技术领域
[0001] 本
发明涉及保温材料技术领域，尤其涉及一种保温砂浆、保温板及其制备方法。
背景技术
[0002] 目前，市场上现有的保温材料主要有可发性聚苯乙烯(EPS)板、挤塑聚苯乙烯
泡沫塑料(XPS)板等有机类板材，该类板材防火性能为B2或B1级，达不到A级标准。其在发生火灾时能够燃烧，而且会产生大量有害烟雾，对人生安全和环境产生很大影响。无机类保温砂浆防火能达到A级，但导热系数高，施工难度大，周期长。
[0003] 常用的保温砂浆包括胶粉聚苯颗粒保温砂浆和无机保温砂浆，胶粉聚苯颗粒保温砂浆由砂浆和保温颗粒组成，拌合不易均匀，施工难度大，周期长，防火只能达到B1级；无机保温砂浆虽然能够达到A级防火标准，但是导热系数高，保温效果差，且容易分层，施工周期长。
[0004] CN105694254A公开了一种阻燃EPS保温板，它由下列组份组成：可发性聚苯乙烯20～50份、废旧聚苯乙烯40～70份、可膨胀
石墨5～20份、纳米
二氧化
硅0.5～5份、聚
磷酸铵2～8份、
硼酸锌1～5份。该保温板具有阻燃效果好、保温性能优良、成本低廉的特点，该保温板大量利用废旧EPS，属于环保保温材料，可应用于建筑外墙外保温工程。即使在配方中添加了阻燃剂，但是其防火等级仍难以达到A级。
[0005] CN108623232A公开了一种聚丙烯
纤维增强的胶粉聚苯颗粒保温砂浆的制备方法，将粘结剂用
水稀释，加入聚苯乙烯泡沫颗粒和
偶联剂，搅拌润湿后，再加入
水泥，搅拌包裹，然后进行陈化，水泥水化，得到表面包覆改性的聚苯颗粒；将废玻璃粉、
粉煤灰和水、分散剂混合球磨后，加入发泡剂
碳化硅、助
溶剂硼砂搅拌，将所得泡沫浆料经离心雾化、
喷雾干燥技术制得空心微珠坯体，装入模具内，在箱式炉中保温
烧结，得到空心微珠多孔材料；将水泥、特细砂、珍珠岩、高效保水
增稠剂甲基
纤维素醚、有机硅防水剂、聚丙烯纤维、水与所得改性聚苯颗粒、所得空心微珠多孔材料混合搅拌，制得所述保温砂浆。这种保温砂浆的防火等级无法达到A级，安全性低，且使用周期长。
[0006] CN104478383B公开了一种无机保温砂浆及其制备方法，所述无机保温砂浆包括以下组分：氟
石膏粉40wt～70wt％；
碱性激发剂0.5wt～20wt％；
硫酸盐激发剂0.5wt～5wt％；外加剂0.05wt～2wt％；轻质
骨料20wt～35wt％。该发明提供的无机保温砂浆以氟石膏为胶凝材料，适当掺入碱性激发剂、
硫酸盐激发剂以及少量外加剂，再加入轻质骨料制备而成。
该发明提供的无机保温砂浆的热导系数仍需要进一步降低，且砂浆容易分层，施工难度大。
[0007] 因此，本领域亟待开发一种同时具有优异的保温性能、防火性能且施工周期短的保温材料。
发明内容
[0008] 本发明的目的之一在于提供一种保温砂浆，尤其在于提供一种硅溶胶改性的保温砂浆，特别在于提供一种硅溶胶改性的双组份保温砂浆，所述保温砂浆具有优异的保温性能、防火性能、防水性能、耐高温性能以及物理机械性能，且施工周期短。
[0009] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0010] 本发明提供一种保温砂浆，所述保温砂浆包括组分A和组分B；
[0011] 所述组分A包括硅溶胶、氧化镁、
减水剂、胶粉、胶黏剂、助剂和溶剂的组合；
[0012] 所述组分B包括聚苯乙烯颗粒和玻化微珠的组合。
[0013] 本发明提供了一种硅溶胶改性的保温砂浆，采用双组份材料混合方式，在组分A中同时引入硅溶胶、氧化镁、减水剂和胶粉，这四种物质协同作用，能有效抑制气体分子对热的传播，再配合由聚苯乙烯颗粒和玻化微珠共同组成的组分B，有机材料和无机保温材料相结合，很大程度提高了材料的保温性能、防火性能、防水性能、耐高温性能以及物理机械性能，且施工周期短。
[0014] 优选地，所述硅溶胶包括碱性硅溶胶，优选碱性钠型硅溶胶。
[0015] 本发明优选采用碱性钠型硅溶胶，是由于配方中的水泥呈碱性，碱性钠型
纳米级硅溶胶的使用，可更为有效吸收砂浆体系中的Ca(OH)2，形成凝胶渗透到孔隙，形成更加致密的结构，能够进一步提升体系整体的
