專(zhuān)利名稱(chēng)：磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑用材料，尤其是涉及一種絕熱效果好、施工容易、強(qiáng)度理想、附著力強(qiáng)，并易于干化且不會(huì)剝落、環(huán)保的磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料。
背景技術(shù)：
建筑業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)中的耗能大戶(hù)，大約占全國(guó)能耗的25 %。為了社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，目前迫切需要節(jié)約能源、合理利用自然資源，根據(jù)國(guó)家建筑發(fā)展規(guī)劃的要求，建筑節(jié)能已成為我國(guó)建筑行業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向，同時(shí)這也是緩解能源緊缺狀況最為經(jīng)濟(jì)、有效的方法。外墻絕熱主要有絕熱板和絕熱砂漿兩種形式。預(yù)制的絕熱板具有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸水率低、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，但不適合外形不規(guī)則建筑部分的絕熱；絕熱砂漿則可以適合外形不規(guī)則建筑部分的現(xiàn)場(chǎng)施工，同樣具有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸水率低、 施工方便等特點(diǎn)，可以克服絕熱板的不足。近年來(lái)，我國(guó)聚苯乙烯泡沫(EPQ發(fā)展迅速，年產(chǎn)量已達(dá)50多萬(wàn)噸，多為一次性使用，每年的廢棄量達(dá)到千萬(wàn)立方米，其處理與降解困難而成為危害環(huán)境的白色污染。出于環(huán)境保護(hù)與資源綜合利用需要，可將廢棄的EPS加工成顆粒作為輕骨料，配制輕混凝土和輕質(zhì)砂漿。現(xiàn)有國(guó)內(nèi)絕熱砂漿研制通常選用普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥或者石膏等作為膠結(jié)材料，有的添加一些粉煤灰或直接選用礦渣水泥，例如有雙組份水泥基聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱涂料(申請(qǐng)?zhí)?006100393 . ；雙組份石膏基聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱涂料(申請(qǐng)?zhí)?00610039327. 5)； —種聚苯乙烯顆粒輕質(zhì)空心砌塊及其制備方法(申請(qǐng)?zhí)?200410073890. 5)；聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱砂漿(申請(qǐng)?zhí)?00410053031. X)；聚苯乙烯泡沫塑料顆粒絕熱磚(申請(qǐng)?zhí)?1140185.0)。這些文獻(xiàn)所述的技術(shù)方案中都加入有機(jī)粘合劑或者纖維以增加硬化材料的強(qiáng)度和粘結(jié)力，這不但增加了材料的成本，而且有機(jī)粘合劑大多有毒性，對(duì)人體健康有害。

發(fā)明內(nèi)容
基于以上的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種絕熱效果好、施工容易、強(qiáng)度理想、 附著力強(qiáng)，并易于干化且不會(huì)剝落、環(huán)保的磷酸鹽水泥基的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的，一種磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，由磷酸鹽水泥粉料、聚苯乙烯泡沫顆粒和水混合制備而成；各原料所占質(zhì)量份數(shù)為 磷酸鹽水泥粉料1份、聚苯乙烯泡沫顆粒0. 02 0. 04份、水0. 22 0. 26份。一種磷酸鹽水泥粉料配方的優(yōu)選方式，是由質(zhì)量份數(shù)為鎂砂2 3份、磷酸鹽 2 3份、粉煤灰4 6份和緩凝劑0. 3 0. 8份組成。具體的，是由質(zhì)量份數(shù)為鎂砂2. 5 3. 0份、磷酸鹽2 2. 5份、粉煤灰4 5份和緩凝劑0. 5 0. 8份組成。另一種磷酸鹽水泥粉料配方的優(yōu)選方式，由質(zhì)量份數(shù)為鎂砂2 3份、磷酸鹽 2 3份、硅灰石4 6份和緩凝劑0. 3 0. 8份組成。
