CN115557740A - 一种保温材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种保温材料，属于保温材料技术领域，包括如下重量份的原料：纯丙乳液5‑7份、纤维10‑14份、陶瓷中空颗粒7‑9份、硅藻土6‑7份、粉煤灰9‑11份、锯末粉3‑4次、硅溶胶12‑16份、阻燃剂2‑3份、丙二醇1份、分散剂0.4‑0.5份、增稠剂0.2份、水12‑15份。本发明以陶瓷纤维、硅酸铝纤维、陶瓷中空颗粒、硅藻土以及粉煤灰为主要基体物质，具备良好的保温特性；此外，以纯丙乳液、阻燃剂和硅溶胶作为粘结剂物质，使基体物质紧密结合在一起，形成质地均匀的保温材料；且其中的阻燃剂含有两种阻燃活性成分，能够均布于保温材料中，与基体物质粘结紧密，从而赋予保温材料良好、持久的阻燃性能。

Description

一种保温材料
技术领域
本发明属于保温材料技术领域，具体地，涉及一种保温材料。
背景技术
保温材料是建筑环保节能的基本元素，保温材料的质量、性能、价值等将全面提升，这些都是工程单位在建设期间需要关注的问题。近年来建筑行业已经成为市场经济的重点产业链，保温材料是项目工程建设的基本构成，材料质量及性能决定了整个建筑物的使用价值。外墙体是建筑物的外在结构，外墙结构关系着建筑物的美观价值，对整体结构施工效果的影响甚大。一般情况下，采用外墙体保温材料可达到抗高温的要求，及时把过热温度传输到室外，维持了内部温度的均衡。
专利号为CN201110150832.8的中国专利公开了一种低导热性无机发泡保温材料，将低导热性的颗粒加入到无机发泡材料中，利用填充颗粒的低导热性，降低型材的导热系数；在型材表面涂抹防水剂，从而解决型材因吸水而使导热系数升高的问题；用该发明制备的型材，内部充满了密闭小孔，从而降低了型材的导热系数，保持了型材的低导热效果。并且可以保留足够多的无机物而得到高强度，同时减少有机颗粒得到优异的阻燃性，具有施工方便，工艺成本低，难燃等级高的特点。但是上述专利中依靠的是无机物本身的低燃性，在阻燃性能方面仍有所不足，限制了保温材料的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种保温材料。
本发明中使用的保温材料以陶瓷纤维、硅酸铝纤维、陶瓷中空颗粒、硅藻土以及粉煤灰为主要基体物质，这些物质不仅具备良好的隔热性能，且原料易得，使获得的保温材料具备低的导热系数，从而具备良好的保温特性；此外，为了提升保温材料的结构致密性，本发明以纯丙乳液、阻燃剂和硅溶胶作为粘结剂物质，使基体物质紧密结合在一起，形成质地均匀的保温材料，提升保温性能；且其中的阻燃剂含有两种阻燃活性成分，能够均布于保温材料中，且与基体物质粘结紧密，从而赋予保温材料良好、持久的阻燃性能，扩大保温材料的应用范围。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种保温材料，包括如下重量份的原料：纯丙乳液5-7份、纤维10-14份、陶瓷中空颗粒7-9份、硅藻土6-7份、粉煤灰9-11份、锯末粉3-4次、硅溶胶12-16份、阻燃剂2-3份、丙二醇1份、分散剂0.4-0.5份、增稠剂0.2份、水12-15份；
进一步地，所述纤维为陶瓷纤维和硅酸铝纤维，二者的质量比为3:2。
进一步地，所述分散剂为5040，增稠剂为羟乙基纤维素。
进一步地，所述阻燃剂通过如下步骤制备：
S1、在装有搅拌装置和冷凝装置的三口烧瓶中加入2,4-二氯-1,3,5-三嗪、三乙胺和溶剂，搅拌溶解均匀并将烧瓶置于45℃水浴中，待温度稳定在45℃时，缓慢滴入丙烯酸羟丙酯，滴加完成后于45℃恒温条件下反应6h，反应结束后，过滤，取有机相(液相)，用质量分数为20％的NaCl水溶液洗涤4-5次，无水Na2SO4干燥，最后减压蒸馏(除去溶剂以及未反应完全的2,4-二氯-1,3,5-三嗪)，得中间产物；溶剂、2,4-二氯-1,3,5-三嗪、丙烯酸羟丙酯、三乙胺的用量之比为250mL:0.06mol:0.05mol:10.4mL；溶剂为甲苯和四氢呋喃按照体积比1:1混合而成；
