室内保温板材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑保温板材料技术领域，更具体地，涉及一种室内保温板材料及其制备方法。


背景技术：

2.传统的建筑保温材料主要分为无机保温材料和有机保温材料。有机材料如eps(模塑聚苯板)、xps(挤塑聚苯板)、pur(硬泡聚氨酯)和改性酚醛树脂等，导热系数低，保温性能强，但易燃，通常被认定为b2级可燃材料。无机保温材料以玻璃棉板、岩棉板、stp板(以无机纤维芯材和高阻隔真空复合膜，通过超强真空处理)、yt无机活性保温砂浆(以耐高温天然无机轻质材料为骨料，加入蛋白纤维，多种无机改性和无机固化材料)等为主，通常被认定为a级不燃材料，这类材料防火性和耐久性好，但保温性能差。随着经济和技术的快速的发展，建筑保温材料领域涌现了许多有机无机复合保温材料，意在通过协同作用增强单一的有机保温材料和无机保温材料的优势，弥补其各自的缺陷。
3.近些年兴起了sio2气凝胶这一新型轻质保温隔热材料。sio2气凝胶具有密度低、孔隙率高、热导率低等优点，是目前固体材料中导热系数最低的材料，导热系数可低至0.013w/m
·
k，最早是应用于航空航天业,目前已在军工、化工、医学及建筑节能等领域展开了应用，具有广泛的应用前景，但其缺点是强度低、脆性大，故现有技术中，一般是将其与无机保温材料和纤维等制成复合保温材料，如制成气凝胶玻璃纤维毡类材料、抽真空绝热保温板材料等。
4.然而，上述现有技术有如下缺陷：材料自身强度非常低，受复合技术限制，气凝胶粉末很容易从基层纤维中散落，失去保温性能；生产工艺复杂，效率低，制造成本高等。即目前，在性能的提升和成本的控制以及满足人民日益上升的提高生活品质的需求(如隔音、抗菌)等一系列要求中，市场上尚未出现一种能满足这些要求的新型复合室内保温板材料。


技术实现要素：

5.针对现有技术所存在的技术问题，本发明提供了一种室内保温板材料及其制备方法。
6.本发明采用如下技术方案：
7.一种室内保温板材料，其特征在于，包括外表面层、外抗裂层、复合保温层、内抗裂层、内表面层，每一层之间通过粘结剂粘结而成，粘结顺序依次为外表面层、外抗裂层、复合保温层、内抗裂层、内表面层，所述复合保温层包括以下重量份数的原料：二氧化硅纳米气凝胶100
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150份、钛白粉2
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10份、聚苯乙烯颗粒5
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10份、三聚氰胺气凝胶粉末100
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150份、碳纳米管5
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10份、纳米分散剂1
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5份、有机硅憎水剂粉末1
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5份、十二烷基苯磺酸钠5
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10份、乙酸5
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10份、蒸馏水30
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60份。
