一种超轻质无机高效保温材料及其制备方法

1.本发明涉及建筑保温材料技术领域，具体涉及一种超轻质无机高效保温材料及其制备方法。


背景技术：

2.保温材料是实现建筑节能的重要物质基础。气凝胶、真空绝热板等新型高效保温材料，虽然导热系数极低，但存在成本高、施工复杂、性能易衰减等关键问题。发泡聚苯乙烯等有机材料，保温效果好、价格低廉、施工方便，应用广泛，但易燃，难以达到a级不燃标准，存在火灾隐患。
3.水泥基保温材料具有成本低、不燃等优点，其导热系数为0.08-0.22w/m
·
k，明显高于有机保温材料(0.025-0.042w/m
·
k)。因此，开发新型无机高效保温材料，兼顾超低导热性能与a级防火安全，满足建筑节能需求的同时，提升建筑防火安全性，具有重要的意义。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提供一种超轻质无机高效保温材料，其以轻烧氧化镁、七水硫酸镁、水为主要原料，在减水剂、复配发泡剂与复配稳泡剂的作用下，通过加压制泡-泄压发泡工艺制得，有效解决了现有无机材料防火而保温性能不足、有机材料保温性能优异而不防火的问题。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种超轻质无机高效保温材料，按重量份计，主要由以下组分通过加压制泡-泄压发泡工艺制得：轻烧氧化镁28-37份，七水硫酸镁18-26份，复配发泡剂0.8-1.5份，复配稳泡剂0.08-0.12份，减水剂0.1-0.3份，水45-58份。
7.可选地，所述轻烧氧化镁的mgo含量≥80％，平均粒径为13.86μm-16.32μm。
8.可选地，所述七水硫酸镁的mgso4含量≥45％。
9.可选地，所述复配发泡剂为十二烷基硫酸钠与α-烯基磺酸钠的混合物；所述十二烷基硫酸钠与所述α-烯基磺酸钠的质量比为(1.8-2.3):(2.9-3.6)。
10.可选地，所述复配稳泡剂为水溶性硅油与蓖麻油聚氧乙烯醚的混合物；所述水溶性硅油与所述蓖麻油聚氧乙烯醚的质量比为(3.7-4.2):(2.6-3.1)，其中，水溶性硅油优选为dc-193。
11.可选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为35％-45％，减水率为26-30％。
12.本发明的第二目的在于提供一种制备上述超轻质无机高效保温材料的方法，该制备方法包括以下步骤：
13.1)将所述复配发泡剂和所述复配稳泡剂在10％总用水量的水中溶解后置于压力桶a中，在加压条件下搅拌，制取均匀细腻的预制泡沫；
14.2)将所述七水硫酸镁溶于占总用水量80％的水中配制成硫酸镁溶液；
15.3)将所述轻烧氧化镁、所述硫酸镁溶液、所述减水剂与占总用水量10％的水混合
后置于与压力桶a相同压力的压力桶b中搅拌，使其混合均匀，得到硫氧镁水泥浆体；
16.4)将压力桶a的所述预制泡沫与压力桶b的所述硫氧镁水泥浆体混合，混合过程中保持压力桶b的压力不变，待混合均匀后，打开压力桶b的泄压阀门，使发泡浆体在常压下膨胀，得到超轻质无机高效保温材料。
17.可选地，步骤1)中所述压力桶a的加压压力为0.3-0.8mpa，加压搅拌的搅拌速率为400-600rpm/min，搅拌时间为30-60s。
18.可选地，步骤3)中所述搅拌的搅拌时间为100-150s。
19.本发明的制备机理：
20.本发明通过加压制泡-泄压发泡工艺制备无机高效保温材料，在加压条件下，向无机保温材料中引入大量稳定均一的气泡，然后大量均一、稳定的加压气泡与水泥浆料混合均匀得到发泡浆体，在泄压过程中，加压发泡浆体内部气泡均一膨胀，实现超轻化设计。
21.相对于现有技术，本发明所述的超轻质无机高效保温材料具有以下优势：
22.1、本发明提供的加压制泡-泄压发泡工艺，在无机保温材料中引入气泡，稳定气泡，同时控制气泡均一程度，并利用泄压过程中气泡内部气体均一膨胀，实现超轻化设计，其中，所制备的超轻质无机高效保温材料的容重可以达到41-60kg/m3，强度≥10kpa，导热系数可以达到0.029-0.035w/(m
·
k)。
23.2、本发明通过加压制泡-泄压发泡工艺，在向压力桶内加压的时候，外界压力增大，不断挤压液泡使其变成大小均一的泡沫，由此改善孔结构，实现了无机保温材料的凝结硬化与孔结构形成的一致性，解决了发泡工艺制备无机保温材料技术中存在的发气不充分或孔结构缺陷等问题。
具体实施方式
24.为使本领域技术人员更好地理解本发明技术方案及技术效果，下面将提供若干实施例，显然下文所描述的仅为实施例，其并不限制本发明的保护范围。
25.表1为本发明实施例1-实施例6的超轻质无机高效保温材料中各组分的配比和性能参数，其中，减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为35％，减水率为28％。
26.表1材料配比设计
[0027][0028]
采用下述方法制备实施例1-实施例6的超轻质无机高效保温材料，具体包括以下步骤：
[0029]
1)按照表1中材料配比，分别称量各原料，控制误差精确到
±
0.01g；
[0030]
2)将复配发泡剂和复配稳泡剂在10％总用水量的水中溶解后置于压力桶a中，在加压条件下搅拌，制取均匀细腻的预制泡沫，其中，施加压力如表1所示，搅拌速率可控制为500rpm/min，搅拌时间可控制为45s；
[0031]
2)将七水硫酸镁溶于占总用水量80％的水中配制成硫酸镁溶液；
[0032]
3)将轻烧氧化镁、硫酸镁溶液、减水剂与占总用水量10％的水混合后置于与压力桶a相同压力的压力桶b中搅拌120s，使其混合均匀，得到硫氧镁水泥浆体；
[0033]
4)将压力桶a中的预制泡沫与压力桶b中的硫氧镁水泥浆体混合，混合过程中保持压力桶b的压力不变，待混合均匀后，打开压力桶b的泄压阀门，使发泡浆体在常压下膨胀，得到超轻质无机高效保温材料。
[0034]
本发明实施例1-实施例6的超轻质无机高效保温材料性能如表2所示。
[0035]
表2实施性能评价
[0036]
实施例容重(kg/m3)强度(kpa)导热系数(w/(m
·
k))160140.035258140.035352130.033449120.032545110.031641100.031
[0037]
从表2中的实施性能评价数据可以看出，本发明实施例所制备的超轻质无机高效保温材料的容重可以达到41-60kg/m3，强度≥10kpa，导热系数可以达到0.029-0.035w/(m
·
k)，且随着压力桶内施加压力的增高，本发明实施例所制备的超轻质无机高效保温材料的容重与导热系数均降低，强度仍满足设计目标，其中，相较于实施例1，实施例6的容重降低31.7％，导热系数降低11.4％。
[0038]
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