抗拉强度及防水性能。
[0016] 优选地，所述硅溶胶中
二氧化硅的含量为30～40％，例如31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％等。
[0017] 优选地，所述二氧化硅的平均粒径为10～20nm，例如11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm等。
[0018] 优选地，所述硅溶胶中氧化钠的含量为0.2～0.3％，例如0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％等。
[0019] 优选地，所述硅溶胶的
密度为1.2～1.3g/cm3，例如1.21g/cm3、1.22g/cm3、1.23g/cm3、1.24g/cm3、1.25g/cm3、1.26g/cm3、1.27g/cm3、1.28g/cm3、1.29g/cm3等。
[0020] 优选地，所述氧化镁包括轻质氧化镁。
[0021] 满足化工部行业标准HG/T2573-2012的氧化镁即为轻质氧化镁。
[0022] 本发明优选采用轻质氧化镁，是由于轻质氧化镁的堆积密度低，能够降低产品的密度，进一步提升安全性能。
[0023] 优选地，所述氧化镁中活性镁含量＞90％，例如91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％等。
[0024] 活性镁含量＞90％的轻质氧化镁，具有较高的活性，避免返卤泛碱，且硅溶胶成膜后，有一定的封闭作用，进一步的解决了返卤泛碱的问题。若活性镁含量较低，活性低的氧化镁和氯化镁在一起因为反应不充分，就会形成多余的氯离子。在潮湿的
气候下，多余的氯离子就会返到菱镁制品上，形成水珠状，产生返卤现象，如果水分少就会形成白霜。
[0025] 优选地，所述氧化镁中氯化物含量＜0.05％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.04％等。
[0026] 优选地，所述减水剂包括聚羟酸减水剂、三聚氰胺系减水剂或
萘磺酸甲
醛缩合物中的任意一种或至少两种组合。
[0027] 优选地，所述胶粉包括可再分散性乳胶粉。
[0028] 可再分散乳胶粉是指由
醋酸乙烯酯与叔碳酸乙烯酯或乙烯或
丙烯酸酯等形成的二元或三元的共聚物，经
过喷雾干燥得到的改性乳液粉末，它具有良好的可再分散性，与水
接触时重新分散成乳液，并且其化学性能与初始乳液完全相同。
[0029] 优选地，所述胶黏剂包括白水泥和/或
黑水泥。
[0030] 优选地，所述白水泥的强度等级为42.5。
[0031] 水泥的强度等级，指在标准条件下养护28天所达到的抗压强度。水泥的强度等级，
硅酸盐水泥分为三个等级6个类型，42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R，普通硅酸盐水泥分为两个等级4个类型，42.5、42.5R、52.5、52.5R，其他四大水泥分3个等级6个类型。
[0032] 优选地，所述组分A还包括颜料。
[0033] 优选地，所述颜料包括水性无机颜料。
[0034] 优选地，所述助剂包括引气剂和/或增稠剂。
[0035] 优选地，所述引气剂包括松香
树脂类引气剂和/或烷基苯磺酸盐类引气剂中的任意一种组合。
[0036] 引气剂的加入使浆料有一定的良性泡孔，增加了体积，降低了密度，对安全性能有保障，提高了材料的保温性能。
[0037] 优选地，所述增稠剂包括羟丙基甲基纤维素醚和/或羟乙基甲基纤维素醚。
[0038] 优选地，所述溶剂包括水。
[0039] 优选地，所述组分A按照重量份数包括如下组分：
[0040]
[0041] 所述硅溶胶的含量为5～10重量份，例如6重量份、7重量份、8重量份、9重量份等；
[0042] 所述氧化镁的含量为46～70重量份，例如50重量份、52重量份、54重量份、56重量份、58重量份、60重量份、62重量份、64重量份、66重量份、68重量份、69重量份等；