在三乙胺的作用下，2,4-二氯-1,3,5-三嗪分子上的卤代烃与丙烯酸羟丙酯分子上的-OH发生化学反应，并且通过控制二者的摩尔比接近1:1且2,4-二氯-1,3,5-三嗪略微过量，使2,4-二氯-1,3,5-三嗪只有一端的-Cl参与到反应，得到中间产物，反应过程如下所示：
Figure BDA0003925567460000031
S2、在装有搅拌装置和冷凝装置的三口烧瓶中加入中间产物、三乙胺和溶剂，搅拌溶解均匀并将烧瓶置于45℃水浴中，待温度稳定在45℃时，缓慢滴入磷酸二乙酯，滴加完成后于45℃恒温条件下反应2h，然后升温至80℃反应4h，过滤，取有机相(液相)，用质量分数为20％的NaCl水溶液洗涤4-5次，无水Na2SO4干燥，最后减压蒸馏除去溶剂，得到改性单体；溶剂、中间产物、磷酸二乙酯、三乙胺的用量之比为250mL:12.2g:7.7g:10.4mL；溶剂为甲苯和四氢呋喃按照体积比1:1混合而成；
中间产物分子上的-Cl与磷酸二乙酯上的-OH发生反应，得到改性单体，反应过程如下所示：
Figure BDA0003925567460000032
S3、在乳化器中加入蒸馏水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、改性单体、聚乙二醇辛基苯基醚、十二烷基苯磺酸钠及乳化剂OP-10，剧烈搅拌进行预乳化，得到预乳化液；将1/3的预乳化液置于三口烧瓶中，当温度稳定在50℃时，加入1/3的过硫酸钾溶液(浓度为0.1g/mL，引发剂)，慢慢升温至84-86℃，保温1h，将剩余的过硫酸钾溶液和剩余的预乳化液滴入体系中，滴完后，继续恒温1h，再冷却至70℃，恒温30min，最后冷却至40℃以下，调节pH值在7-8之间，制得阻燃剂；蒸馏水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、改性单体、聚乙二醇辛基苯基醚、十二烷基苯磺酸钠、乳化剂OP-10、过硫酸钾的用量之比为100mL:45g:50g:20-25g:0.2g:0.5g:2g:3g；
丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯和改性单体发生乳液聚合反应，得到聚丙烯酸酯型阻燃剂；
所得到的阻燃剂为聚丙烯酸酯型聚合物，一方面，阻燃剂为聚丙烯酸酯乳液型，其与保温材料中的纯丙乳液具备极高的相容性，且具有聚丙烯酸酯乳液的粘合作用，能够与纯丙乳液共同作用，起到粘结剂效果，促进保温材料的质地均匀性，从而提高保温性、隔热性等性能；另一方面，获得的阻燃剂中含有含氮杂环以及磷酸酯基团，二者均是阻燃有效成分，且二者能起到协同阻燃效果，均匀分布于保温材料中，赋予保温材料良好的阻燃特性；需要进一步说明的是，阻燃成分高效安全，且由于阻燃剂本身是一种粘结剂，能够与保温材料中的填料紧紧粘接在一起，提高阻燃成分的耐迁移性，以及提升促进成炭作用，提高阻燃效果的发挥。
本发明的有益效果：
本发明中使用的保温材料以陶瓷纤维、硅酸铝纤维、陶瓷中空颗粒、硅藻土以及粉煤灰为主要基体物质，这些物质不仅具备良好的隔热性能，且原料易得，使获得的保温材料具备低的导热系数，从而具备良好的保温特性；此外，为了提升保温材料的结构致密性，本发明以纯丙乳液、阻燃剂和硅溶胶作为粘结剂物质，使基体物质紧密结合在一起，形成质地均匀的保温材料，提升保温性能；且其中的阻燃剂含有两种阻燃活性成分，能够均布于保温材料中，且与基体物质粘结紧密，从而赋予保温材料良好、持久的阻燃性能，扩大保温材料的应用范围。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备阻燃剂：
S1、在装有搅拌装置和冷凝装置的三口烧瓶中加入0.06mol的2,4-二氯-1,3,5-三嗪、10.4mL三乙胺和250mL溶剂，搅拌溶解均匀并将烧瓶置于45℃水浴中，待温度稳定在45℃时，缓慢滴入0.05mol丙烯酸羟丙酯，滴加完成后于45℃恒温条件下反应6h，反应结束后，过滤，取有机相(液相)，用质量分数为20％的NaCl水溶液洗涤4次，无水Na2SO4干燥，最后减压蒸馏(除去溶剂以及未反应完全的2,4-二氯-1,3,5-三嗪)，得中间产物；溶剂为甲苯和四氢呋喃按照体积比1:1混合而成；
