含有气凝胶颗粒的绝热混凝土及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710797206.5 | 申请日 | 2017-09-06 | 公开(公告)号 | CN107445555A | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 优澎(嘉兴)新材料科技有限公司; | 发明人 | 向军辉; 关运龙; 赛华征; 杨虎; 陈俊勇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种含有气凝胶颗粒的绝热 混凝土 及其制备方法，含有气凝胶颗粒的绝热混凝土，其特征在于，含有： 硅 酸盐 水 泥10～50重量份，气凝胶颗粒0.1～5重量份，玻化微珠0～50份， 粉 煤 灰 0～40重量份，分散助剂0.5～10重量份，可再分散胶粉1～10重量份， 纤维 素醚1～10重量份，抗裂纤维0～10重量份，水40到100重量份,其中，所述气凝胶颗粒为强化气凝胶颗粒。该绝热混凝土制备过程相对简单，极大程度上保留了气凝胶材料的保温绝热效果， 水泥 固化 干燥后，具有防水性能。此外，强化气凝胶颗粒本身强度较高，不易发生碎裂，用其作为保温填料的水泥制品抗压、抗裂程度更高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种含有气凝胶颗粒的绝热混凝土，其特征在于，含有： |
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| 说明书全文 | 含有气凝胶颗粒的绝热混凝土及其制备方法技术领域背景技术[0002] 混凝土在现代建筑中被普遍使用，将轻质保温材料掺入水泥中制成的绝热混凝土，具有施工方便、防火等优点。相比于挤塑聚苯板、岩棉板等外挂保温材料，绝热混凝土在施工时没有接缝、锚固件，从而减少了热桥，并能有效降低脱落风险，因此其成为了一种广受欢迎的建筑保温材料。传统绝热混凝土采用的绝热组分主要是玻化微珠、膨胀珍珠岩等，含有这些材料的绝热混凝土价格便宜，但导热系数普遍较高。而且玻化微珠及膨胀珍珠岩均是亲水性较强的材料，受潮吸水之后保温性能会显著下降。 [0003] 近年来涌现出的气凝胶绝热材料具有导热系数极低、经处理后超疏水等特性，只需要少量添加，就可以制成性能优异的涂料、砂浆类保温材料。气凝胶密度很低、组成凝胶骨架的基元之间键合力弱，所以自身强度较差。因此掺入气凝胶制成的绝热混凝土普遍存在粘接力差、易粉化、抗压强度差等问题，实用性大受制约。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种含有气凝胶颗粒的绝热混凝土，将经过强化的气凝胶颗粒代替气凝胶粉，得到高性能绝热混凝土。 [0005] 根据本发明实施例的含有气凝胶颗粒的绝热混凝土，含有：硅酸盐水泥10～50重量份，气凝胶颗粒0.1～5重量份，玻化微珠0～50份，粉煤灰0～40重量份，分散助剂0.5～10重量份，可再分散胶粉1～10重量份，纤维素醚1～10重量份，抗裂纤维0～10重量份，水40到100重量份,其中，所述气凝胶颗粒为强化气凝胶颗粒。 [0006] 根据本发明的一些实施例，所述强化气凝胶颗粒含有气凝胶次级颗粒和粘结剂，所述粘结剂将所述气凝胶次级颗粒粘结成聚集体。 [0007] 根据本发明的一些实施例，所述强化气凝胶颗粒含有气凝胶次级颗粒和纤维，所述气凝胶的次级颗粒在生长过程中附着在所述纤维状材料的表面和/或填充在所述纤维状材料的空隙之间。 [0008] 根据本发明的一些实施例，所述分散助剂为选自十二烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、亚甲基二萘磺酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、卵磷脂、脂肪酸甘油酯、十六烷基壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、吐温中的1种或多种。通过添加分散助剂，能够使得纳米多孔硅颗粒得到更好的分散，有助于提高绝热混凝土的固相含量以及稳定性。 [0009] 根据本发明的一些实施例，所述纤维素醚为选自甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、氰乙基纤维素、苄基氰乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、苯基纤维素中的1种或多种。