[發(fā)明專利]地聚物基聚苯顆粒建筑外墻外保溫材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102936117A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設計）人: 劉崢;劉潔;袁帥
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B16/08;C04B7/26
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技術(shù)領域

本發(fā)明涉及建筑外墻外保溫材料領域，具體涉及是一種地聚物基聚苯顆粒建筑外墻外保溫材料的制備方法。

背景技術(shù)

在全世界日益增長的能源消耗中，無論是工業(yè)發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，建筑能耗都在一個國家的總能耗中占相當大的比例。建筑將超越工業(yè)等其他行業(yè)成為用能主要增長點。有關(guān)部門發(fā)出警示，如不加快推行建筑節(jié)能，到2020年，全國建筑的能耗將高達11億噸標準煤，是目前全國所有建筑消耗能源的3倍以上。建筑能耗往往是以采暖和空調(diào)能耗為主，因此建筑節(jié)能的重點是降低采暖和制冷能耗。其中最經(jīng)濟有效的節(jié)能措施就是加強建筑保溫隔熱。目前外墻保溫作為建筑節(jié)能的重要技術(shù)手段，已經(jīng)成為建筑節(jié)能的熱點，其中聚苯顆粒（或EPS顆粒）保溫砂漿外墻外保溫系統(tǒng)，以切合我國建筑節(jié)能工作的發(fā)展狀況，完成了對傳統(tǒng)砂漿性能提升的優(yōu)勢而脫穎而出。聚苯顆粒保溫砂漿通常是以水泥為膠結(jié)材，以廢棄的EPS泡沫加工破碎成的細小顆粒，或采用原發(fā)EPS泡沫顆粒作為輕骨料，并加入適量粘結(jié)劑，按適當比例混合配制而成的。近年來，我國聚苯乙烯泡沫(EPS)發(fā)展迅速，年產(chǎn)量己達50萬噸。EPS大多為一次性使用，每年有上千萬立方米的廢棄EPS因不能進行處理與降解而成為危害環(huán)境的白色污染。以破碎EPS顆粒作為主要輕骨料配制EPS保溫砂漿，不僅可以變廢為寶，并且只要采取適宜的技術(shù)路線，就能配制出高性能的保溫砂漿。

地聚合物(geopolymer)指含活性硅鋁基團的偏高嶺土在激發(fā)劑的作用下經(jīng)類似地球化學作用或地質(zhì)合成作用而形成的一類新型無機膠凝材料，地聚物膠凝材料的生產(chǎn)工藝比水泥的簡單，因此其使用性能及環(huán)境效益優(yōu)于硅酸鹽水泥，有望取代硅酸鹽水泥，成為新一代建筑膠凝材料。地聚合物分子完全是由Si、Al、O元素等鏈節(jié)通過共價鍵構(gòu)成的，具有三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),而且在高溫下亦能保持網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)完整,因而地聚物材料具有比普通水泥更高的強度、硬度、韌性、高溫穩(wěn)定性和抗凍性。已有工程師開發(fā)出地聚物基EPS輕質(zhì)隔熱板，使人們看到了地聚物基在外墻外保溫材料中的應用前景。

實踐表明要制備出合格的地聚物基聚苯顆粒建筑外墻外保溫材料，解決地聚物膠凝材料與聚苯顆粒相容性是技術(shù)關(guān)鍵。本發(fā)明以可再分散乳膠粉和三乙醇胺復合改性劑為“橋梁”，利用其兩親性，疏水基團與EPS顆粒表面產(chǎn)生物理吸附，并在其表面上作定向排列；親水基團向外指向溶液，與地聚物膠凝材料中的極性基團通過化學吸附結(jié)合，有效改善EPS顆粒和地聚物膠凝材料之間的界面狀態(tài)。基于這一研究思路，采用可再分散乳膠粉和三乙醇胺復合改性劑對EPS顆粒表面改性，再加入地聚物膠凝材料制成具有核殼結(jié)構(gòu)的改性聚苯顆粒，使EPS顆粒表面由憎水性變?yōu)橛H水性，在此基礎上配制出的保溫砂漿綜合性能優(yōu)良。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)工藝環(huán)保、節(jié)能的地聚物基聚苯顆粒建筑外墻外保溫材料的制備方法，以取代污染嚴重的傳統(tǒng)的水泥基聚苯顆粒建筑外墻外保溫材料的制備方法。

具體步驟為：

（1）將硅藻土在馬弗爐中450℃下焙燒兩次，每次2小時；將粉煤灰原灰，磨成250-350目的粉末；用氫氧化鈉調(diào)節(jié)工業(yè)級水玻璃溶液獲得堿激發(fā)劑模數(shù)為1-1.4的堿激發(fā)劑。

（2）將蒸餾水以及步驟（1）獲得的硅藻土、粉煤灰和堿激發(fā)劑混合，攪拌均勻后，再繼續(xù)攪拌0.5小時，得到地聚物膠凝材料；蒸餾水、硅藻土和粉煤灰的重量百分比分別為：18-24%、70-74%、6-12%，堿激發(fā)劑模數(shù)為1-1.4。

（3）在超聲波輔助下，分別將可再分散乳膠粉和三乙醇胺溶解于水中，分別配成重量百分比為3%的水溶液，并將上述兩種水溶液按體積比為1:1混合，得復合改性劑溶液。

（4）將步驟（3）所得復合改性劑噴灑在不斷翻動的聚苯顆粒（EPS）表面，直至顆粒表面潤濕完全，再加入步驟（2）制得的地聚物膠凝材料，繼續(xù)攪拌0.5小時，放入烘箱，緩慢加熱至完全干燥，得蓬松狀改性聚苯顆粒，地聚物膠凝材料和聚苯顆粒（EPS）的重量比3-4：1。

（5）將重量百分比為8-20%的水加入到不斷翻動的重量百分比為39-60%的步驟（4）制得的改性聚苯顆粒中，然后加入重量百分比為30-50%的步驟（2）所得的地聚物膠凝材料、重量百分比為1-3%的可再分散乳膠粉和重量百分比為0-1%的甲基纖維素，在不斷攪拌下加入水，直至漿料的粘稠度適度時停止加入，再攪拌10分鐘，即可獲得保溫砂漿。

（6）把步驟（5）制得的保溫砂漿倒入鋼模具中，抹平，在室溫條件下養(yǎng)護24小時，脫模，再在室溫下養(yǎng)護14天，得到保溫材料。

本發(fā)明生產(chǎn)工藝環(huán)保、節(jié)能。