[0043] 所述减水剂的含量为0.1～0.5重量份，例如0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份等；
[0044] 所述胶粉的含量为1～2重量份，例如1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、.8重量份、1.9重量份等；
[0045] 所述颜料的含量为0.1～0.5重量份，例如0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份等；
[0046] 所述胶黏剂的含量为30～50重量份，例如32重量份、34重量份、36重量份、38重量份、40重量份、42重量份、44重量份、46重量份、48重量份、49重量份等；
[0047] 所述引气剂的含量为0.1～0.3重量份，例如0.12重量份、0.14重量份、0.16重量份、0.18重量份、0.2重量份、0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份、0.28重量份等；
[0048] 所述增稠剂的含量为0.3～0.5重量份，例如0.32重量份、0.34重量份、0.36重量份、0.38重量份、0.4重量份、0.42重量份、0.44重量份、0.46重量份、0.48重量份等；
[0049] 所述溶剂的含量为90～110重量份，例如92重量份、94重量份、96重量份、98重量份、100重量份、102重量份、104重量份、106重量份、108重量份、109重量份等。
[0050] 优选地，所述组分A和组分B的
质量比为(12～35):1。例如13:1、14:1、15:1、16:1、17:1、18:1、19:1、20:1、21:1、22:1、23:1、24:1、25:1、26:1、27:1、28:1、29:1、30:1、31:1、
32:1、33:1等。
[0051] 优选地，所述组分B按照重量份数包括如下组分：
[0052] 聚苯乙烯颗粒 5～9重量份
[0053] 玻化微珠 2～5重量份；
[0054] 所述聚苯乙烯颗粒的含量为5～9重量份，例如6重量份、7重量份、8重量份等；
[0055] 所述玻化微珠的含量为2～5重量份，例如2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份等；
[0056] 所述聚苯乙烯颗粒的平均粒径为6～8mm，例如6.2mm、6.4mm、6.6mm、6.8mm、7mm、7.2mm、7.4mm、7.6mm、7.8mm等，堆积密度为8～13kg/m3，例如9kg/m3、10kg/m3、11kg/m3、
12kg/m3等；
[0057] 所述玻化微珠的平均粒径为1～2.5mm，例如1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.4mm等，堆积密度为50～80kg/m3，例如55kg/m3、60kg/m3、65kg/m3、70kg/m3、75kg/m3、78kg/m3等。
[0058] 本发明优选采用聚苯乙烯颗粒和玻化微珠进行级配，即选用特定粒径、特定堆积密度的聚苯乙烯颗粒和玻化微珠，并按照特定比例混合，增加了颗粒间的密实度，进一步提高材料保温效果。
[0059] 玻化微珠即膨胀玻化微珠，又名无机玻化微珠。它是一种酸性玻璃质溶岩矿物质，经过气炉高温膨胀等特种技术处理和生产工艺加工形成内部多孔﹑膨胀玻化微珠表面玻化封闭、理化性能稳定、燃烧性能为A级、呈球状体细径颗粒，是一种环保型无机轻质
绝热材料。
[0060] 优选地，所述组分A的制备方法包括如下步骤：
[0061] (1)将颜料和溶剂混合，得到颜料溶液；
[0062] (2)将氧化镁、减水剂、胶粉、胶黏剂和助剂混合，搅拌后得到浆料；
[0063] (3)将硅溶胶、所述颜料溶液和所述浆料混合，搅拌后得到所述组分A。