8.本发明通过将二氧化硅纳米气凝胶与钛白粉、三聚氰胺气凝胶粉末、碳纳米管作为骨料，回收的聚苯乙烯颗粒作为填料，加入纳米分散剂、有机硅憎水剂粉末、微发泡剂十
二烷基苯磺酸钠、固化剂乙酸和水溶剂等，制成复合保温层，使复合保温层同时兼具保温、防火、隔音、抗菌的优良性能，复合保温层再与内、外抗裂层，内、外表面层粘结，进一步加强复合保温板的保温、防火性能。
9.进一步地，在上述技术方案中，所述内表面层和外表面层为发泡水泥板。
10.发泡水泥板是a1级不燃无机材料，其闭孔率>95％，具有很好的隔热、隔音性能；体积干密度为180—250kg/m3，质轻，导热系数低，小于0.06w/m.k，保温性能好；抗压强度高、粘结力强；同时以水泥和粉煤灰为主要原料，高温下不会燃烧和产生有毒气体，无放射性，属于节能、环保材料。
11.进一步地，在上述技术方案中，所述内抗裂层和外抗裂层为玻璃纤维、硅酸铝纤维、高铝纤维或莫来石纤维。
12.优选地，在上述技术方案中，所述内抗裂层和外抗裂层为耐碱玻纤网格布，耐碱玻纤网格布的网孔孔径为0.1
‑
0.5cm。
13.耐碱玻纤网格布对水泥等高碱性建筑材料有很好的耐碱性，并且有良好的抗裂阻燃效果。
14.优选地，在上述技术方案中，所述复合保温层包括以下重量份数的原料：二氧化硅纳米气凝胶100份、钛白粉2份、聚苯乙烯颗粒5份、三聚氰胺气凝胶粉末100份、碳纳米管5份、纳米分散剂1份、有机硅憎水剂粉末1份、十二烷基苯磺酸钠5份、乙酸5份、蒸馏水30份。
15.进一步地，在上述技术方案中，所述粘结剂为动物胶、合成树脂、橡胶和油漆中的一种或多种。
16.进一步地，在上述技术方案中，所述二氧化硅纳米气凝胶采用农业废弃的秸秆为原料制成。
17.具体地，在上述技术方案中，所述秸秆包括玉米秸秆、水稻秸秆或小麦秸秆。
18.采用农业废弃的玉米秸秆、水稻秸秆或小麦秸秆等制备二氧化硅纳米气凝胶，降低了制造成本，变废为宝，减少环境污染，同时不需要超临界干燥，制备方法简单，成本低。
19.本发明还提供了一种室内保温板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
20.(1)制备二氧化硅纳米气凝胶
21.(a)以秸秆为原料，粉碎后用0.01～0.8mol/l的稀盐酸酸洗，在65～75℃加热1～2小时，随后水洗至中性，再在110℃烘箱中干燥至绝干；
22.(b)将秸秆碎料经马弗炉在300～650℃煅烧50～300分钟，煅烧后取出快速冷却，得到二氧化硅粉末；
23.(c)使用高速振动球磨机对(b)中得到的二氧化硅粉末进行球磨处理30～50分钟，再利用超声波分散仪在200w功率下超声处理1.5～5小时，得到纳米二氧化硅；
24.(d)将步骤(c)中得到的纳米二氧化硅加入0.2～1.2mol/l的氢氧化钠溶液，在沸腾状态下加热反应2.5～3.5小时，反应后冷却溶液并将其真空抽滤，分离得到水玻璃；
25.(e)将步骤(d)中得到的水玻璃溶液中加入硫酸，调节ph至1～2，再逐滴缓慢滴加氢氧化钠溶液至ph为7～8，不断搅拌，静置陈化24h后用去离子水反复清洗，再用无水乙醇溶剂交换54h，每隔18h更换一次无水乙醇，最后在真空冷冻干燥机中冷冻干燥24h，得到二氧化硅纳米气凝胶；
26.(2)制备复合保温层
27.(a)在双轴强制型搅拌机内加入三聚氰胺气凝胶粉末、蒸馏水、纳米分散剂、有机硅憎水剂粉末和十二烷基苯磺酸钠，预混合5分钟，使体系分散均匀；
28.(b)再加入二氧化硅纳米气凝胶、钛白粉、碳纳米管、聚苯乙烯颗粒，以120r/min的速度搅拌10min，加入乙酸搅拌均匀，得到复合保温层；
29.(3)室内保温板材料的成型
30.通过粘结剂按照外表面层、外抗裂层、复合保温层、内抗裂层、内表面层的粘结顺序依次粘接固定。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
