专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
申请号 | CN202411108945.5 | 申请日 | 2024-08-13 |
公开(公告)号 | CN119118590A | 公开(公告)日 | 2024-12-13 |
申请人 | 四川大学; 广州立邦涂料有限公司; | 申请人类型 | 学校 |
发明人 | 熊绍泊; 廖霞; 唐向川; 张雷; | 第一发明人 | 熊绍泊 |
权利人 | 四川大学,广州立邦涂料有限公司 | 权利人类型 | 学校 |
当前权利人 | 四川大学,广州立邦涂料有限公司 | 当前权利人类型 | 学校 |
省份 | 当前专利权人所在省份:四川省 | 城市 | 当前专利权人所在城市:四川省成都市 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:四川省成都市一环路南一段24号 | 邮编 | 当前专利权人邮编:610065 |
主IPC国际分类 | C04B28/04 | 所有IPC国际分类 | C04B28/04 ; C04B20/10 ; C04B24/42 ; C04B40/00 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 广州嘉权专利商标事务所有限公司 | 专利代理人 | 林德强; |
摘要 | 本 发明 涉及 建筑材料 技术领域,公开了一种保温 隔热 砂浆 及其制备方法和应用。所述保温隔热砂浆,包括干料和液料;所述干料包括以下组分: 水 泥熟料、河砂、填料、可再分散乳胶粉;所述液料包括以下组分:水、隔热乳液;所述干料与液料的 质量 比为(2.0‑2.6):1。本发明提供的保温隔热砂浆,组分简单,以隔热乳液作为功能性隔热原料,能够使砂浆具有好的反射隔热效果,并使拉伸粘结强度、抗压强度等 力 学性能得到改善,干料与液料按特定比例混合,可保证施工时无掉砂现象,施工性好。 | ||
权利要求 | 1.一种保温隔热砂浆,其特征在于,包括干料和液料; |
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说明书全文 | 一种保温隔热砂浆及其制备方法和应用技术领域背景技术[0002] 节能建筑是一种节能环保、舒适度高的新型建筑,城镇新建建筑正朝向绿色、低能耗、零能耗的方向全面发展。提升生活空间的隔热效果是发展节能建筑的重要环节,是提高能源利用效率、增强建筑舒适度和功能性的关键。 [0003] 反射隔热涂料是指具有高太阳光反射比和高半球反射率,有反射太阳光和隔热作用的功能涂料,保温隔热砂浆是外墙内保温常用的功能涂料。目前市场上的保温隔热砂浆通常是以各种轻质材料为集料,以水泥为胶凝材料,掺合一些改性添加剂,经搅拌混合而制成的干粉砂浆。主要的保温隔热砂浆可分为无机保温隔热砂浆和有机保温隔热砂浆两大类。前者包括使用玻璃微珠、复合硅酸铝、膨化蛭石、加气混凝土、微孔硅酸钙等保温材料;后者包括使用聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯和脲甲醛等保温材料。 [0004] 无机保温隔热砂浆和有机保温隔热砂浆均具有一定的保温隔热效果,但在实际应用中也存在一定缺陷。有机保温隔热砂浆中,有机保温材料如挤塑式聚苯乙烯隔热保温板(XPS)、发泡聚苯乙烯(EPS)和聚氨酯(PU)等易燃烧,安全隐患较大;无机保温隔热砂浆中,加气混凝土、玻璃微珠、微孔硅酸钙等轻质多孔墙体材料强度低、易吸水、易开裂;这些缺陷均限制了保温隔热砂浆在节能建筑领域中的应用。 发明内容[0005] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此,本发明的目的之一在于提供一种保温隔热砂浆;本发明的目的之二在于提供这种保温隔热砂浆的制备方法;本发明的目的之三在于提供这种保温隔热砂浆的应用。 [0006] 为了实现上述目的,本发明所采取的技术方案是: [0007] 本发明的第一方面提供了一种保温隔热砂浆,包括干料和液料; [0009] 所述液料包括以下组分:水、隔热乳液; [0010] 所述干料与液料的质量比为(2.0‑2.6):1。 [0012] 优选地,所述河砂的粒径为70‑140目。 [0013] 优选地,所述填料的粒径为200‑300目。 [0017] 优选地,所述减水剂包括木质素磺酸盐类减水剂、萘系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂、聚羧酸减水剂中的至少一种;优选地,所述减水剂为聚羧酸减水剂;优选为西卡‑540P、江苏福吉利亚建材有限公司FJ70中的至少一种。 [0018] 优选地,所述可再分散乳胶粉包括醋酸乙烯‑乙烯可再分散乳胶粉、苯乙烯丙烯酸可分散性乳胶粉、苯乙烯‑丁二烯乳胶粉、醋酸乙烯均聚物乳胶粉中的至少一种;优选为瓦克5010N、江苏福吉利亚建材有限公司可再分散乳胶粉FJ6010、易来泰FX2350、大连化学可再分散乳胶粉DA‑1100K中的至少一种。 [0019] 优选地,所述隔热乳液为核壳型乳液。 [0021] 优选地,所述核壳型乳液的固体含量为40‑55wt%。 [0022] 优选地,所述隔热乳液包括核壳型硅丙乳液、核壳型丙烯酸乳液中的至少一种。 [0023] 优选地,所述核壳型丙烯酸乳液由包括以下步骤的方法制得: [0025] 2)将乳化剂、不饱和酸、烯烃类单体、引发剂、种子乳液和水进行反应,得到所述的核壳型丙烯酸乳液。 [0028] 优选地,所述烯烃类单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈、丙烯酸异辛酯中的至少一种。 [0030] 优选地,所述带活性基团的硅氧烷化合物由包括以下步骤的方法制得:甲基丙烯酰氧丙基烷氧基硅与硅酸烷酯进行反应,制得带活性基团的硅氧烷化合物;其中,所述甲基丙烯酰氧丙基烷氧基硅选自γ‑甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ‑甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷或γ‑甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种;所述硅酸烷酯选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯中的至少一种。 [0031] 具体地,所述核壳型隔热乳液的中空体积是传统玻璃微珠的10‑20倍,能够有效降低热传导系数。 [0032] 优选地,所述液料还包括消泡剂和防腐剂。 [0033] 优选地,所述消泡剂包括聚硅氧烷、聚醚改性二甲基硅氧烷、聚合物复合矿物油中的至少一种;优选为巴斯夫FoamstarST 2410AG(A10)、巴斯夫Foamaster MO NXZ中的至少一种。 [0034] 优选地,所述防腐剂包括5‑氯‑2‑甲基异噻唑啉‑3‑酮、2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮、1,2‑苯并异噻唑啉‑3‑酮中的至少一种;优选为陶氏BIOBAN CM 14、陶氏BT NV2、陶氏MB 2X中的至少一种。 [0035] 优选地,按质量份数计,所述干料包括以下组分:水泥熟料40‑60份、河砂20‑30份、填料10‑30份、可再分散乳胶粉1‑5份、增稠剂0.1‑1份、减水剂0.1‑1份。 [0036] 优选地,按质量份数计,按质量份数计,所述液料包括以下组分:水48‑60份、隔热乳液40‑50份、消泡剂0.1‑1份、防腐剂0.1‑1份。 [0037] 本发明的第二方面提供了本发明第一方面所述的保温隔热砂浆的制备方法,包括以下步骤: [0038] 分别将干料和液料的各组分搅拌混合,再将干料与液料混合,得到所述的保温隔热砂浆。 [0039] 优选地,所述干料各组分搅拌混合的转速为50‑70r/min;进一步优选地,所述干料各组分搅拌混合的转速为55‑65r/min。 [0040] 优选地,所述干料各组分搅拌混合的时间为5‑15min;进一步优选地,所述干料各组分搅拌混合的时间为7‑12min。 [0041] 优选地,所述干料各组分采用卧式双螺带搅拌机低速搅拌混合。 [0042] 优选地,所述液料各组分搅拌混合的转速为500‑1000r/min;进一步优选地,所述液料各组分搅拌混合的转速为500‑800r/min。 [0043] 优选地,所述液料各组分搅拌混合的时间为3‑10min;进一步优选地,所述液料各组分搅拌混合的时间为3‑7min。 [0044] 优选地,所述液料各组分采用高速分散机搅拌混合。 [0045] 优选地,所述干料与液料混合的时间为5‑15min;进一步优选地,所述干料与液料混合的时间为7‑12min。 [0046] 本发明的第三方面提供了本发明第一方面所述的保温隔热砂浆在节能建筑领域中的应用。 [0047] 与现有技术相比,本发明的有益效果是: [0048] 1)本发明提供的保温隔热砂浆,组分简单,以隔热乳液作为功能性隔热原料,能够使砂浆具有好的反射隔热效果,并使拉伸粘结强度、抗压强度等力学性能得到改善,干料与液料按特定比例混合,可保证施工时无掉砂现象,施工性好; [0049] 2)本发明提供的保温隔热砂浆的制备方法,步骤简单,干料组分采用低速搅拌,可以快速均匀混合均匀,液料组分采用高速分散混合,可以在较短时间内完成细化和均匀分布,通过分步混合,可以更好地处理具有不同性质的干料和液料,确保它们在最终混合物中均匀分布,提升砂浆质量; [0050] 3)本发明提供的保温隔热砂浆,抗压强度等基础性能符合GB/T 25181‑2019《预拌砂浆》标准,反射隔热效果符合GB/T 25261‑2018《建筑用反射隔热涂料》标准,能够满足节能建筑领域的应用要求。 具体实施方式[0051] 以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例和对比例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明,均可从常规商业途径得到,或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明,试验或测试方法均为本领域的常规方法。 [0052] 以下实施例和对比例中所用的核壳型隔热乳液由以下步骤制得: [0053] S1、先取100g的硅酸乙酯投入到50g去离子水中,搅拌均匀,在搅拌过程中加入0.01‑0.05g冰乙酸,升温到40‑50℃,继续搅拌5min,然后将10gγ‑甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷单体滴入水中,反应30min后降温,加入占混合液0.1%(w/v)的四羟丙基乙二胺作为稳定剂,最后过滤,获得带活性基团的硅氧烷化合物; [0054] S2、将乳化剂十二烷基苯磺酸钠(DS‑4)分散在去离子水中,将烯烃类单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)和不饱和酸甲基丙烯酸(MAA)在搅拌状态下缓慢加入水中,在600rpm的转速分散10min,作为预乳化液准备滴加反应;将过硫酸钠和水混合均匀,作为滴定引发剂而备用;准备反应烧瓶,将一定量的水投入升温到83‑89℃,加入将2%左右的预乳化液,并加入一部分的过硫酸钠水溶液,保持83‑85℃反应15min,呈现蓝色荧光的状态;在83‑85℃中继续将剩余的预乳化液和剩余的过硫酸钠水溶液匀速地滴加反应,匀速搅拌4h直到反应至乳液成型;将之前处理好的硅烷一次性投入反应釜,用水洗干净,控制温度为83‑85℃保温反应2h,最后降温,过滤乳液,制得丙烯酸种子乳液; [0055] S3、将丙烯酸种子乳液加入到水中,升温至90~93℃,加入过硫酸钠,滴加由十二烷基苯磺酸钠(DS‑4)、苯乙烯(ST)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸烯丙酯(AMA)、甲基丙烯酸(MAA)和水组成的乳化液以及过硫酸钠,滴加时间为150min,滴加45%乳化液的时候加入氨水,反应5min,继续滴加;滴加反应后降温至80‑83℃,用叔丁酯过氧化氢及抗坏血酸进行后处理反应,保温20min;降温至50℃以下出料,得到核壳型隔热丙烯酸乳液。 [0057] 实施例1 [0058] 本实施例提供一种保温隔热砂浆,制备原料如表1所示: [0059] 表1实施例1中保温隔热砂浆制备原料 [0060] [0061] 保温隔热砂浆由以下步骤制备得到: [0062] 1)将水泥熟料、河砂、填料、增稠剂、可再分散乳胶粉和减水剂加入到卧式双螺带搅拌机中,转速60r/min,混合10min,得到干料; [0063] 2)将水、隔热乳液加入高速分散机的分散缸中,开启搅拌转速700r/min,依次加入消泡剂和防腐剂,均匀搅拌5min,得到液料; [0064] 3)将干料与液料按质量比2.4:1加入到分散缸中,搅拌10min,得到保温砂浆。 [0065] 实施例2 [0066] 本实施例提供一种保温隔热砂浆,制备原料如表2所示: [0067] 表2实施例2中保温隔热砂浆制备原料 [0068] [0069] 保温隔热砂浆由以下步骤制备得到: [0070] 1)将水泥熟料、河砂、填料、增稠剂、可再分散乳胶粉和减水剂加入到卧式双螺带搅拌机中,转速60r/min,混合10min,得到干料; [0071] 2)将水、隔热乳液加入高速分散机的分散缸中,开启搅拌转速700r/min,依次加入消泡剂和防腐剂,均匀搅拌5min,得到液料; [0072] 3)将干料与液料按质量比2.4:1加入到分散缸中,搅拌10min,得到保温砂浆。 [0073] 实施例3 [0074] 本实施例提供一种保温隔热砂浆,制备原料如表3所示: [0075] 表3实施例3中保温隔热砂浆制备原料 [0076] [0077] [0078] 保温隔热砂浆由以下步骤制备得到: [0079] 1)将水泥熟料、河砂、填料、增稠剂、可再分散乳胶粉和减水剂加入到卧式双螺带搅拌机中,转速60r/min,混合10min,得到干料; [0080] 2)将水、隔热乳液加入高速分散机的分散缸中,开启搅拌转速700r/min,依次加入消泡剂和防腐剂,均匀搅拌5min,得到液料; [0081] 3)将干料与液料按质量比2.2:1加入到分散缸中,搅拌10min,得到保温砂浆。 [0082] 实施例4 [0083] 本实施例提供一种保温隔热砂浆,制备原料如表4所示: [0084] 表4实施例4中保温隔热砂浆制备原料 [0085] [0086] 保温隔热砂浆由以下步骤制备得到: [0087] 1)将水泥熟料、河砂、填料、增稠剂、可再分散乳胶粉和减水剂加入到卧式双螺带搅拌机中,转速60r/min,混合10min,得到干料; [0088] 2)将水、隔热乳液加入高速分散机的分散缸中,开启搅拌转速700r/min,依次加入消泡剂和防腐剂,均匀搅拌5min,得到液料; [0089] 3)将干料与液料按质量比2.2:1加入到分散缸中,搅拌10min,得到保温砂浆。 [0090] 实施例5 [0091] 本实施例提供一种保温隔热砂浆,制备原料如表5所示: [0092] 表5实施例5中保温隔热砂浆制备原料 [0093] [0094] 保温隔热砂浆由以下步骤制备得到: [0095] 1)将水泥熟料、河砂、填料、增稠剂、可再分散乳胶粉和减水剂加入到卧式双螺带搅拌机中,转速60r/min,混合10min,得到干料; [0096] 2)将水、隔热乳液加入高速分散机的分散缸中,开启搅拌转速700r/min,依次加入消泡剂和防腐剂,均匀搅拌5min,得到液料; [0097] 3)将干料与液料按质量比2:1加入到分散缸中,搅拌10min,得到保温砂浆。 [0098] 实施例6 [0099] 本实施例提供一种保温隔热砂浆,制备原料如表6所示: [0100] 表6实施例6中保温隔热砂浆制备原料 [0101] [0102] [0103] 保温隔热砂浆由以下步骤制备得到: [0104] 1)将水泥熟料、河砂、填料、增稠剂、可再分散乳胶粉和减水剂加入到卧式双螺带搅拌机中,转速60r/min,混合10min,得到干料; [0105] 2)将水、隔热乳液加入高速分散机的分散缸中,开启搅拌转速700r/min,依次加入消泡剂和防腐剂,均匀搅拌5min,得到液料; [0106] 3)将干料与液料按质量比2:1加入到分散缸中,搅拌10min,得到保温砂浆。 [0107] 对比例1 [0108] 本对比例提供一种保温隔热砂浆,制备原料如表7所示: [0109] 表7对比例1中保温隔热砂浆制备原料 [0110] [0111] 保温隔热砂浆由以下步骤制备得到: [0112] 1)将水泥熟料、河砂、填料、增稠剂、可再分散乳胶粉和减水剂加入到卧式双螺带搅拌机中,转速60r/min,混合10min,得到干料; [0113] 2)将水、普通硅丙乳液加入高速分散机的分散缸中,开启搅拌转速700r/min,依次加入消泡剂和防腐剂,均匀搅拌5min,得到液料; [0114] 3)将干料与液料按质量比2.4:1加入到分散缸中,搅拌10min,得到保温砂浆。 [0115] 对比例2 [0116] 本对比例提供一种保温隔热砂浆,制备原料如表8所示: [0117] 表8对比例2中保温隔热砂浆制备原料 [0118] [0119] 保温隔热砂浆由以下步骤制备得到: [0120] 1)将水泥熟料、河砂、玻璃微珠、填料、增稠剂、可再分散乳胶粉和减水剂加入到卧式双螺带搅拌机中,转速60r/min,混合10min,得到干料; [0121] 2)将水、普通硅丙乳液加入高速分散机的分散缸中,开启搅拌转速700r/min,依次加入消泡剂和防腐剂,均匀搅拌5min,得到液料; [0122] 3)将干料与液料按质量比2.4:1加入到分散缸中,搅拌10min,得到保温砂浆。 [0123] 对比例3 [0124] 本对比例提供一种保温隔热砂浆,制备原料如表9所示: [0125] 表9对比例3中保温隔热砂浆制备原料 [0126] [0127] 保温隔热砂浆由以下步骤制备得到: [0128] 1)将水泥熟料、河砂、填料、增稠剂、可再分散乳胶粉和减水剂加入到卧式双螺带搅拌机中,转速60r/min,混合10min,得到干料; [0129] 2)将水、隔热乳液加入高速分散机的分散缸中,开启搅拌转速700r/min,依次加入消泡剂和防腐剂,均匀搅拌5min,得到液料; [0130] 3)将干料与液料按质量比3:1加入到分散缸中,搅拌10min,得到保温砂浆。 [0131] 性能测试 [0132] 测试实施例1‑6和对比例1‑3中的保温隔热砂浆的基本性能和反射隔热效果,其中,测试方法和评定标准参考GB/T 25181‑2019《预拌砂浆》、GB/T 20473‑2021《建筑保温砂浆》、JG/T 157‑2009《建筑外墙用腻子》、GB/T 25261‑2018《建筑用反射隔热涂料》和JC/T 984‑2011《聚合物水泥防水砂浆》。保温隔热砂浆测试项目参考标准及限值如下表10所示,实施例1‑6中保温隔热砂浆的基本性能和反射隔热效果测试结果如表11所示,对比例1‑3中保温隔热砂浆的基本性能和反射隔热效果测试结果如表12所示: [0133] 表10保温隔热砂浆测试项目参考标准及限值 [0134] [0135] [0136] 表11实施例1‑6中保温隔热砂浆的基本性能和反射隔热效果测试结果 [0137] 测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例62h稠度损失率/% 5.2 4.7 5.5 5.0 6.2 5.8 28d抗压强度/MPa 16.3 13.6 15.9 15.4 16.2 15.7 软化系数 0.85 0.91 0.88 0.84 0.90 0.82 14d拉伸粘结强度/MPa 