技术特征：
1.一种超轻质无机高效保温材料，其特征在于，按重量份计，主要由以下组分通过加压制泡-泄压发泡工艺制得：轻烧氧化镁28-37份，七水硫酸镁18-26份，复配发泡剂0.8-1.5份，复配稳泡剂0.08-0.12份，减水剂0.1-0.3份，水45-58份。2.根据权利要求1所述的超轻质无机高效保温材料，其特征在于，所述轻烧氧化镁的mgo含量≥80％，平均粒径为13.86μm-16.32μm。3.根据权利要求1所述的超轻质无机高效保温材料，其特征在于，所述七水硫酸镁的mgso4含量≥45％。4.根据权利要求1所述的超轻质无机高效保温材料，其特征在于，所述复配发泡剂为十二烷基硫酸钠与α-烯基磺酸钠的混合物；所述十二烷基硫酸钠与所述α-烯基磺酸钠的质量比为(1.8-2.3):(2.9-3.6)。5.根据权利要求1所述的超轻质无机高效保温材料，其特征在于，所述复配稳泡剂为水溶性硅油与蓖麻油聚氧乙烯醚的混合物；所述水溶性硅油与所述蓖麻油聚氧乙烯醚的质量比为(3.7-4.2):(2.6-3.1)。6.根据权利要求1所述的超轻质无机高效保温材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为35％-45％，减水率为26-30％。7.制备权利要求1-6任一项所述的超轻质无机高效保温材料，其特征在于，包括以下步骤：1)将复配发泡剂和复配稳泡剂在10％总用水量的水中溶解后置于压力桶a中，在加压条件下搅拌，制取均匀细腻的预制泡沫，施加压力为0.3-0.8mpa，搅拌速率为400-600rpm/min，搅拌时间为30-60s；2)将七水硫酸镁溶于占总用水量80％的水中配制成硫酸镁溶液；3)将轻烧氧化镁、硫酸镁溶液、减水剂与占总用水量10％的水混合后置于与压力桶a相同压力的压力桶b中搅拌，使其混合均匀，得到硫氧镁水泥浆体；4)将压力桶a的所述预制泡沫与压力桶b的所述硫氧镁水泥浆体混合，混合过程中保持压力桶b的压力不变，待混合均匀后，打开压力桶b的泄压阀门，使发泡浆体在常压下膨胀，得到超轻质无机高效保温材料。8.根据权利要求7所述的超轻质无机高效保温材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述压力桶a的加压压力为0.3-0.8mpa，加压搅拌的搅拌速率为400-600rpm/min，搅拌时间为30-60s。9.根据权利要求7所述的超轻质无机高效保温材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述搅拌的搅拌时间为100-150s。

技术总结
本发明公开了一种超轻质无机高效保温材料及其制备方法。本发明的超轻质无机高效保温材料，按重量份计，主要由以下组分通过加压制泡-泄压发泡工艺制得：轻烧氧化镁28-37份，七水硫酸镁18-26份，复配发泡剂0.8-1.5份，复配稳泡剂0.08-0.12份，减水剂0.1-0.3份，水45-58份。本发明通过加压制泡-泄压发泡工艺制备无机高效保温材料，在加压条件下，向无机保温材料中引入大量稳定均一的气泡，然后大量均一、稳定的加压气泡与水泥浆料混合均匀得到发泡浆体，在泄压过程中，加压发泡浆体内部气泡均一膨胀，实现超轻化设计，其中，所制备的超轻质无机高效保温材料的容重可以达到41-60kg/m3，强度≥10kPa，导热系数可以达到0.029-0.035W/(m


技术研发人员：谭洪波 张世轩 李相国 蹇守卫 黄健 吕阳
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/9/12