料 5 4 3 2
憎水剂 5 6 8 10
水 25 22 18 15
其中，复合料来自制备例1，组合保温纤维来自制备例4，漂珠的平均粒度大小为150μm，成膜助剂为丙二醇丁醚，憎水剂为聚乙烯醇水基憎水剂。
实施例5
一种外墙保温材料，与实施例3的不同之处在于，其添加的复合料来自制备例2，其余步骤与实施例3均相同。
实施例6
一种外墙保温材料，与实施例3的不同之处在于，其添加的复合料来自制备例3，其余步骤与实施例3均相同。
实施例7
一种外墙保温材料，与实施例5的不同之处在于，其添加的漂珠的平均粒度大小为200μm，其余步骤与实施例5均相同。
实施例8
一种外墙保温材料，与实施例5的不同之处在于，其添加的漂珠的平均粒度大小为250μm，其余步骤与实施例5均相同。
实施例9
一种外墙保温材料，与实施例8的不同之处在于，其添加的复合料添加量为18kg，其余步骤与实施例8均相同。
实施例10
一种外墙保温材料，与实施例8的不同之处在于，其添加的复合料添加量为22kg，其余步骤与实施例8均相同。
实施例11
一种外墙保温材料，与实施例8的不同之处在于，其添加的复合料添加量为25kg，其余步骤与实施例8均相同。
实施例12
一种外墙保温材料，与实施例11的不同之处在于，其添加的组合保温纤维来自制备例5，其余步骤与实施例11均相同。
实施例13
一种外墙保温材料，与实施例11的不同之处在于，其添加的组合保温纤维来自制备例6，其余步骤与实施例11均相同。
实施例14
一种外墙保温材料，与实施例12的不同之处在于，其添加的成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯，其余步骤与实施例12均相同。
对比例
对比例1
一种外墙保温材料，与实施例1的不同之处在于，复合料中的纳米二氧化硅添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
对比例2
一种外墙保温材料，与实施例1的不同之处在于，复合料中的玻化微珠添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
对比例3
一种外墙保温材料，与实施例1的不同之处在于，复合料中的漂珠添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
对比例4
一种外墙保温材料，与实施例1的不同之处在于，组合保温纤维中的硅酸铝纤维添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
对比例5
一种外墙保温材料，与实施例1的不同之处在于，组合保温纤维中的玄武岩纤维添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
对比例6
一种外墙保温材料，与实施例1的不同之处在于，组合保温纤维中的海泡石纤维添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
应用例
应用例1-20
应用例1-20的一种外墙保温材料的应用，其应用步骤如下：
将实施例1-14和对比例1-6制备的外墙保温材料用于建筑外墙的表面，第一组分涂刷至外墙表面，涂刷厚度为8mm；将第二组分涂刷至第一混合物表面，涂刷厚度为30mm。
性能检测试验
检测方法/试验方法
按照如下检测方法对应用例1-20中的外墙保温材料进行检测，其检测结果如表4所示。
导热系数测试：根据导热仪进行测试，导热系数越小，保温性越好。
吸水率测试：按照JGJ/T70-2009测试标准进行测试。
抗压强度测试：按照JGJ/T70-2009测试标准进行测试。
燃烧性能测试：按照GB/8624-2012测试标准进行测试。
表4应用例1-20的检测结果
导热系数（W/（m·K）） 吸水率/% 抗压强度（MPa） 燃烧性能
应用例1 0.068 3.1 0.46 A2
应用例2 0.067 3.1 0.46 A2
应用例3 0.065 3.3 0.48 A2
应用例4 0.066 3.2 0.46 A2
应用例5 0.061 3.6 0.51 A2
应用例6 0.063 3.4 0.49 A2
应用例7 0.062 3.7 0.54 A2
应用例8 0.059 3.7 0.53 A1
应用例9 0.058 3.8 0.56 A1
应用例10 0.057 3.7 0.57 A1