具體的，是由質(zhì)量份數(shù)為鎂砂2. 5 3. 0份、磷酸鹽2 2. 5份、或硅灰石4 5 份，緩凝劑0.5 0.8份組成。其中的磷酸鹽優(yōu)選可溶性磷酸二氫鹽，或者優(yōu)選質(zhì)量份額按可溶性磷酸二氫鹽占 5 9份與可溶性磷酸氫二鹽占1 5份混合的組合物。具體的可溶性磷酸二氫鹽為磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉或磷酸二氫銨，可溶性磷酸氫二鹽為磷酸氫二鉀、磷酸氫二鈉或磷酸氫二銨。其中的緩凝劑優(yōu)選硼的化合物。特別優(yōu)選硼酸與五硼酸鈉、四硼酸鈉中任一種的組合物，或者硼酸與五硼酸鈉、四硼酸鈉的組合物。本發(fā)明還公開(kāi)了這種磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料的制備方法 先將水與聚苯乙烯泡沫顆粒在攪拌機(jī)中混合均勻，然后再加入磷酸鹽水泥粉料拌合均勻。本發(fā)明采用直徑小于5mm的平均堆積密度為8 21kg/m3的聚苯乙烯泡沫顆粒。 鎂砂是重?zé)V砂(生產(chǎn)時(shí)的煅燒溫度在1300°C以上)、電熔鎂砂、海水鎂砂中的一種或者其組合物。本發(fā)明中提到的粉煤灰是指低鈣灰粉煤灰，鎂砂和粉煤灰的細(xì)度為45微米方孔篩篩余10% — 40%。硅灰石應(yīng)采用平均粒徑為10 38 μ m細(xì)粉。最好采用粉體狀磷酸鹽材料，若采用顆粒狀磷酸鹽材料，其顆粒粒徑< 1. 5毫米。磷酸鹽水泥是一種通過(guò)化學(xué)結(jié)合的膠凝材料，利用酸性磷酸鹽與堿性堿土金屬氧化物間的酸堿反應(yīng)而形成。磷酸鹽水泥在室溫下與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，隨后凝結(jié)硬化，最終的水化產(chǎn)物又具有陶瓷制品的特性，具有較高的力學(xué)性能和良好的致密度和耐酸堿腐蝕性能，既不同于陶瓷制品，也與普通硅酸鹽水泥有所區(qū)別，是介于其中的一種材料。使用磷酸鹽水泥時(shí)操作簡(jiǎn)單方便，其過(guò)程類(lèi)似于普通硅酸鹽水泥。但是與普通硅酸鹽水泥相比，磷酸鹽水泥具有比較突出的下列性能常溫下高強(qiáng)快干，具有小時(shí)強(qiáng)度；低溫凝結(jié)速度快，能夠在負(fù)溫環(huán)境中迅速凝結(jié)；與舊混凝土的粘接強(qiáng)度高，不需要再使用界面粘結(jié)劑；耐磨性及抗凍性好，干縮小。因此，磷酸鹽水泥可用于軍事工程的搶修、搶建方面。 在民用方面，磷酸鹽水泥對(duì)高速公路、機(jī)場(chǎng)跑道、市政主干道的快速修補(bǔ)也是非常適用的材料。粉煤灰和硅灰石可以調(diào)節(jié)磷酸鹽水泥基材料的顏色、凝結(jié)時(shí)間、流動(dòng)性及強(qiáng)度。通過(guò)改善磷酸鹽水泥基材料的流動(dòng)性，在保持流動(dòng)性不變的情況下，可以降低水膠比，提高磷酸鹽水泥基材料的粘結(jié)性能。還可降低磷酸鹽水泥材料的成本。本發(fā)明摒棄了有機(jī)膠黏劑和纖維材料，從而提高了環(huán)保性，具有高強(qiáng)作用的磷酸鹽膠凝材料與聚苯乙烯泡沫顆粒實(shí)現(xiàn)良好的結(jié)聚，使形成的隔熱材料的絕熱效果好、耐腐蝕、抗裂、易施工和易干化；本發(fā)明是一種附著力強(qiáng)、不易出現(xiàn)剝脫的建筑用絕熱材料。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1 磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，由磷酸鹽水泥粉料、聚苯乙烯泡沫顆粒和水組成。采用直徑小于5mm的平均堆積密度為8 21kg/m3的聚苯乙烯泡沫顆粒。磷酸鹽水泥粉料是由鎂砂、磷酸鹽、粉煤灰(或硅灰石)和緩凝劑組成，
鎂砂采用的是購(gòu)自山東魯東耐火材料有限公司的重?zé)V砂，煅燒溫度為1500°C， 其中氧化鎂含量為91 %，細(xì)度為45微米方孔篩篩余15 % ；所用的磷酸鹽材料，均購(gòu)自武漢華創(chuàng)化工有限公司，所含有效物質(zhì)含量均為98 %，均為顆粒狀，粒度< 2. Omm,使用前磨細(xì)； 粉煤灰為深圳媽灣電廠低鈣粉煤灰，屬于二級(jí)灰，細(xì)度為45微米方孔篩篩余12% ；硅灰石細(xì)粉購(gòu)自江西南方硅灰石有限公司，平均粒徑為18μπι。采用市購(gòu)化學(xué)試劑硼砂(十水四硼酸鈉)作為緩凝劑。聚苯乙烯泡沫顆粒的直徑小于5mm，平均堆積密度為15kg/m3。采用飲用水作為拌合用水。配制磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，按質(zhì)量比例稱(chēng)取上述鎂砂3 份，鈉的磷酸鹽(磷酸二氫鈉與磷酸氫二鈉按質(zhì)量比為8 2混合)3份，粉煤灰4份，硼砂 0. 02份，水0. 23份，聚苯乙烯泡沫顆粒0. 17份。先將水與聚苯乙烯泡沫顆粒在攪拌機(jī)中混合，使水在聚苯乙烯泡沫顆粒表面潤(rùn)濕，再加入磷酸鹽水泥粉料拌合均勻，然后將拌合均勻的物料成型測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度和干容重。在30CmX30CmX3Cm試模中成型試塊，用于測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)。在尺寸為 IOcmX IOcmX IOcm三聯(lián)試模中成型試塊，用于測(cè)定抗壓強(qiáng)度和容重。按上述方法拌合混合料并成型試體，在7天后測(cè)定試體性能，導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 0995ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為 680kPa，干容重為 560kg/m3。