保温材料组合物、保温材料、保温板材、夹芯保温板及应用的制作方法

1.本发明涉及保温材料技术领域，具体涉及一种保温材料组合物、保温材料、保温板材、夹芯保温板及应用。


背景技术：

2.传统的保温材料主要用于带温设备的保温和绝热，主要类型包括硅酸钙类、硅酸铝棉类和岩棉类等。在建筑领域，保温材料主要用于制作保温层、板式墙体或可拆装房等。
3.相关技术中，传统的建筑保温材料包括发泡泡沫类材料、纤维类材料等，例如，相关技术中在制作板式墙体时，通常将发泡泡沫类材料、纤维类材料等保温材料与硬质混凝土、发泡混凝土等硬质板材进行复合。
4.然而，发明人在实现本发明的过程中，发现现有的建筑保温材料至少存在保温性能较差且衰减较快、蓄能效果较差的问题。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有建筑保温材料中存在的保温性能较差且衰减较快、蓄能效果较差的缺陷，从而提供一种保温材料组合物、保温材料、保温板材、夹芯保温板及应用。
6.为此，本发明提供了一种保温材料组合物，以重量份记，包括如下原料：
7.玻化微珠20～70重量份；
8.玻璃纤维2～30重量份；
9.发泡剂5～11重量份；
10.发泡混凝土5～75重量份；
11.其中，所述玻化微珠的粒径为50～90μm，内部中空比率为50～65％，干容重为150～300kg/m3，成珠率为70～98％。其中，所述玻化微珠可以为陶瓷玻化微珠，具体为表面瓷釉化的玻化微珠。成珠率可以指示玻化微珠表面的完整性，成珠率越高，玻化微珠表面的完整性越高，成珠率为100％指示玻化微珠表面为完整球面，成珠率小于100％指示玻化微珠表面存在孔隙。
12.根据本发明任意一项所述的保温材料组合物，所述发泡剂可以在一定的范围内选择，例如，所述发泡剂可以选自聚乙烯醇和/或聚氨脂。
13.根据本发明任意一项所述的保温材料组合物，所述玻璃纤维可以在一定的范围内选择，例如，所述玻璃纤维的规格可以为10～15支，长度为0.8～1cm。
14.根据本发明任意一项所述的保温材料组合物，所述发泡混凝土的容重可以在一定的范围内变换，例如，所述发泡混凝土的容重可以为180～230kg/m3。
15.根据本发明任意一项所述的保温材料组合物，以重量份记，所述保温材料组合物还可以包括如下原料：
16.膨润土5～10重量份；
17.渗透剂0.3～1重量份。
18.在本发明任意一项所述的保温材料组合物中，玻化微珠具有较大的内部中空比率和成珠率，而且玻化微珠、玻璃纤维与其他功能性添加剂能够在发泡剂的作用下，发泡形成具有多级蜂巢状空气腔孔结构的保温材料，使得保温材料具有较低的导热系数、较轻的容重和较好的储热效果。
19.本发明还提供了一种制备保温材料的方法，包括如下操作：取本发明任意一项所述的保温材料组合物，加水，经发泡、干燥，得到所述保温材料。
20.根据本发明任意一项所述的制备保温材料的方法，相对于1重量份的所述保温材料组合物，水的用量可以为0～7重量份，优选为0～4重量份。
21.根据本发明任意一项所述的制备保温材料的方法，所述发泡的条件可以包括：发泡温度为4～40℃，优选为15～25℃，发泡时间为1～36h，优选为12～24h。
22.根据本发明任意一项所述的制备保温材料的方法，所述干燥的条件可以包括：干燥温度为40～220℃，优选为40～120℃，干燥时间为0～50h，优选为2～5h。
23.本发明还提供了利用本发明任意一项所述的方法制备得到的保温材料。
24.根据本发明任意一项所述的保温材料，所述保温材料的导热系数可以为0.038～0.056w/mk，优选为0.038～0.041w/mk。所述保温材料由于具有较低的导热系数，因此其导热性能较低、保温隔热性能较好。
25.根据本发明任意一项所述的保温材料，所述保温材料的蓄热系数不小于2w/m2·
k，优选大于3.6w/m2·
k。所述保温材料具有较大的蓄热系数，因此其蓄热性能较好。
26.根据本发明任意一项所述的保温材料，所述保温材料的干容重为150～300kg/m3，优选为160～175kg/m3。所述保温材料具有较轻的容重，因此其自重较轻，能够有效降低使用场景下的基础荷载。
27.根据本发明任意一项所述的保温材料，所述保温材料的湿容重为600～950kg/m3，优选为600～800kg/m3。
