專利名稱：一種憎水型膨脹珍珠巖保溫制品及其制備方法
技術領域：
本發明涉及膨脹珍珠巖保溫制品，特別是一種憎水型的膨脹珍珠巖保溫制品。該制品具有極佳的憎水效果，并且輕質高強，導熱系數小、較好的機械性能，材料燃燒等級為A級。適用于特別是潮濕環境下的建筑保溫、管道、設備等各需要保溫絕熱的部位。
背景技術：
目前,中國是世界最大的建筑市場,每年新增建筑面積約為20億立方米,其中95%以上是高能耗建筑，若不采取有效節能措施，到2020年中國建筑能源將占中國總能量消耗的50%，為此將帶來巨大的能源損失。中國政府相繼以法律及文件的形式出臺了建筑節能政策，大力推動建筑節能工作，建筑節能已成為中國能源可持續發展的戰略重要領域。因此·建筑節能必須與社會經濟、生態環境等協調發展，需要對建筑材料的保溫隔熱性能、實用價值、材料的穩定性和使用壽命、工藝技術的可靠性、生態環保性和可循環利用等方面進行重點研究和開發。近年來，在中國發生多起因建筑外保溫材料所引發的重大火災事故，造成嚴重人員傷亡和財產損失，比如北京央視新址配樓大火,上海膠州灣教師公寓大火等。因此，國家對建筑保溫材料的防火性能有了更高的要求，這使得具有不燃性(燃燒等級為A級)的無機保溫材料成為研究、開發和應用的熱點。膨脹珍珠巖具有表觀密度小、導熱系數低、化學穩定性好、使用溫度范圍廣，且無毒、無味、防火、吸音等特點，早在幾十年前已經成為一種工業保溫材料，其產品形態主要包括粒狀、板狀、管殼等形式。盡管也有建筑保溫應用，但是由于傳統珍珠巖制品所固有的缺陷，嚴重限制和影響其在建筑保溫節能應用。傳統膨脹珍珠巖在實際應用過程中存在的諸多問題包括1)吸水率大。通常其質量吸水率高達3009Γ400%，這就使得膨脹珍珠巖保溫制品在施工應用中吸收大量的水分，使其制品的保溫性能大幅降低，同時還會造成制品表面顆粒的剝離，開裂等問題；2)強度極低。由于膨脹珍珠巖多孔結構和脆性原因，這就使得生產膨脹珍珠巖保溫制品過程中，在外力的作用下(如攪拌、擠壓作用等)會造成膨脹珍珠巖的破碎，從而降低其保溫制品的性能，嚴重限制了膨脹珍珠巖的應用，制品抗壓強度僅有
O.IMPa0因此，降低吸水率，提高憎水性，提高制品強度，將是傳統珍珠巖制品在建筑節能應用領域發展的關鍵。

發明內容
本發明的目的基于發明的背景現狀和制品應用問題所在，將改進傳統珍珠巖制品的不足和缺陷，提供一種具有憎水性能極佳，可以在潮濕環境條件中應用的建筑節能保溫材料，并且具有輕質高強特性，同時導熱系數較小的憎水型膨脹珍珠巖保溫制品。為了實現上述目的，本發明的憎水型膨脹珍珠巖保溫絕熱制品，采用市售的固含量為30%-60%的甲基硅酸鉀溶液和固含量為40%-70%的聚二甲基硅氧烷混合形成復合憎水齊U，并且本發明主旨是通過憎水劑的復合性作用來實現更加的憎水效果，大幅降低膨脹珍珠巖制品的吸水性。聚二甲基硅氧烷的憎水機理是聚二甲基硅氧烷受熱反應會在珍珠巖表面和內部形成一層透氣不透水的薄膜。甲基硅酸鉀的憎水機理是甲基硅酸鉀會與空氣中的CO2反應會在珍珠巖表面生產一層幾個分子厚的不溶性防水樹脂薄膜。即兩種憎水劑可以一起使用，而憎水效果不會相互干擾，同時起到作用相互協同，憎水效果明顯提升。單一使用甲基硅酸鉀憎水劑時，用量過多會使制品表面形成白色殘留物影響制品美觀；而且單一使用一種憎水劑時，其憎水率至多可達90%_92%，對于建筑保溫材料來說，還是遠遠不夠的。因此本發明采取兩種憎水劑混合使用的方法既解決了單一憎水劑的憎水效果不佳問題，同時節省了原料，降低了成本。憎水型膨脹珍珠巖保溫制品的配料組成特征在于(按重量計)膨脹珍珠巖為20%-35%，粘結劑為63°/Γ75%，復合憎水劑I. 5%_6. 5%，其中甲基硅酸鉀和聚二甲基硅氧烷分別是I. 0%-4. 5%和O. 5%-2%。粘結劑是固含量為3%-15%的硅酸鈉水溶液；憎水劑是固含量30%-60%的甲基硅酸鉀和固含量40%-70%的聚二甲基硅氧烷；其中膨脹珍珠巖的顆粒粒徑為O. 堆積密度為60 100kg/m3。 憎水型膨脹珍珠巖保溫制品配料的最佳組成，以重量百分比計，膨脹珍珠巖為26%-29% ;硅酸鈉溶液為69%-71% ;甲基硅酸鉀和聚二甲基硅氧烷分別是2. 0%-3. 5%和