[0064] 本发明的目的之二在于提供一种保温板，所述保温板由目的之一所述的保温砂浆经过成型后得到。
[0065] 优选地，所述制备方法包括如下步骤：
[0066] (a)将组分A和组分B混合，得到混合浆料；
[0067] (b)将所述混合浆料碾压成型，得到所述保温板。
[0068] 优选地，步骤(b)中，将所述碾压成型后的板材置于养护室中进行养护。
[0069] 优选地，步骤(b)中，所述养护室的
温度为20～25℃，例如21℃、22℃、23℃、24℃等。
[0070] 优选地，步骤(b)中，所述养护室的湿度为40～60％，例如42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％等。
[0071] 优选地，步骤(b)中，在所述养护之后进行干燥和脱模。
[0072] 优选地，步骤(b)中，所述干燥的时间为2～4天，例如2.5天、3天、3.5天等。
[0073] 优选地，在步骤(b)之后进行步骤(c)：将步骤(b)得到的保温板置于养护室中继续养护，随后干燥。
[0074] 优选地，步骤(c)中，所述养护的时间为3～5天，例如3.5天、4天、4.5天等。
[0075] 优选地，步骤(c)中，所述干燥的时间为8～12天，例如8.5天、9天、9.5天、10天、10.5天、11天、11.5天等。
[0076] 优选地，在步骤(c)之后进行步骤(d)：将步骤(c)得到的保温板进行砂磨。
[0077] 优选地，所述砂磨在砂磨机中进行。
[0078] 优选地，所述制备方法具体包括如下步骤：
[0079] (a)将组分A和组分B混合，得到混合浆料；
[0080] (b)将所述混合浆料碾压成型，随后置于温度为20～25℃、湿度为40～60％的养护室中进行养护，干燥2～4天，脱模，得到板材；
[0081] (c)将步骤(b)得到的板材置于养护室中继续养护3～5天，干燥8～12天，得到板材；
[0082] (d)将步骤(c)得到的板材在砂磨机中进行砂磨。
[0083] 相对于
现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0084] 本发明提供了一种硅溶胶改性的保温砂浆，采用双组份分装的方式，在组分A中同时引入硅溶胶、氧化镁、减水剂和胶粉，这四种物质协同作用，能有效抑制气体分子对热的传播，再配合由聚苯乙烯颗粒和玻化微珠共同组成的组分B，有机材料和无机保温材料相结合，很大程度提高了材料的保温性能、防火性能、防水性能、耐高温性能以及物理机械性能，且施工周期短。
具体实施方式
[0085] 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述
实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0086] 以下实施例和对比例分别提供一种保温板，所述保温板由保温砂浆经过碾压成型得到，所述保温砂浆的配方详见表1。
[0087] 表1
[0088]
[0089]
[0090] 表1中，——代表不添加对应物质；
[0091] 表1中，各组分的详细信息如下：
[0092] 硅溶胶1：购于佛山科凝，JN-35(HGT 2521-2008)，碱性，二氧化硅含量为30％，平均粒径为12nm，氧化钠含量为0.25％，密度为1.25g/cm3；
[0093] 硅溶胶2：购于佛山科凝，SW-30(HGT 2521-2008)，酸性，二氧化硅含量为30％，平均粒径为14nm，氧化钠含量为0.06％，密度为1.2g/cm3；
[0094] 氧化镁1：轻质氧化镁，活性镁含量为92％，氯化物含量为0.03％；
[0095] 氧化镁2：重质氧化镁，活性镁含量为90％，氯化物含量为1.4％；
[0096] 减水剂：巴斯夫F10；
[0097] 胶粉：迈图8029；
[0098] 颜料：科莱恩水性色浆B130；
[0099] 胶黏剂：上海海螺普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5；