纤维素醚的作用是提高固体颗粒在水相环境中的分散程度并强化固体颗粒之间的连接作用力。 [0010] 根据本发明的一些实施例，所述抗裂纤维为钢纤维、木质纤维、竹质纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、尼龙纤维、丙烯酸纤维中的1种或多种。抗裂纤维的作用为增强砂浆层批抹干燥后的机械强度，防止开裂。 [0011] 根据本发明的一些实施例，所述可再分散胶粉由选自乙烯、氯乙烯、苯乙烯、丁二烯、醋酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、高级脂肪酸乙烯酯、丙烯酸酯的单体的聚合物及其混合物以聚乙烯醇作为保护胶体制成的。可再分散胶粉的作用是提高固体颗粒之间的粘结强度、改善砂浆粘合性。 [0012] 根据本发明另一方面，提供了一种含有气凝胶颗粒的绝热混凝土的制备方法。 [0013] 根据本发明实施例的含有气凝胶颗粒的绝热混凝土的制备方法，包括以下制备步骤： [0015] (2)将所述干粉砂浆与水混合均匀，得到所述含有纳米多孔硅绝热填料的绝热混凝土， [0016] 其中，所述绝热混凝土中含有：硅酸盐水泥10～50重量份，强化气凝胶颗粒0.1～5重量份，玻化微珠0～50重量份，粉煤灰0～40重量份，分散助剂0.5～10重量份，可再分散胶粉1～10重量份，纤维素醚1～10重量份，抗裂纤维0～10重量份，水40到100重量份。 [0017] 其中，所述强化气凝胶颗粒，是一种由具有气凝胶结构的次级颗粒组成的聚集体，其可以通过以下任一方法制备而成。 [0019] 根据本发明的另一些实施例，将气凝胶次级颗粒与粘合剂混合制成块体，经破碎制成含有气凝胶次级颗粒的聚集体。 [0020] 根据本发明的再一些实施例，在气凝胶材料的合成过程中加入纤维状材料，使气凝胶次级颗粒在生长过程中附着在纤维表面、填充在纤维状材料的空隙之间，形成由“纤维笼”困覆气凝胶次级颗粒的结构。该种强化气凝胶颗粒的尺寸可以取决于纤维材料原本的尺寸，也可以在形成大块强化气凝胶颗粒后再次破碎成任意大小。 [0021] 根据本发明实施例的含有气凝胶颗粒的绝热混凝土，至少具有如下有益效果之一： [0022] 1)根据本发明实施例的绝热混凝土，在将强化气凝胶颗粒分散在浆料中的同时极大程度上保留了气凝胶材料的超多孔结构，因此具有良好的绝热效果； [0023] 2)使用强化的疏水气凝胶颗粒，制成的砂浆干燥固化后在很大程度上保留了气凝胶的疏水性，使得涂层本身不会被水浸润，起到耐湿防潮的作用； [0024] 3)强化气凝胶颗粒本身强度较高，不易发生碎裂，用其作为保温填料的水泥制品抗压、抗裂程度更高； [0026] 图1是根据本发明实施例1的绝热混凝土涂覆后的照片。 具体实施方式[0027] 下面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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。 [0028] 下述实施例中接触角的测量采用POWEREACH公司的JC2000D1接触角测量仪进行测量,测量时通过将气凝胶粉末压成薄膜，并在常温常压下进行测量。所测量的接触角为水与样品之间的接触角。此外，采用C-Therm公司的热导率仪(C-Therm TCi thermal conductivity analyzer)进行热导率的测定。 [0029] 实施例1 [0030] 按照如下配比称量各原料： [0031] 32.5#硅酸盐水泥(海螺牌)100份、粉煤灰(上海石洞口发电厂)30份、强化气凝胶颗粒(自制)25份、羟丙基甲基纤维素(西安瑞泰纤维素有限公司)0.5份、聚乙二醇(陶氏化学)0.5份、可再分散乳胶粉(德国瓦克)1份、抗裂纤维(济宁华凯树脂有限公司)1份。 [0032] 其中，强化气凝胶颗粒的制备方法是：将1重量份气凝胶颗粒(上海亚澎新材料科技有限公司)用破碎机破碎至120目，使用含有8重量份聚乙烯醇(安徽皖维高新材料有限公司)的水溶液作为粘合剂，用流化床制粒法制成平均粒径为2mm的颗粒。 [0033] 此后，将上述称量的各原料混合均匀。 [0034] 最后，加入水100重量份，搅拌均匀，即可得到含有强化气凝胶颗粒的绝热混凝土。 [0035] 图1示出了实施例1所得的绝热混凝土涂覆后的照片 [0036] 实验数据： [0037] 将制得的绝热混凝土涂抹在金属板上，涂层厚度10mm，72小时后测试。测其接触角为125°，导热系数(平均温度25℃)为0.066W/(m·K)；水中浸泡72小时并晾干表面后，测其接触角为107°，导热系数(平均温度25℃)为0.074W/(m·K)。