应用例11 0.055 3.9 0.58 A1
应用例12 0.052 4.1 0.61 A1
应用例13 0.053 3.9 0.60 A1
应用例14 0.051 4.2 0.62 A1
应用例15 0.072 2.8 0.31 B
应用例16 0.071 2.8 0.33 B
应用例17 0.074 2.7 0.31 B
应用例18 0.063 3.1 0.39 B
应用例19 0.066 3.4 0.41 B
应用例20 0.065 3.3 0.39 B
从表4的检测数据可以看出，本申请制备的外墙保温材料，通过在外墙保温材料的制备过程中加入复合料和组合保温纤维有效改善了外墙保温材料的保温性能。
结合应用例3和应用例5-6的检测数据可以看出，制备例2的复合料配比比较优，制备的外墙保温材料的导热系数较低，吸水率、抗压强度和燃烧性能均较好，具有较好的保温性能。
结合应用例5和应用例7-8的检测数据可以看出，漂珠的平均粒度越大其制备的复合料添加到外墙保温材料中的导热系数越小，说明外墙保温材料的保温性能越好，同时，还提高了外墙保温材料的抗压强度。
结合应用例8和应用例9-11的检测数据可以看出，随着复合料添加量的增多，外墙保温材料的导热系数逐渐降低，说明外墙保温材料的保温性能逐步提高，当复合料的添加量为25kg时，导热系数为0.055 W/（m·K），吸水率为3.9%，抗压强度为0.58 MPa，燃烧性能为A1。
再结合应用例15-17的检测数据可以看出，当纳米二氧化硅、玻化微珠和漂珠其中一个添加量为0时，测得的数据均比同时使用纳米二氧化硅、玻化微珠和漂珠的较差，说明纳米二氧化硅、玻化微珠和漂珠对提升外墙保温材料的保温性能具有协同作用。
结合应用例11和应用例12-13的检测数据可以看出，制备例5的组合保温纤维的配比比较优，由制备例5的组合保温纤维制备的外墙保温材料的导热系数较低，吸水率、抗压强度和燃烧性能均较好，具有较好的保温性能。
再结合应用例18-20的检测数据可以看出，当硅酸铝纤维、玄武岩纤维和海泡石纤维其中一个添加量为0时，测得的数据均比同时使用硅酸铝纤维、玄武岩纤维和海泡石纤维的较差，说明硅酸铝纤维、玄武岩纤维和海泡石纤维对提升外墙保温材料的保温性能具有协同作用。
结合应用例12和应用例14的检测数据可以看出，本申请的外请保温材料的成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯时，制备的外墙保温材料的导热系数较低，吸水率、抗压强度和燃烧性能均较好，具有较好的保温性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (3)

1.一种外墙保温材料，其特征在于：所述外墙保温材料包括第一组分和第二组分；所述第一组份包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥30-40份、粉煤灰15-25份、苯丙乳液20-30份、成膜助剂2-2.5份、水18-22份；所述第二组分包括如下重量份的原料：膨胀珍珠岩30-40份、膨润土24-28份、组合保温纤维8-12份、复合料18-22份、色料3-4份、憎水剂6-8份、水18-22份；
所述复合料包括如下重量份的原料：纳米二氧化硅5-15份、玻化微珠20-30份、漂珠25-35份；
所述漂珠的平均粒度为150-250μm；
所述组合保温纤维包括海泡石纤维、玄武岩纤维和硅酸铝纤维，其添加的重量份如下：硅酸铝纤维20-30份、玄武岩纤维35-45份和海泡石纤维15-20份；
所述成膜助剂为丙二醇丁醚或丙二醇甲醚醋酸酯；
所述憎水剂为聚乙烯醇水基憎水剂。
2.一种权利要求1所述的一种外墙保温材料的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：
1）将硅酸盐水泥、粉煤灰、苯丙乳液、成膜助剂和水混合均匀，得到第一组分；
2）将膨胀珍珠岩、膨润土、组合保温纤维、复合料、色料、憎水剂和水混合均匀，得到第二组分。
3.一种权利要求1所述的一种外墙保温材料的应用，其特征在于：其包括如下步骤：
1）将第一组分涂刷至外墙表面，涂刷厚度为6-10mm；
2）将第二组分涂刷至第一组分表面，涂刷厚度为25-40mm。
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