32.(1)本发明所提供的室内保温板材料，包括了以二氧化硅纳米气凝胶、钛白粉、三聚氰胺气凝胶粉末、碳纳米管等作为骨料制备的复合保温层，通过粘结剂将外表面层、外抗裂层、复合保温层、内抗裂层、内表面层粘结起来，得到所述室内保温板材料，使其具备了良好的保温、防火、隔音、耐久等性能。
33.(2)本发明所提供的室内保温板材料通过使用农业废弃的秸秆制备二氧化硅纳米气凝胶；使用回收的聚苯乙烯颗粒作为复合保温层的有机填料；使用发泡水泥板作为内、外表面层，更加节约成本且节能环保，符合新型建筑保温板材料的发展趋势；
34.(3)本发明所提供的室内保温板材料通过在复合保温层中添加钛白粉，以提高消光系数，控制辐射传热，并达到隔音和抗菌的效果，能满足人们日益提高的对美好生活的追求。
具体实施方式
35.下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。
36.在本发明实施例中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的常规市售产品；在本发明实施例中，若未具体指明，所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
37.实施例1
38.本发明实施例提供了一种室内保温板材料。
39.所述室内保温板材料按照外表面层、外抗裂层、复合保温层、内抗裂层、内表面层的顺序通过粘结剂粘结而成。
40.所述复合保温层包括以下重量份数的原料：二氧化硅纳米气凝胶100g、钛白粉8g、聚苯乙烯颗粒5g、三聚氰胺气凝胶粉末110g、碳纳米管5g、纳米分散剂1g、有机硅憎水剂粉末4g、微发泡剂十二烷基苯磺酸钠5g、固化剂乙酸6g、蒸馏水30g。
41.所述分散剂为市售的专用纳米材料分散剂。
42.所述内表面层和外表面层为发泡水泥板。
43.所述内抗裂层和外抗裂层为网孔孔径为0.2cm的耐碱玻纤网格布。
44.所述粘结剂为建筑用环氧树脂胶。
45.本实施例所提供的室内保温板材料的制备方法，包括以下步骤：
46.(1)制备二氧化硅纳米气凝胶
47.(a)以500g秸秆为原料，粉碎后筛选出能通过40目而不能通过60目筛的稻秸秆碎
料；将筛选后的200g的秸秆碎料用500ml 0.3mol/l的稀盐酸酸洗，在70℃加热1.5小时，随后水洗至中性，再在110℃烘箱中干燥至绝干；
48.(b)将秸秆碎料经马弗炉在550℃煅烧150分钟，煅烧后取出快速冷却，得到二氧化硅粉末；
49.(c)使用高速振动球磨机对(b)中得到的二氧化硅粉末进行球磨处理50分钟，再利用超声波分散仪在200w功率下超声处理3小时，得到纳米二氧化硅；
50.(d)将步骤(c)中得到的纳米二氧化硅加入0.6mol/l的氢氧化钠溶液，在沸腾状态下加热反应3.5小时，反应后冷却溶液并将其真空抽滤，分离得到水玻璃；
51.(e)将步骤(d)中得到的水玻璃溶液中加入硫酸，调节ph至1，再逐滴缓慢滴加氢氧化钠溶液至ph为7，不断搅拌，静置陈化24h后用去离子水反复清洗，再用无水乙醇溶剂交换54h，每隔18h更换一次无水乙醇，最后在真空冷冻干燥机中冷冻干燥24h，得到二氧化硅纳米气凝胶；
52.(2)制备复合保温层
53.(a)在双轴强制型搅拌机内加入三聚氰胺气凝胶粉末100g、蒸馏水30g、纳米分散剂1g、有机硅憎水剂粉末1g和十二烷基苯磺酸钠5g，预混合5分钟，使体系分散均匀；
54.(b)再加入二氧化硅纳米气凝胶100g、钛白粉2g，碳纳米管5g、聚苯乙烯颗粒5g，以120r/min的速度搅拌10min，加入乙酸5g，搅拌均匀，即可得到复合保温层；
55.(3)室内保温板的成型
56.通过建筑用环氧树脂胶按照外发泡水泥板层、外耐碱玻纤网格布层、复合保温层、内耐碱玻纤网格布层、内发泡水泥板层的粘结顺序依次粘接固定。