28.根据本发明任意一项所述的保温材料，所述保温材料在-40℃～900℃温度范围内稳定。所述保温材料具有较宽的工作范围，抗冻融性能突出，能够在高温或低温条件下长时间保持稳定形状，且保温隔热性能、储热性能的衰减缓慢。
29.某些优选的实施方式中，所述保温材料可以用作建筑领域中的建材，例如可以用于制作建作物保温涂层、板式墙体或者用于建筑结构中的填充砂浆。在用作建材时，为了便于工程安装及施工，所述保温材料可以被加工呈板状、块状、条状、浆料或粉料等型材，浆料的含水率可以为20～60％，其余型材的含水率可以为0～15％。
30.如何将陶瓷玻化微珠类的保温材料应用于建筑领域中，并与各种无机固体废弃物结合制作建筑材料和产品，是新型绿色建材的研究方向。本发明将传统保温装饰类材料进行改进，并跨领域应用到可拆装房、板式墙体等建筑领域后，取得了多功能、低能耗等诸多有益效果。与传统的岩棉、硅酸铝棉、硅类聚苯泡沫、混凝土、发泡混凝土、陶粒料等相比，在相同厚度下，本发明的保温材料具有容重轻、导热系数低、反热辐射、蓄能性能好、隔音效果好的优势，在建材中具有广阔的应用空间。
31.本发明还提供了一种保温板材，利用本发明任一项所述的保温材料制备得到。优选地，所述保温板材的厚度可以为10mm～150mm。
32.本发明还提供了一种夹芯保温板，包括夹芯层以及分别位于所述夹芯层两侧的第一夹板和第二夹板，所述夹芯层由本发明任意一项所述的保温材料组合物和/或本发明任意一项所述的保温材料和/或本发明的保温板材制成。
33.某些优选的实施方式中，所述夹心层的厚度可以为10mm～150mm。
34.某些优选的实施方式中，所述夹芯保温板可以为板式墙体，所述第一夹板和所述第二夹板可以各自独立地选自钢材板、混凝土板、发泡混凝土板和高分子材料板中的任意一种。
35.在本发明任意一项所述的夹芯保温板，具有较好的保温隔热性能、蓄热性能、隔音性能、抗风压性能和耐候性能，而且还具有质量轻、强度高的优点。
36.本发明还提供了一种制备夹芯保温板的方法，包括如下操作：配制夹芯层浇注料，所述夹芯层浇注料中含有本发明中任意一项所述的保温材料组合物和/或本发明任意一项所述的保温材料；取所述夹芯层浇注料，并在第一夹板和第二夹板之间浇注所述夹芯层浇注料，干燥，得到所述夹芯保温板。
37.本发明还提供了一种制备夹芯保温板的方法，包括如下操作：配制发泡混凝土浇注料，取所述发泡混凝土浇注料铺设在模具中，得到发泡混凝土浇筑层，在所述发泡混凝土浇筑层上填加本发明任一项所述的保温材料组合物干粉和/或保温材料干粉，得到夹芯层；在所述夹芯层上继续铺设所述发泡混凝土浇注料；整体干燥，得到所述夹芯保温板。
38.本发明还提供了一种制备夹芯保温板的方法，包括如下操作：将本发明的保温板材压合在第一夹板和第二夹板之间，得到所述夹芯保温板。
39.本发明还提供了本发明任意一项所述的保温材料组合物和/或本发明任意一项所述的保温材料和/或本发明所述的保温板材和/或本发明任一项所述的夹芯保温板在制作建筑墙体中的应用。
40.本发明技术方案，具有如下优点：
41.1.本发明提供的保温材料组合物中，玻化微珠具有较大的内部中空比率，而且玻化微珠、玻璃纤维与其他功能性添加剂能够在发泡剂的作用下，发泡形成具有多级不同孔径的蜂巢状空气腔孔结构，使得保温材料具有较低的导热系数、较轻的容重和较好的储热效果；
42.2.本发明提供的保温材料组合物中，玻化微珠具有较大的内部中空比率和成珠率，能够进一步降低保温材料的导热系数和容重，提升保温材料的储热效果。
43.3.本发明提供的保温材料组合物中，发泡混凝土能够使得保温材料具有一定的力学强度和耐候性，因此在建筑领域中具有广阔的应用前景。
44.4.本发明提供的制备保温材料的方法中，通过发泡处理，使得保温材料具有多级不同孔径的蜂巢状空气腔孔结构，在能够有效降低保温材料导热性能的同时，还能够提升其蓄热性能。
45.5.本发明提供的制备保温材料的方法中，发泡处理能够使得保温材料的表面粗糙，具备一定的吸水性，这不仅能使保温材料具有较高的抗渗性和拒水性能，还能够增强保温材料与水泥基砂浆之间的粘结性能。
46.6.本发明提供的保温材料，内部具有多级不同孔径的蜂巢状空气腔孔结构，能够有效阻断温度、声音的传递，因而具有较好的保温隔热、隔音吸音性能；此外，该保温材料还
具有一定的吸水性能，因而具有较好的防水防潮、抗冻融性能，以及较好的浸水自恢复性能。
