新型蛭石建筑外墻保溫板的研制論文

1、新型蛭石建筑外墻保溫板的研制洛陽理工學院材料科學與工程系黃凱 黨延利 張羽指導教師：付新建摘要：對無機高分子磷酸鹽粘接劑粘接機理及粘接劑用量對高溫外墻保溫材料抗折、抗壓及耐水性進行研究；通過合成一種無機高分子磷酸鹽耐高溫粘接劑做分散相，外加增塑劑、引氣劑，膨脹蛭石做填料制備得到一種耐高溫外墻保溫材料。研究結(jié)果表明當K12用量大于0.2%時，復合保溫材料導熱系數(shù)小于0.02( w/m.k)，符合墻體保溫材料要求。關鍵詞：蛭石；無機粘接劑；導熱系數(shù)前言 據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)在建建筑80% 以上是高耗能建筑，單位建筑面積能耗是發(fā)達國家的2-3倍以上。針對高耗能建筑，國家建設部指出：今后新建住宅要強制實行

2、建筑保溫材料。國內(nèi)目前建筑外墻采用聚苯乙烯或聚氨酯泡沫做外墻保溫層材料。該類型的保溫系統(tǒng)推廣速度很快，但也存在成本高、不阻燃等缺點。因此，低成本、高強度、耐高溫及阻燃性能良好的新型建筑外墻保溫材料的研制迫在眉睫。 蛭石作為一種天然礦物在我國有廣泛分布，且儲量巨大。蛭石經(jīng)高溫煅燒后其體積可以膨脹達10多倍，具有多孔、質(zhì)量輕、阻燃、耐高溫等優(yōu)點，被廣泛用于工業(yè)耐火材料、保溫材料、防火材料等領域。 本課題通過合成一種無機高分子磷酸鹽耐高溫粘接劑做分散相，膨脹蛭石做填料，經(jīng)壓制、干燥得到一種耐高溫外墻保溫材料。并對無機高分子磷酸鹽粘接劑粘接機理及粘接劑用量、外加增塑劑、引氣劑等對外墻保溫材料導熱性能的

3、影響進行研究。1實驗部分1.1原料：經(jīng)高溫煅燒后的膨脹蛭石，經(jīng)粗曬篩選，平均顆粒直徑4 ±0.5mm；濃磷酸，分析純；氫氧化鋁，分析純；氧化銅，18目，化學純，經(jīng)950高溫煅燒4.0h, 自然冷卻至室溫備用。十二烷基硫酸鈉(K12)，分析純；羥丙基甲基纖維素（HPMC）,化學純。1.2 無機磷酸鹽高分子粘結(jié)劑的制備：按照一定比例將濃磷酸溶液和氫氧化鋁混合，并加熱到200左右使其溶解呈透明的甘油狀溶液，然后再和氧化銅粉調(diào)和后使用。1.3 復合保溫板的制備：按照比例向調(diào)和好的上述無機磷酸鹽高分子粘結(jié)劑中加入一定量膨脹蛭石，經(jīng)均勻拌合后，裝入模具中，經(jīng)壓制、120干燥2h后，溫度降至室溫，

4、脫模備用。1.4 抗壓抗折性能試驗：按照混凝土制品抗壓抗折性能試驗，將尺寸大小為100×100×400 mm樣品在YES-300型電液式抗折抗壓試驗機上對復合保溫板的抗壓抗折性能進行試驗。1.5 導熱系數(shù)測定：將尺寸大小為10×200×300 mm樣品在DRX-II型導熱系數(shù)測定儀上，在40條件下線棒法測定復合保溫板的導熱系數(shù)。2結(jié)果與討論21抗壓、抗折及耐水性能試驗表1 為在固定蛭石用量條件下，考察磷酸與氫氧化鋁摩爾比、氧化銅催化劑用量對復合保溫材料抗折抗壓性能的影響。有表1可以看出：隨著粘結(jié)劑用量用量增加，復合保溫材料抗折、抗壓性能先有所提高后減少的

5、趨勢，這可能與形成粘結(jié)性最好、應用最廣的磷酸二氫鋁有關1；隨著催化劑氧化銅用量增加，復合保溫材料抗折、抗壓性能均有所提高，這可能與由于氧化銅可以和基料發(fā)生化學反應,使膠粘劑的線性結(jié)構(gòu)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu),促進固化有關。 表1 蛭石復合保溫材料抗折抗壓實驗數(shù)據(jù)序號氫氧化鋁( g )磷 酸( g )氧化銅( g )蛭石( g )抗 折( MPa )抗壓（ KN ） 1#23.0760.717.01702.755.932#23.0760.7112.01704.2010.893#23.0760.7118.01704.3013.234#26.9270.837.01703.9010.325#26.9270.831