57.实施例2
58.本发明实施例提供了一种室内保温板材料。
59.所述室内保温板材料按照外表面层、外抗裂层、复合保温层、内抗裂层、内表面层的顺序通过粘结剂粘结而成。
60.所述复合保温层包括以下重量份数的原料：二氧化硅纳米气凝胶140g、钛白粉10g、聚苯乙烯颗粒6g、三聚氰胺气凝胶粉末150g、碳纳米管9g、纳米分散剂4g、有机硅憎水剂粉末5g、微发泡剂十二烷基苯磺酸钠8g、固化剂乙酸10g、蒸馏水60g。
61.所述分散剂为市售的专用纳米材料分散剂。
62.所述内表面层和外表面层为发泡水泥板。
63.所述内抗裂层和外抗裂层为网孔孔径为0.2cm的耐碱玻纤网格布。
64.所述粘结剂为建筑用环氧树脂胶。
65.本实施例所提供的室内保温板材料的制备方法，包括以下步骤：
66.(1)制备二氧化硅纳米气凝胶
67.(a)以800g秸秆为原料，粉碎后筛选出能通过40目而不能通过60目筛的稻秸秆碎料；将筛选后的300g的秸秆碎料用500ml 0.4mol/l的稀盐酸酸洗，在70℃加热2小时，随后水洗至中性，再在110℃烘箱中干燥至绝干；
68.(b)将秸秆碎料经马弗炉在550℃煅烧210分钟，煅烧后取出快速冷却，得到二氧化硅粉末；
69.(c)使用高速振动球磨机对(b)中得到的二氧化硅粉末进行球磨处理60分钟，再利
用超声波分散仪在200w功率下超声处理2.5小时，得到纳米二氧化硅；
70.(d)将步骤(c)中得到的纳米二氧化硅加入0.8mol/l的氢氧化钠溶液，在沸腾状态下加热反应3.5小时，反应后冷却溶液并将其真空抽滤，分离得到水玻璃；
71.(e)将步骤(d)中得到的水玻璃溶液中加入硫酸，调节ph至1，再逐滴缓慢滴加氢氧化钠溶液至ph为7，不断搅拌，静置陈化24h后用去离子水反复清洗，再用无水乙醇溶剂交换54h，每隔18h更换一次无水乙醇，最后在真空冷冻干燥机中冷冻干燥24h，得到二氧化硅纳米气凝胶；
72.(2)制备复合保温层
73.(a)在双轴强制型搅拌机内加入三聚氰胺气凝胶粉末150g、蒸馏水60g、纳米分散剂5g、有机硅憎水剂粉末5g和十二烷基苯磺酸钠10g，预混合5分钟，使体系分散均匀；
74.(b)再加入二氧化硅纳米气凝胶150g、钛白粉10g，碳纳米管10g、聚苯乙烯颗粒10g，以120r/min的速度搅拌10min，加入乙酸10g，搅拌均匀，即可得到复合保温层；
75.(3)室内保温板的成型
76.通过建筑用环氧树脂胶按照外发泡水泥板层、外耐碱玻纤网格布层、复合保温层、内耐碱玻纤网格布层、内发泡水泥板层的粘结顺序依次粘接固定。
77.对比例1
78.对比例1与实施例1的区别在于：所述复合保温层包括以下重量份数的原料：二氧化硅纳米气凝胶180g、钛白粉10g、聚苯乙烯颗粒4g、三聚氰胺气凝胶粉末150g、碳纳米管9g、纳米分散剂4g、有机硅憎水剂粉末5g、微发泡剂十二烷基苯磺酸钠8g、固化剂乙酸10g、蒸馏水60g。
79.实施例1
‑
2和对比例1中制备得到的室内保温板材料达到的主要技术指标如下表所示：
80.性能单位要求实施例1实施例2对比例1导热系数w/(m
·
k)＜0.10.050.040.12抗压强度mpa＞810127抗折强度mpa＞44.54.82吸声系数α＞0.20.30.30.3抗菌性能抗菌率90％95％96％91％
81.在此有必要指出的是，以上实施例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和说明，并不是对本发明的技术方案的进一步的限制，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。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。