47.7.本发明提供的保温材料，具有较强的可调节性，具体地，可根据用途或性能要求的不同，至少通过调整玻化微珠的粒径、内部中空比率或者成珠率，来调整保温材料的容重和整体强度；
48.8.本发明提供的夹芯保温板材，利用本发明任意一项所述的保温材料作为夹芯层，具有较好的保温隔热性能、蓄热性能、隔音性能、抗风压性能和耐候性能，而且还具有质量轻、强度高的优点。
49.9.本发明提供的夹芯保温板，基于用途及夹板材质，对夹芯层的容重、原料种类及用量进行了优化调整，因此夹芯层与夹板之间的融合度高，夹芯层与夹板在保温隔热、蓄热等性能方面具有良好的一致性和力学强度。
具体实施方式
50.提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
51.实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
52.实施例1
53.一种保温材料组合物，以重量份记，包括如下原料：
54.玻化微珠70重量份，玻璃纤维5重量份、发泡剂(聚乙烯醇)10重量份，发泡混凝土9重量份，膨润土5重量份，渗透剂1重量份。
55.其中，玻化微珠的粒径为50～90μm，平均粒径为80μm，内部中空比率为50％，干容重为180kg/m3，成珠率为70％。玻璃纤维规格为10～15支，长度为0.8～1cm，发泡混凝土容重为180kg/m3。
56.实施例2
57.一种保温材料组合物，以重量份记，包括如下原料：
58.玻化微珠60重量份，玻璃纤维5重量份，发泡剂(聚氨酯)11重量份，膨润土8重量份，渗透剂0.9重量份，发泡混凝土13重量份。
59.其中，玻化微珠的粒径为50～90μm，平均粒径为70μm，内部中空比率为55％，干容重为175kg/m3，成珠率为75％。玻璃纤维的规格为15～20支，长度为0.9～1.1cm，发泡混凝土容重为190kg/m3。
60.实施例3
61.一种保温材料组合物，以重量份记，包括如下原料：
62.玻化微珠50重量份，玻璃纤维4重量份，发泡剂(聚氨酯)9重量份，膨润土7重量份，渗透剂0.5重量份，发泡混凝土29.5重量份。
63.其中，玻化微珠的粒径为50～90μm，平均粒径为60μm，内部中空比率为60％，干容
重为170kg/m3，成珠率为80％。玻璃纤维的规格为16～19支，长度为0.9～1.2cm，发泡混凝土容重为200kg/m3。
64.实施例4
65.一种保温材料组合物，以重量份记，包括如下原料：
66.玻化微珠40重量份，玻璃纤维3重量份，发泡剂(聚乙烯醇)8重量份，膨润土6重量份，渗透剂0.4重量份，发泡混凝土42.6重量份。
67.其中，玻化微珠的粒径为55～90μm，平均粒径为65μm，内部中空比率为62％，干容重为165kg/m3，成珠率为87％。玻璃纤维的规格为16～18支，长度为0.9～1.1cm，发泡混凝土容重为210kg/m3。
68.实施例5
69.一种保温材料组合物，以重量份记，包括如下原料：
70.玻化微珠35重量份，玻璃纤维3重量份，发泡剂(聚乙烯醇)7重量份，发泡混凝土44.7重量份，膨润土5重量份，渗透剂0.3重量份。
71.其中，玻化微珠的粒径为58～88μm，平均粒径为68μm，内部中空比率为64％，干容重为160kg/m3，成珠率为88％。玻璃纤维的规格为16.5～17.5支，长度为0.9～1cm，发泡混凝土210kg/m3。
72.实施例6
73.一种保温材料组合物，以重量份记，包括如下原料：
74.玻化微珠30重量份，玻璃纤维2.5重量份，发泡剂(聚乙烯醇)6重量份，发泡混凝土61.5重量份。
75.其中，玻化微珠的粒径为60～87μm，平均粒径为65μm，内部中空比率为60％，干容重为155kg/m3，成珠率为90％。玻璃纤维的规格为16～18支，长度为0.8～1.2cm，发泡混凝土220kg/m3。
76.实施例7
77.一种保温材料组合物，以重量份记，包括如下原料：
78.玻化微珠20重量份，玻璃纤维2重量份，发泡剂(聚氨酯)5重量份，发泡混凝土73重量份。
79.其中，玻化微珠的粒径为65～80μm，平均粒径为70μm，内部中空比率为65％，干容重为150kg/m3，成珠率为95％。玻璃纤维的规格为16.5～17.5支，长度为0.8～0.9cm，发泡混凝土230kg/m3。
80.实施例8～14
81.利用如下方法制备保温材料：