6、201704.912.006#26.9270.8318.01705.513.137#32.3857.01704.613.788#32.38512.01705.614.169#32.38518.01705.914.91為了考察制品耐水性，將制備好樣品放置于水中浸泡72.0h，然后自然干燥24.0 h 后測定其抗折抗壓實驗；從表2可以看出，隨著催化劑氧化銅用量增加，復合保溫耐水性能均有所提高，這可能與由于氧化銅可以和基料發(fā)生化學反應,使膠粘劑的線性結(jié)構(gòu)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu),促進固化有關2。表2 經(jīng)72h 浸泡后蛭石復合保溫材料抗折抗壓實驗數(shù)據(jù)序號氫氧化鋁( g )磷 酸( g )氧化銅( g )蛭石( g

7、 )抗 折( MPa )抗壓（ KN ） 1#26.9270.837.01703.908.322#26.9270.831201704.910.003#26.9270.8318.01705.511.1322導熱系數(shù)測定表3 為不同粘接劑用量條件下，蛭石復合保溫材料導熱系數(shù)，從表3可以看出，隨著粘接劑用量增加，蛭石復合保溫材料導熱系數(shù)增大，即復合保溫材料的保溫性能下降。這可能是粘接劑更多趨于填充于蛭石的孔隙，使得蛭石的孔隙率下降，從而使得蛭石復合保溫材料導熱系數(shù)增大。表3 蛭石復合保溫材料導熱系數(shù)實驗數(shù)據(jù)序號氫氧化鋁( g )磷 酸( g )氧化銅( g )蛭石( g )導熱系數(shù)( w/m.k)

8、1#23.0760.717.01700.352#26.9270.837.01700.393#32.3857.01700.4623 引氣劑存在下復合保溫材料的導熱系數(shù)測定表4 引氣劑存在下蛭石復合保溫材料導熱系數(shù)實驗數(shù)據(jù)序號氫氧化鋁( g )磷 酸( g )氧化銅( g )蛭石( g )K12( g)導熱系數(shù)( w/m.k) 1#26.9270.837.01700.050.0612#26.9270.837.01700.100.0523#26.9270.837.01700.150.035 5#26.9270.837.01700.200.0195#26.9270.837.01700.250.0186

9、#26.9270.837.01700.300.015由上述結(jié)果可知，由于粘接劑填充于蛭石的孔隙會使得蛭石的孔隙率下降，從而會導致蛭石復合保溫材料導熱系數(shù)增大。為了克服這個矛盾，我們在無機粘接劑中加入一定引氣劑，通過引起的方法提高復合板保溫材料的孔隙率。即固定26.92 g氫氧化鋁、70.83 g磷 酸、7.0 g氧化銅、170 g蛭石、0.1g HPMC，改變引氣劑K12的用量，復合保溫板制品的導熱系數(shù)見表4所示。表4可以看出，隨著引氣劑K12用量增加，蛭石復合保溫材料導熱系數(shù)減少，在K12用量大于0.2%時，復合保溫材料導熱系數(shù)小于0.02( w/m.k)。這可能是更多引氣劑加入，使得蛭石復

10、合保溫板孔隙提高，從而使得蛭石復合保溫材料導熱系數(shù)減小。結(jié)論 通過合成一種無機高分子磷酸鹽耐高溫粘接劑做分散相，外加增塑劑、引氣劑，膨脹蛭石做填料，經(jīng)壓制、干燥得到一種耐高溫外墻保溫材料。研究結(jié)果表明當K12用量大于0.2%時，復合保溫材料導熱系數(shù)小于0.02( w/m.k)，符合墻體保溫材料要求。參考文獻1 劉繼江, 劉文彬. 磷酸鹽基膠粘劑的研究與應用. 化工科技, 2007,15(1):5558. 2 馮莉. 磷酸鹽耐熱涂料的研制. 涂料工業(yè). 2002, 8: 14-16.3 J Wei , Jie J F, et al. Hierarchically microporous/macroporous scaffold of magnesium Ccalciu phosphate for bone tissuere generation. Biomaterials 2010, 31:12601269.4 Uwe K , Tobias R, et al. Phase composition, mechanical performance and invitro biocompatibility of hydraulic setting calcium magnesium phosphate cement. Acta Biomaterial