S2、在装有搅拌装置和冷凝装置的三口烧瓶中加入12.2g中间产物、10.4mL三乙胺和250mL溶剂，搅拌溶解均匀并将烧瓶置于45℃水浴中，待温度稳定在45℃时，缓慢滴入7.7g磷酸二乙酯，滴加完成后于45℃恒温条件下反应2h，然后升温至80℃反应4h，过滤，取有机相(液相)，用质量分数为20％的NaCl水溶液洗涤4次，无水Na2SO4干燥，最后减压蒸馏除去溶剂，得到改性单体；溶剂为甲苯和四氢呋喃按照体积比1:1混合而成；
S3、在乳化器中加入100mL蒸馏水、45g丙烯酸丁酯、50g甲基丙烯酸甲酯、20g改性单体、0.2g聚乙二醇辛基苯基醚、0.5g十二烷基苯磺酸钠及2g乳化剂OP-10，剧烈搅拌进行预乳化，得到预乳化液；将1/3的预乳化液置于三口烧瓶中，当温度稳定在50℃时，加入10mL的过硫酸钾溶液(浓度为0.1g/mL，引发剂)，慢慢升温至84℃，保温1h，将剩余的20mL过硫酸钾溶液和剩余的预乳化液滴入体系中，滴完后，继续恒温1h，再冷却至70℃，恒温30min，最后冷却至40℃以下，调节pH值在7-8之间，制得阻燃剂。
实施例2
制备阻燃剂：
S1、在装有搅拌装置和冷凝装置的三口烧瓶中加入0.06mol的2,4-二氯-1,3,5-三嗪、10.4mL三乙胺和250mL溶剂，搅拌溶解均匀并将烧瓶置于45℃水浴中，待温度稳定在45℃时，缓慢滴入0.05mol丙烯酸羟丙酯，滴加完成后于45℃恒温条件下反应6h，反应结束后，过滤，取有机相(液相)，用质量分数为20％的NaCl水溶液洗涤5次，无水Na2SO4干燥，最后减压蒸馏(除去溶剂以及未反应完全的2,4-二氯-1,3,5-三嗪)，得中间产物；溶剂为甲苯和四氢呋喃按照体积比1:1混合而成；
S2、在装有搅拌装置和冷凝装置的三口烧瓶中加入12.2g中间产物、10.4mL三乙胺和250mL溶剂，搅拌溶解均匀并将烧瓶置于45℃水浴中，待温度稳定在45℃时，缓慢滴入7.7g磷酸二乙酯，滴加完成后于45℃恒温条件下反应2h，然后升温至80℃反应4h，过滤，取有机相(液相)，用质量分数为20％的NaCl水溶液洗涤5次，无水Na2SO4干燥，最后减压蒸馏除去溶剂，得到改性单体；溶剂为甲苯和四氢呋喃按照体积比1:1混合而成；
S3、在乳化器中加入100mL蒸馏水、45g丙烯酸丁酯、50g甲基丙烯酸甲酯、25g改性单体、0.2g聚乙二醇辛基苯基醚、0.5g十二烷基苯磺酸钠及2g乳化剂OP-10，剧烈搅拌进行预乳化，得到预乳化液；将1/3的预乳化液置于三口烧瓶中，当温度稳定在50℃时，加入10mL的过硫酸钾溶液(浓度为0.1g/mL，引发剂)，慢慢升温至86℃，保温1h，将剩余的20mL过硫酸钾溶液和剩余的预乳化液滴入体系中，滴完后，继续恒温1h，再冷却至70℃，恒温30min，最后冷却至40℃以下，调节pH值在7-8之间，制得阻燃剂。
实施例3
一种保温材料，包括如下重量份的原料：纯丙乳液5份、纤维10份、陶瓷中空颗粒7份、硅藻土6份、粉煤灰9份、锯末粉3次、硅溶胶12份、实施例1制得的阻燃剂2份、丙二醇1份、分散剂50400.4份、羟乙基纤维素0.2份、水12份；
纤维为陶瓷纤维和硅酸铝纤维，二者的质量比为3:2；
将以上各原料混合搅拌均匀，得到保温材料。
实施例4
一种保温材料，包括如下重量份的原料：纯丙乳液6份、纤维12份、陶瓷中空颗粒8份、硅藻土6.5份、粉煤灰10份、锯末粉3.5次、硅溶胶14份、实施例2制得的阻燃剂2.5份、丙二醇1份、分散剂50400.45份、羟乙基纤维素0.2份、水13.5份；
纤维为陶瓷纤维和硅酸铝纤维，二者的质量比为3:2；
将以上各原料混合搅拌均匀，得到保温材料。
实施例5
一种保温材料，包括如下重量份的原料：纯丙乳液7份、纤维14份、陶瓷中空颗粒9份、硅藻土7份、粉煤灰11份、锯末粉4次、硅溶胶12-16份、实施例1制得的阻燃剂3份、丙二醇1份、分散剂50400.5份、羟乙基纤维素0.2份、水15份；
纤维为陶瓷纤维和硅酸铝纤维，二者的质量比为3:2；
将以上各原料混合搅拌均匀，得到保温材料。
对实施例3-5得到的保温材料，进行如下性能测试：
保温性测试：按照HFM436/3/1E测试保温材料层的导热系数；
阻燃性能测试：按照ASTME84测试保温材料层的防火等级；