實(shí)施例2 磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，材料來(lái)源同實(shí)施例1，按質(zhì)量比例稱(chēng)取鎂砂2. 5份，鉀的磷酸鹽(磷酸二氫鉀與磷酸氫二鉀按質(zhì)量比為8 2混合)2.5份， 粉煤灰5份，硼砂0. 02份，水0. 25份，聚苯乙烯泡沫顆粒0. 02份。按照實(shí)施例1所述的方法拌合混合料并成型試體，在7天后測(cè)定試體性能，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 0851ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為853kPa，干容重為490kg/m3。實(shí)施例3:磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，材料來(lái)源同實(shí)施例1，按質(zhì)量比例稱(chēng)取鎂砂2. 4份，銨的磷酸鹽(磷酸二氫銨與磷酸氫二銨按質(zhì)量比為8 2混合)2.6份， 粉煤灰5份，硼砂0. 02份，水0. 27份，聚苯乙烯泡沫顆粒0. 023份。按照實(shí)施例1所述的方法拌合混合料并成型試體，在7天后測(cè)定試體性能，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 0911ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為640kPa，干容重為418kg/m3。實(shí)施例4 磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，材料來(lái)源同實(shí)施例1，按質(zhì)量比例稱(chēng)取鎂砂3份，鈉的磷酸鹽(磷酸二氫鈉與磷酸氫二鈉按質(zhì)量比為8 2混合)3份，硅灰石4份，硼砂0. 04份，水0. 25份，聚苯乙烯泡沫顆粒0. 017份。按照實(shí)施例1所述的方法拌合混合料并成型試體，在7天后測(cè)定試體性能，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 1558ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為1250kPa，干容重為680kg/m3。實(shí)施例5 磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，材料來(lái)源同實(shí)施例1，按質(zhì)量比例稱(chēng)取鎂砂2. 7份，磷酸二氫鉀2. 7份，硅灰石4. 6份，硼砂0. 04份，水0. 27份，聚苯乙烯泡沫顆粒0. 02份；按照實(shí)施例1所述的方法拌合混合料并成型試體，在7天后測(cè)定試體性能，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 1391ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為881kPa，干容重為603kg/m3。實(shí)施例6 磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，材料來(lái)源同實(shí)施例1，按質(zhì)量比例稱(chēng)取鎂砂2. 3份，磷酸二氫鉀2. 3份，硅灰石5. 4份，硼砂0. 04份，水0. 23份，聚苯乙烯泡沫顆粒0. 023份。按照實(shí)施例1所述的方法拌合混合料并成型試體，在7天后測(cè)定試體性能，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 1136ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為670kPa，干容重為589kg/m3。實(shí)施例7 磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，材料來(lái)源同實(shí)施例1，按質(zhì)量比例稱(chēng)取鎂砂2. 2份，鈉的磷酸鹽(磷酸二氫鈉與磷酸氫二鈉按質(zhì)量比為8 2混合)2.2份， 粉煤灰5. 6份，硼砂0. 06份，水0. 27份，聚苯乙烯泡沫顆粒0. 017份。按照實(shí)施例1所述的方法拌合混合料并成型試體，在7天后測(cè)定試體性能，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 1340ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為9!35kPa，干容重為664kg/m3。實(shí)施例8 磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，材料來(lái)源同實(shí)施例1，按質(zhì)量比例稱(chēng)取鎂砂2. 0份，磷酸二氫鉀2. 0份，粉煤灰6份，硼砂0. 06份，水0. 23份，聚苯乙烯泡沫顆粒0. 02份；按照實(shí)施例1所述的方法拌合混合料并成型試體，在7天后測(cè)定試體性能，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 1195ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為676kPa，干容重為537kg/m3。