I.3%-1. 8%。一種憎水型膨脹珍珠巖保溫制品的制備方法，其特征在于首先將粘結劑和憎水劑進行混合得到混合溶液，其次將混合溶液噴涂在膨脹珍珠巖顆粒表面，同時送入熱風干燥，再采用壓機進行壓制成制品，最后將制品進行烘干。進一步，利用旋筒式混料機，將膨脹珍珠巖顆粒翻騰起來，在旋筒式混料機中心軸線位置上設置噴霧霧化器，將混合溶液均勻噴涂在膨脹珍珠巖顆粒表面。進一步，所述送入的熱風溫度為50°C _150°C，送熱風干燥的時間為15min-40min。進一步，所述壓機為雙面壓力機。進一步，壓機工作參數為O. 20MPa-0. 50MPa，壓制時間為5-30秒。進一步，所述烘干溫度為85°C _200°C。本發明最終得到了憎水型膨脹珍珠巖保溫制品。制品密度彡200kg/m3，導熱系數〈O. 060W/ (M · K)，憎水率不小于99. 7%，抗壓強度>0. 27MPa，抗折強度>0. 07MPa,拉拔強度>20KPa。其中采用“GBT 5486-2008無機硬質絕熱制品試驗方法”測試其強度和表觀密度，按照“GBT 10299-1988保溫材料憎水性試驗方法”測試其憎水率，導熱系數則是用雙平板導熱系數測定儀測得。
具體實施例方式首先對上述配料的溶液部分進行均勻混合，其次利用直通型轉筒式混料機，之所以采用直通型轉筒式混料機而不用攪拌槳混料機，是因為攪拌槳混料機的攪拌葉片產生極大的剪切力會使膨脹珍珠巖顆粒破碎，而是用直通型轉筒式混料機可以最大限度的保證膨脹珍珠巖顆粒的完整，將膨脹珍珠巖顆粒從直通型轉筒式混料機一端送入，使珍珠巖顆粒翻騰起來，在轉筒式混料機中心軸線位置上設置長桿式噴霧霧化器，沿圓周方向進行噴霧，將混合溶液均勻噴涂在膨脹珍珠巖顆粒表面，同時送入50-150°C熱風，干燥時間大于10分鐘，在干燥作用下，水玻璃溶液(即熔膠)在顆粒表面初步產生凝膠化，逐步封閉了顆粒內部的毛細孔，起到了降低吸水率作用，同時由于水玻璃的初步玻璃化(凝膠化)，從而使珍珠巖顆粒產生一定剛性強度，有效遏制和解決了傳統珍珠巖顆粒易粉化問題，即顆粒在輕微作用條件下變成細粉的情況，主要因為傳統珍珠巖顆粒強度極低緣故，這樣可以有效避免珍珠巖顆粒的破損，同樣條件下，破碎率僅有原來的3-5%。當珍珠巖表面噴涂混合溶液的顆粒從轉筒式混料機另一端旋出，將已噴涂混合溶液的膨脹珍珠巖顆粒送入雙面壓力機的模具中，之所以采用雙面壓力機而非單面壓力機的原因是，采用單面壓力機壓制時，在壓頭部位的膨脹珍珠巖顆粒壓制的相對密實，遠離壓頭一側的膨脹珍珠巖顆粒則壓制的相對疏松，并且離壓頭越遠越是疏松，而采用雙面壓力機，則保證了膨脹珍珠巖顆粒被充分地壓制密實，采用O. 20MPa-0. 50MPa作用條件，壓制5_30秒時間，隨后，將制品移出模具，隨后將脫模的制品送入烘箱，于85°C -200°C烘干。在烘干作用下，制品內的水分完全排出，粘結劑水玻璃產生了完全的凝膠作用，將膨脹珍珠巖顆粒之間粘結在一起，從而使制品產生強度。同時加入的憎水劑在烘干的作用下產生一系列化學反應，使得制品從內到外產生憎水效果。實施例I憎水性膨脹珍珠巖制品的的配料組成(按重量計)為膨脹珍珠巖為20%，粘結 劑為75%，憎水劑5%。粘結劑是固含量為3%的硅酸鈉水溶液，膨脹珍珠巖的顆粒粒徑為O. 占25%，2mm-5mm占75%，堆積密度為60kg/m3，憎水劑為市售的固含量為40%的聚二甲基硅氧烷乳液占配料的O. 