用万能力学测试仪测量样品的抗折强度为27.01MPa，垂直抗拉强度为0.15MPa。 [0038] 实施例2 [0039] 按照如下配比称量各原料： [0040] 42.5#硅酸盐水泥(海螺牌)100重量份、强化气凝胶颗粒(自制)10重量份、羟甲基纤维素(石家庄恒利纤维素有限公司)1重量份、聚乙烯醇(安徽皖维高新材料有限公司)1重量份、可再分散乳胶粉(德国瓦克)1重量份、木质抗裂纤维(上海影佳实业发展有限公司)1重量份 [0041] 其中，强化气凝胶颗粒的制备方法是：将1重量份气凝胶颗粒(上海亚澎新材料科技有限公司)与5重量份苯丙乳液(上海慎则化工科技有限公司)混合，用高速搅拌机搅拌5min，烘干后得到气凝胶结块，用破碎机将气凝胶结块破碎成35目的颗粒。 [0042] 此后，将上述称量的各原料混合均匀。 [0043] 最后，加入水100重量份，搅拌均匀，即可得到含有强化气凝胶颗粒的绝热混凝土。 [0044] 实验数据： [0045] 将制得的绝热混凝土涂抹在金属板上，涂层厚度10mm，72小时后测试。测其接触角为118°，导热系数(平均温度25℃)为0.065W/(m·K)；水中浸泡72小时并晾干表面后，测其接触角为109°，导热系数(平均温度25℃)为0.069W/(m·K)。用万能力学测试仪测量样品的抗折强度为32.21MPa，垂直抗拉强度为0.16MPa。 [0046] 实施例3 [0047] 按照如下配比称量各原料： [0048] 42.5#硅酸盐水泥(海螺牌)100重量份，强化气凝胶颗粒(自制)20重量份，羟丙基甲基纤维素(西安瑞泰纤维素有限公司)0.5重量份、聚丙烯酰胺(上海金锦乐化工厂)1重量份、可再分散乳胶粉(德国瓦克)1重量份、聚丙烯抗裂纤维(济宁华凯树脂有限公司)0.5重量份，木质抗裂纤维(上海影佳实业发展有限公司)0.5重量份。 [0049] 其中，强化气凝胶颗粒的制备方法是：在气凝胶的制作过程中加入细菌纤维素骨架，使凝胶在纤维素网络中生长，并使形成的气凝胶被束缚在纤维素网络中，形成强化气凝胶颗粒。 [0050] 其中，细菌纤维素骨架的制备方法为：将200g食品级椰果(海南佳能食品厂)用500mL去离子水浸泡，每小时换水1次，共浸泡4小时。将此椰果浸入500mL 4％的NaOH溶液中 90℃浸泡6h，然后取出并用去离子水浸泡至呈白色，得到纤维素水凝胶。将200g纤维素水凝胶浸泡至500mL叔丁醇中24h进行溶剂置换，后在-18℃冻结并置于真空冷冻干燥机中干燥即制得细菌纤维素骨架。 [0051] 其中，强化气凝胶颗粒的制备方法为：将乙醇、正硅酸乙酯、去离子水和1％盐酸按体积比3:1:0.5:0.03混合加热到60℃1h后冷却至室温形成水解液，向15mL水解液中加入1mL 0.1mol/L的氨水形成二氧化硅溶胶液，将前述细菌纤维素骨架浸泡至二氧化硅溶胶液中，令细菌纤维素骨架充分吸收溶胶液。待二氧化硅在细菌纤维素骨架中形成凝胶后，50℃加热3小时令凝胶老化，之后在体积比三甲基氯硅烷:三乙胺:二氯甲烷＝1:1.32:12的溶液中浸泡4h进行疏水化修饰。将疏水化修饰后的复合凝胶在110℃下烘干后即得到细菌纤维素强化的气凝胶颗粒。 [0052] 此后，将上述称量的各原料混合均匀。 [0053] 最后，加入水100重量份，搅拌均匀，即可得到含有强化气凝胶颗粒的绝热混凝土。 [0054] 实验数据： [0055] 将制得的绝热混凝土涂抹在金属板上，涂层厚度10mm，72小时后测试。测其接触角为125°，导热系数(平均温度25℃)为0.050W/(m·K)；水中浸泡72小时并晾干表面后，测其接触角为110°，导热系数(平均温度25℃)为0.059W/(m·K)。用万能力学测试仪测量样品的抗折强度为41.45MPa，垂直抗拉强度为0.16MPa。 [0056] 根据上述实施例可知，由于使用了强化气凝胶颗粒，制备的绝热混凝土具有很好的隔热效果、防水效果、且强度较高。 [0057] 尽管通过一些实施方式描述了本发明，但本领域技术人员能够理解，可以对它们进行各种改变，可以用等价物代替本发明的要素，也可以进行需要的改进以使特定的情形或材料适用于本发明的教导，只要不偏离本发明的本质和基本范围。因此，本发明将包括落入所附权利要求书范围内的所有实施方式。 [0058] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。 |
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