實(shí)施例9 磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，材料來(lái)源同實(shí)施例1，按照實(shí)施例 1所述的材料配制本發(fā)明磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，按質(zhì)量比例稱(chēng)取鎂砂2.0份，銨的磷酸鹽(磷酸二氫銨與磷酸氫二銨按質(zhì)量比為8 2混合)2.0份，硅灰石6份，硼砂0. 06份，水0. 25份，聚苯乙烯泡沫顆粒0. 023份。 按照實(shí)施例1所述的方法拌合混合料并成型試體，在7天后測(cè)定試體性能，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 1005ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為563kPa，干容重為608kg/m3。 以上是對(duì)本發(fā)明磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料及其制備方法其進(jìn)行了闡述，用于幫助理解本發(fā)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，任何未背離本發(fā)明原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，其特征在于由磷酸鹽水泥粉料、聚苯乙烯泡沫顆粒和水混合制備而成；各原料所占質(zhì)量份數(shù)為磷酸鹽水泥粉料1份、 聚苯乙烯泡沫顆粒0. 02 0. 04份、水0. 22 0. 26份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，其特征在于所述磷酸鹽水泥粉料是由質(zhì)量份數(shù)為鎂砂2 3份、磷酸鹽2 3份、粉煤灰4 6份和緩凝劑0. 3 0. 8份組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，其特征在于所述磷酸鹽水泥粉料是由質(zhì)量份數(shù)為鎂砂2. 5 3. 0份、磷酸鹽2 2. 5份、粉煤灰 4 5份和緩凝劑0. 5 0. 8份組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，其特征在于所述磷酸鹽水泥粉料是由質(zhì)量份數(shù)為鎂砂2 3份、磷酸鹽2 3份、硅灰石4 6份和緩凝劑0. 3 0. 8份組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，其特征在于所述磷酸鹽水泥粉料是由質(zhì)量份數(shù)為鎂砂2. 5 3. 0份、磷酸鹽2 2. 5份、硅灰石 4 5份，緩凝劑0. 5 0. 8份組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，其特征在于所述磷酸鹽為可溶性磷酸二氫鹽，或者為質(zhì)量份額按可溶性磷酸二氫鹽占5 9份與可溶性磷酸氫二鹽占1 5份混合的組合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，其特征在于所述可溶性磷酸二氫鹽為磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉或磷酸二氫銨，所述可溶性磷酸氫二鹽為磷酸氫二鉀、磷酸氫二鈉或磷酸氫二銨。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，其特征在于所述緩凝劑為硼的化合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，其特征在于所述硼的化合物為硼酸與五硼酸鈉、四硼酸鈉中任一種的組合物，或者硼酸與五硼酸鈉、四硼酸鈉的組合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，其特征在于其制備方法是先將水與聚苯乙烯泡沫顆粒在攪拌機(jī)中混合均勻，然后再加入磷酸鹽水泥粉料拌合均勻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種磷酸鹽水泥膠結(jié)的聚苯乙烯泡沫顆粒絕熱材料，由磷酸鹽水泥粉料、聚苯乙烯泡沫顆粒和水混合制備而成；各原料所占質(zhì)量份數(shù)為磷酸鹽水泥粉料1份、聚苯乙烯泡沫顆粒0.02～0.04份、水0.22～0.26份。其制備方法是先將水與聚苯乙烯泡沫顆粒在攪拌機(jī)中混合均勻，然后再加入磷酸鹽水泥粉料拌合均勻。本發(fā)明具有絕熱效果好、施工容易、強(qiáng)度理想、附著力強(qiáng)，并易于干化且不會(huì)剝落、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B16/08GK102452830SQ20101052498
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者丁鑄, 張松, 董必欽, 邢鋒 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)