5%和固含量為60%的甲基硅酸鉀溶液占配料的4. 5%。采用直通型轉筒式混料機，將膨脹珍珠巖顆粒從混料機一端送入，使珍珠巖顆粒翻騰起來，在旋筒式混料機中心軸線位置上設置長桿式噴霧霧化器，沿圓周方向進行噴霧，將混合溶液均勻噴涂在膨脹珍珠巖顆粒表面，同時送入100°c熱風，使顆粒表面水分進行干燥15分鐘，同時使硅酸鈉溶液在珍珠巖顆粒形成硅膠膜，促使珍珠巖顆粒產生一定剛性強度和顆粒韌性，可以避免顆粒的破損，表面噴涂混合溶液的珍珠巖顆粒從旋筒式混料機另一端出來，將已噴涂混合溶液的定量體積的膨脹珍珠巖送入平板雙面壓力機模具中，采用O. 50MPa作用條件，壓制5秒時間，隨后將制品移出模具，送入烘干爐進行烘干，烘干溫度為200°C。最終形成一種憎水型膨脹珍珠巖保溫制品，制品表觀密度153. 9kg/m3，導熱系數O. 050Iff/ Cm · k),憎水率為99. 70%,抗壓強度O. 2014MPa,抗折強度O. 0574MPa,拉拔強度21KPa。實施例2憎水性膨脹珍珠巖制品的的配料組成(按重量計)為膨脹珍珠巖為35%，粘結劑為63%，憎水劑2%。粘結劑是固含量為15%的硅酸鈉水溶液，膨脹珍珠巖的顆粒粒徑為O. 占30%，占70%，堆積密度為80kg/m3，憎水劑為市售的固含量為40%的聚二甲基硅氧烷乳液占配料的O. 5%和固含量為60%的甲基硅酸鉀溶液占配料的I. 5%。采用直通型轉筒式混料機，將膨脹珍珠巖顆粒從混料機一端送入，使珍珠巖顆粒翻騰起來，在旋筒式混料機中心軸線位置上設置長桿式噴霧霧化器，沿圓周方向進行噴霧，將混合溶液均勻噴涂在膨脹珍珠巖顆粒表面，同時送入50°C熱風，使顆粒表面水分進行干燥40分鐘，同時使硅酸鈉溶液在珍珠巖顆粒形成硅膠膜，促使珍珠巖顆粒產生一定剛性強度和顆粒韌性，可以避免顆粒的破損，表面噴涂混合溶液的珍珠巖顆粒從旋筒式混料機另一端出來，將已噴涂混合溶液的定量體積的膨脹珍珠巖送入平板雙面壓力機模具中，采用O. 20MPa作用條件，壓制30秒時間，隨后將制品移出模具，送入烘干爐進行烘干，烘干溫度為8°C。最終形成一種憎水型膨脹珍珠巖保溫制品，制品表觀密度169. 2kg/m3，導熱系數O. 0512W/ Cm · k),憎水率為99. 76%，抗壓強度O. 2518MPa，抗折強度O. 0680MPa,拉拔強度26.4KPa。實施例3憎水性膨脹珍珠巖制品的的配料組成(按重量計)為膨脹珍珠巖為30%，粘結劑為67%，憎水劑3%。粘結劑是固含量為10%的硅酸鈉水溶液，膨脹珍珠巖的顆粒粒徑為O. lmm-2mm占40%,占60%,堆積密度為90kg/m3,憎水劑為市售的固含量為60%的聚二甲基硅氧烷乳液占配料的2%和固含量為60%的甲基硅酸鉀溶液占配料的I. 0%。采用直通型轉筒式混料機，將膨脹珍珠巖顆粒從混料機一端送入，使珍珠巖顆粒翻騰起來，在旋筒式混料機中心軸線位置上設置長桿式噴霧霧化器，沿圓周方向進行噴霧，將混合溶液均勻噴涂在膨脹珍珠巖顆粒表面，同時送入70°C熱風，使顆粒表面水分進行干燥30分鐘，同時使硅酸鈉溶液在珍珠巖顆粒形成硅膠膜，促使珍珠巖顆粒產生一定剛性強度和顆粒韌性，可以避免顆粒的破損，表面噴涂混合溶液的珍珠巖顆粒從旋筒式混料機另一端出來，將已噴涂混合溶液的定量體積的膨脹珍珠巖送入平板雙面壓力機模具中，采用O. 3IMPa作用條件，壓制15秒時間，隨后將制品移出模具，送入烘干爐進行烘干，烘干溫度為105°C。最終形成一種憎水型膨脹珍珠巖保溫制品，制品表觀密度194. 2kg/m3，導熱系數·