1.76 1.57 1.84 1.77 1.63 1.69 28d收缩率/% 0.13 0.14 0.18 0.17 0.15 0.16 导热系数/[W/(m·K)] 0.80 0.76 0.72 0.74 0.71 0.77 太阳光反射比 0.42 0.40 0.51 0.54 0.49 0.56 近红外反射比 0.57 0.65 0.66 0.60 0.59 0.69 半球发射率 0.92 0.91 0.91 0.94 0.88 0.93 施工性 无异常 无异常 无异常 无异常 无异常 无异常 初期干燥抗裂性 无裂纹 无裂纹 无裂纹 无裂纹 无裂纹 无裂纹 吸水率/% 2.45 2.13 2.65 2.07 2.11 2.51 [0138] 表12对比例1‑3中保温隔热砂浆的基本性能和反射隔热效果测试结果 [0139]测试项目 对比例1 对比例2 对比例3 2h稠度损失率/% 5.4 15.4 10.6 28d抗压强度/MPa 15.5 3.7 17.3 软化系数 0.80 0.69 0.92 14d拉伸粘结强度/MPa 1.53 0.61 1.14 28d收缩率/% 0.15 0.10 0.12 导热系数/[W/(m·K)] 1.24 0.88 0.76 太阳光反射比 0.21 0.39 0.47 近红外反射比 0.37 0.52 0.55 半球发射率 0.86 0.89 0.89 施工性 无异常 掉砂 难施工 初期干燥抗裂性 无裂纹 开裂 无裂纹 吸水率/% 2.63 8.74 2.37 [0140] 表11为实施例1‑6中保温隔热砂浆的基本性能和反射隔热效果测试结果,表12为对比例1‑3中保温隔热砂浆的基本性能和反射隔热效果测试结果,结合表11和表12中测试结果可知: [0141] 实施例1‑6中,砂浆的太阳光反射比大于等于0.40,近红外反射比大于等于0.57,半球发射率大于等于0.88,导热系数小于等于0.81W/(m·K),均符合建筑用反射隔热涂料的性能要求,且反射隔热效果较好。实施例1‑6中以核壳型隔热丙烯酸乳液为功能性隔热原料,能提供较好的反射隔热效果。 [0142] 实施例1与对比例1相比,对比例1中砂浆的太阳光反射比、近红外反射比和半球发射率均远低于实施例1,导热系数达1.24W/(m·K),远高于实施例1,太阳光反射比和近红外反射比均未达到建筑用反射隔热涂料的要求,砂浆不具备反射隔热效果,原因在于对比例1未使用核壳结构的隔热乳液,因普通硅丙乳液不具备核壳结构,无法提供中空体积以降低热传导系数,不能作为功能性隔热原料使用。 [0143] 实施例1与对比例2相比,对比例1中砂浆的太阳光反射比、近红外反射比和半球发射率均达到建筑用反射隔热涂料的要求,但均低于实施例1,导热系数为0.88W/(m·K),高于实施例1,砂浆具备反射隔热效果但不及实施例1。对比例2与实施例1的区别在于采用了传统的功能性隔热填料玻璃微珠,可见,核壳结构的隔热乳液因具备比玻璃微珠更大的中空体积,能提供更好的反射隔热效果,并能完全替代玻璃微珠。此外,实施例1中砂浆施工无掉砂,28d抗压强度和14d拉伸粘结强度分别为16.3MPa和1.76MPa,均远高于对比例2(3.7MPa和0.61MPa),表明以核壳结构的隔热乳液为功能性隔热填料,有利于提升砂浆的力学性能和施工性。同时实施例1初期干燥开裂性无异常,吸水率只有2.45%,而对比例2的初期干燥开裂性不通过,吸水率高达8.74%,表明以核壳结构的隔热乳液制备的隔热砂浆比传统以玻璃微珠为隔热填料的隔热砂浆在抗裂性及吸水率上均有明显提升。 [0144] 实施例5与对比例3的区别在于干料与液料的质量比不同,对比例3中砂浆具备反射隔热功能,但施工难度大,施工性差,因此,需使干料与液料的质量比保持在合理范围内。 [0145] 本发明提供的保温隔热砂浆,反射隔热效果好,拉伸粘结强度和抗压强度高,抗裂性及吸水率提升,施工性好,不含发泡聚苯乙烯等易燃组分,安全性能好,砂浆的制备方法简单,能够满足节能建筑领域的应用要求。 |