测得的结果如下表所示：
实施例3 实施例4 实施例5
导热系数/W·m<sup>-1</sup>·K<sup>-1</sup> 0.0618 0.0597 0.0605
防火等级 A A A
由上表数据可知，本发明获得的保温材料具备较低的导热系数，说明具备良好的保温性能；防火等级达到A级，说明具备良好的阻燃防火性能。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种保温材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：纯丙乳液5-7份、纤维10-14份、陶瓷中空颗粒7-9份、硅藻土6-7份、粉煤灰9-11份、锯末粉3-4次、硅溶胶12-16份、阻燃剂2-3份、丙二醇1份、分散剂0.4-0.5份、增稠剂0.2份、水12-15份；
其中，所述阻燃剂通过如下步骤制备：
S1、在装有搅拌装置和冷凝装置的三口烧瓶中加入2,4-二氯-1,3,5-三嗪、三乙胺和溶剂，搅拌溶解均匀并将烧瓶置于45℃水浴中，待温度稳定在45℃时，缓慢滴入丙烯酸羟丙酯，滴加完成后于45℃恒温条件下反应6h，反应结束后，过滤，取有机相，后处理，得中间产物；
S2、在装有搅拌装置和冷凝装置的三口烧瓶中加入中间产物、三乙胺和溶剂，搅拌溶解均匀并将烧瓶置于45℃水浴中，待温度稳定在45℃时，缓慢滴入磷酸二乙酯，滴加完成后于45℃恒温条件下反应2h，然后升温至80℃反应4h，过滤，取有机相，后处理，得到改性单体；
S3、将改性单体与丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯进行乳液聚合，得到所述阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的一种保温材料，其特征在于，步骤S1和S2中后处理具体操作：用质量分数为20％的NaCl水溶液洗涤4-5次，无水Na2SO4干燥，最后减压蒸馏。
3.根据权利要求1所述的一种保温材料，其特征在于，步骤S1中溶剂、2,4-二氯-1,3,5-三嗪、丙烯酸羟丙酯、三乙胺的用量之比为250mL:0.06mol:0.05mol:10.4mL；溶剂为甲苯和四氢呋喃按照体积比1:1混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种保温材料，其特征在于，步骤S2中溶剂、中间产物、磷酸二乙酯、三乙胺的用量之比为250mL:12.2g:7.7g:10.4mL；溶剂为甲苯和四氢呋喃按照体积比1:1混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种保温材料，其特征在于，步骤S3的具体操作如下：在乳化器中加入蒸馏水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、改性单体、聚乙二醇辛基苯基醚、十二烷基苯磺酸钠及乳化剂OP-10，剧烈搅拌进行预乳化，得到预乳化液；将1/3的预乳化液置于三口烧瓶中，当温度稳定在50℃时，加入1/3的过硫酸钾溶液，慢慢升温至84-86℃，保温1h，将剩余的过硫酸钾溶液和剩余的预乳化液滴入体系中，滴完后，继续恒温1h，再冷却至70℃，恒温30min，最后冷却至40℃以下，调节pH值在7-8之间，制得阻燃剂。
6.根据权利要求5所述的一种保温材料，其特征在于，蒸馏水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、改性单体、聚乙二醇辛基苯基醚、十二烷基苯磺酸钠、乳化剂OP-10、过硫酸钾的用量之比为100mL:45g:50g:20-25g:0.2g:0.5g:2g:3g；过硫酸钾溶液的浓度为0.1g/mL。
7.根据权利要求1所述的一种保温材料，其特征在于，所述纤维为陶瓷纤维和硅酸铝纤维，二者的质量比为3:2。
8.根据权利要求1所述的一种保温材料，其特征在于，所述分散剂为分散剂5040，增稠剂为羟乙基纤维素。
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