O.0547W/ Cm · k),憎水率為99. 81%，抗壓強度O. 2843MPa,抗折強度O. 0721MPa,拉拔強度29.4KPa。實施例4憎水性膨脹珍珠巖制品的的配料組成(按重量計)為膨脹珍珠巖為32%，粘結劑為62. 5%，憎水劑5. 5%。粘結劑是固含量為10%的硅酸鈉水溶液，膨脹珍珠巖的顆粒粒徑為
O.占50%，占50%，堆積密度為100kg/m3，憎水劑為市售的固含量為50%的聚二甲基硅氧烷乳液占配料的I. 0%和固含量為50%的甲基硅酸鉀溶液占配料的4. 5%。采用直通型轉筒式混料機，將膨脹珍珠巖顆粒從混料機一端送入，使珍珠巖顆粒翻騰起來，在旋筒式混料機中心軸線位置上設置長桿式噴霧霧化器，沿圓周方向進行噴霧，將混合溶液均勻噴涂在膨脹珍珠巖顆粒表面，同時送入85°C熱風，使顆粒表面水分進行干燥20分鐘，同時使硅酸鈉溶液在珍珠巖顆粒形成硅膠膜，促使珍珠巖顆粒產生一定剛性強度和顆粒韌性，可以避免顆粒的破損，表面噴涂的混合溶液的珍珠巖顆粒從旋筒式混料機另一端出來，將已噴涂混合溶液的定量體積的膨脹珍珠巖送入平板雙面壓力機模具中，采用O. 42MPa作用條件，壓制25秒時間，隨后將制品移出模具，送入烘干爐進行烘干，烘干溫度為150°C。最終形成一種憎水型膨脹珍珠巖保溫制品，制品表觀密度197. 6kg/m3，導熱系數O. 0599W/ Cm · k)，憎水率為99. 83%，抗壓強度O. 3293MPa，抗折強度O. 0890MPa,拉拔強度 38. IKPa0
權利要求
1.一種憎水型膨脹珍珠巖保溫制品，其配料組成特征在于按重量計，膨脹珍珠巖為20%-35%，粘結劑為 63%-75%，憎水劑 I. 5%-6. 5% ； 所述憎水劑采用復合憎水劑，其中固含量為30%-60%的甲基硅酸鉀溶液占配料組成的I.0%-4. 5% ;固含量為40%-70%的聚二甲基硅氧烷占配料的O. 5%-2. 0% ;所述粘結劑采用固含量為3%-15%的硅酸鈉水溶液。
2.根據權利要求I所述一種憎水型膨脹珍珠巖保溫制品，其特征在于所述膨脹珍珠巖顆粒粒徑為O.堆積密度為6CTl00kg/m3。
3.根據權利要求I所述一種憎水型膨脹珍珠巖保溫制品的制備方法，其特征在于首先將粘結劑和憎水劑進行混合得到混合溶液，其次將混合溶液噴涂在膨脹珍珠巖顆粒表面，同時送入熱風干燥，再采用壓機進行壓制成制品，最后將制品進行烘干。
4.根據權利要求3所述方法，其特征在于利用旋筒式混料機，將膨脹珍珠巖顆粒翻騰起來，在旋筒式混料機中心軸線位置上設置噴霧霧化器，將混合溶液均勻噴涂在膨脹珍珠巖顆粒表面。
5.根據權利要求3所述方法，其特征在于所述送入的熱風溫度為50°C_150°C，送熱風干燥的時間為15min-40min。
6.根據權利要求3所述方法，其特征在于所述壓機為雙面壓力機。
7.根據權利要求3所述方法，其特征在于壓機工作參數為O.20MPa-0. 50MPa,壓制時間為5-30秒。
8.根據權利要求3所述方法，其特征在于所述烘干溫度為85°C-200°C。
全文摘要
本發明是一種憎水型膨脹珍珠巖保溫制品及其制備方法，該材料特別適用于建筑外墻保溫、冷熱交替的設備和管道中應用。該制品使用甲基硅酸鉀和聚二甲基硅氧烷作為復合憎水劑，使制品憎水率不小于99.7%。該憎水型膨脹珍珠巖保溫制品的配料組成(按重量計)20%-35%的膨脹珍珠巖顆粒，63%-75%硅酸鈉水溶液，1.0%-4.5%的甲基硅酸鉀和0.5%-2%的聚二甲基硅氧烷。該制品具有憎水率高，表觀密度小，導熱系數小，機械強度高等性能，克服了傳統珍珠巖制品的導熱系數、機械強度、憎水率等問題。
文檔編號C04B28/26GK102898113SQ20121040477
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者孫詩兵, 郭現龍, 田英良, 汪浩, 陳華 申請人:北京工業大學