[0100] 引气剂：上海白猫K12；
[0101] 增稠剂：上海赫达75HD100000；
[0102] 聚苯乙烯(PS)颗粒1：平均粒径为7mm，堆积密度为10kg/m3；
[0103] 聚苯乙烯(PS)颗粒2：平均粒径为5mm，堆积密度为15kg/m3；
[0104] 玻化微珠1：平均粒径为1.8mm，堆积密度为70kg/m3；
[0105] 玻化微珠2：平均粒径为3mm，堆积密度为43kg/m3；
[0106] 实施例1～10、对比例1～4提供的保温板的制备方法如下：
[0107] (1)将配方量的颜料加入至水中，得到颜料溶液；
[0108] (2)将配方量的氧化镁、减水剂、胶粉、胶黏剂、引气剂和增稠剂加入
搅拌机进行充分搅拌，再加入颜料溶液和配方量的硅溶胶，搅拌后得到组分A；
[0109] (3)将配方量的聚苯乙烯颗粒和玻化微珠到搅拌机中，进行混合，得到组分B；
[0110] (4)将组分A和组分B加入压机加料斗中，再将准备好的模板引入压机，然后将料充入到模板中，碾压成型后放入
环境温度为23℃，湿度为50％的养护室，3天干燥后脱模，得到板材；
[0111] (5)将步骤(4)得到的板材置于养护室中继续养护4天，干燥10天，得到板材；
[0112] (6)将步骤(5)得到的板材用砂磨机进行表面砂磨平整，切去四边进行修边，得到所述保温板。
[0113] 其中，对比例1～4分别不添加硅溶胶、氧化镁、减水剂和胶粉。
[0114] 实施例11
[0115] 与实施例3的配方相同，保温板制备方法的区别在于，步骤(4)中，养护室的温度为20℃，湿度为40％，干燥时间为2天；步骤(5)中，养护时间为3天，干燥时间为8天。
[0116] 实施例12
[0117] 与实施例3的配方相同，保温板制备方法的区别在于，步骤(4)中，养护室的温度为25℃，湿度为60％，干燥时间为4天；步骤(5)中，养护时间为5天，干燥时间为12天。
[0118] 性能测试
[0119] 针对实施例1～12和对比例1～4得到的保温板进行性能测试，其中，表观密度、抗拉强度、压缩强度、抗折强度、
软化系数、
干燥收缩率、体积吸水率和导热系数按照JG/T 536-2012进行测试，燃烧性能等级按照GB/T 20284-2006进行测试。
[0120] 测试结果如表2所示。
[0121] 表2
[0122]
[0123]
[0124] 由表1可知，本发明提供保温砂浆制成的保温板具有优异的保温性能、防火性能、防水性能、耐高温性能以及物理机械性能，其中，表观密度为141～190kg/m3，抗拉强度为0.10～0.16MPa，压缩强度为0.15～0.25MPa，抗折强度为0.20～0.35MPa，软化系数为0.7～
0.9，干燥收缩率为0.3～0.5％，体积吸水率为2.8～3.3％，导热系数为0.045～0.055W/(m·K)，燃烧性能等级均为A2。
[0125] 对比例1～4与实施例3的区别分别仅在于保温砂浆中不加入硅溶胶、氧化镁、减水剂和胶粉，其保温性能、燃烧等级、体积吸水率以及物理机械性能的综合性能下降，主要体现为对比例1的燃烧等级明显降低，对比例2和对比例3的强度降低、热导系数升高，对比例4的体积吸水率升高。
[0126] 对比实施例3和4可知，碱溶性硅溶胶(实施例3)相较于非碱溶性硅溶胶(实施例4)，能够进一步提升保温板的
力学性能、防水性能和保温性能，强度升高、体积吸水率降低以及热导系数降低。
[0127] 对比实施例3和5可知，轻质氧化镁(实施例3)相较于非轻质氧化镁(实施例5)，能够进一步提升保温板的安全性(表观密度低)、防水性和保温性能。
[0128] 对比实施例3和6～10可知，在本发明中优选地特定级配条件下(实施例3)能够进一步提升保温板的物理机械性能和保温性能，无论是改变PS颗粒或玻化微珠的粒径(实施例6和7)还是改变两者的配比(实施例8～10)，均会使上述性能下降。
[0129] 本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