82.分别取实施例1～7中的保温材料组合物，加水，经发泡、干燥，得到各保温材料。各实施例所用保温材料组合物、相对于1重量份的保温材料组合物的水用量、发泡条件和干燥条件如表1所示。
83.表1实施例8～14的用料及条件
[0084][0085][0086]
实施例15～21
[0087]
取实施例8～14的保温材料，按照如下步骤制备夹芯保温板：
[0088]
(1)取保温材料，加水，配制浇注料，其中，相对于1重量份的保温材料，水的用量为0.5重量份；
[0089]
(2)取步骤(1)配制得到的浇注料，浇筑在第一夹板和第二夹板之间，浇筑完成后在80℃下干燥4h，得到本实施例的夹芯保温板。
[0090]
各实施例中使用的保温材料、第一夹板和第二夹板的材质，以及各实施例制备得到的夹芯保温板中夹芯层的厚度如表2所示。
[0091]
表2实施例15～21的用料及保温板材夹芯层厚度
[0092] 保温材料第一夹板第二夹板夹芯层厚度，mm实施例15实施例8发泡混凝土板发泡混凝土板10实施例16实施例9发泡混凝土板发泡混凝土板20实施例17实施例10发泡混凝土板发泡混凝土板30实施例18实施例11钢材板钢材板150实施例19实施例12混凝土板混凝土板100实施例20实施例13聚氨酯板聚氨酯板120实施例21实施例14聚乙烯板聚氨酯板150
[0093]
对比例1
[0094]
按照如下方法制备夹芯保温板：
[0095]
(1)取如下原料，加水40℃下浸泡30h，然后于40℃下干燥24h，得到保温材料：
[0096]
玻化微珠70重量份，玻璃纤维5重量份，发泡混凝土9重量份，膨润土5重量份，渗透剂1重量份。
[0097]
其中，玻化微珠的粒径为50～90μm，平均粒径为80μm，内部中空比率为50％，干容重为180kg/m3，成珠率为70％。玻璃纤维规格为10～15支，长度为0.8～1cm，发泡混凝土容重180kg/m3。
[0098]
(2)取步骤(1)制备的保温材料，按照实施例15的方法制备本实施例的夹芯保温板。
[0099]
对比例2
[0100]
按照实施例15中的方法制备夹芯保温板，不同的是，本对比例中使用的玻化微珠的内部中空比率为40％，成珠率为60％。
[0101]
对比例3
[0102]
按照如下方法制备夹芯保温板：
[0103]
取岩棉置于两块彩钢板之间，压合得到本对比例的夹芯保温板，压合后岩棉的厚度为100mm。
[0104]
对比例4
[0105]
按照如下方法制备夹芯保温板：
[0106]
取聚苯乙烯泡沫板于两块彩钢板之间，压合得到本对比例的夹芯保温板，压合后聚苯乙烯泡沫板的厚度为100mm。
[0107]
实验例
[0108]
取实施例8～14中制备得到的保温材料、实施例15～21以及对比例1～4中制备得到的夹芯保温板，进行产品性能测试，测试结果如表3所示。
[0109]
表3各保温材料及保温墙体板的主要产品性能测试结果
[0110][0111][0112]
上述检测结果中，导热系数按照gb/t 17371-2008中测定的流量平板法测定，蓄热
系数按照《轻骨料混凝土技术规程》jgj 51-200中规定的方法测定，容重按照gb/t17911-2006中规定的方法测定。
[0113]
本发明还将实施例8中制备的保温材料进行实际应用，具体为：应用1立方米保温材料铺设在带温管道、墙体和设备上，并对铺设前后的节煤量、二氧化碳排放量等能耗数据进行检测，按照国内标准计算节能率，结果显示节能率达到15％-30％，例如：中煤新集利辛电厂、国投湄洲湾电厂，应用温度100～630℃，节能率为15％-20％；江苏华电句容发电厂、大唐信阳电厂，应用温度70～100℃，节能率为15％左右；中国石油济南炼化、中石化湛江石化码头储罐，应用温度70～100℃，节能率为20％-25％；通辽第二发电厂2﹡600mw火电厂储热水罐，应用温度30～90℃，节能率为25％-30％；广东互太(番禺)纺织公司染缸，应用温度80～135℃，节能率为20％左右；北京大兴某民居外全墙，应用温度室温，节能率为20％左右。
[0114]
由此可见，本发明提供的保温材料、夹芯保温板不仅容重较低、而且具有优异的保温隔热性能、储热性能和耐老化、耐候性能。
[0115]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。