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(yáng)理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系黃凱 黨延利 張羽指導(dǎo)教師：付新建摘要：對(duì)無(wú)機(jī)高分子磷酸鹽粘接劑粘接機(jī)理及粘接劑用量對(duì)高溫外墻保溫材料抗折、抗壓及耐水性進(jìn)行研究；通過(guò)合成一種無(wú)機(jī)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(dāng)K12用量大于0.2%時(shí)，復(fù)合保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)小于0.02( w/m.k)，符合墻體保溫材料要求。關(guān)鍵詞：蛭石；無(wú)機(jī)粘接劑；導(dǎo)熱系數(shù)前言 據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)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(dá)國(guó)家的2-3倍以上。針對(duì)高耗能建筑，國(guó)家建設(shè)部指出：今后新建住宅要強(qiáng)制實(shí)行

2、建筑保溫材料。國(guó)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(diǎn)。因此，低成本、高強(qiáng)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(guó)有廣泛分布，且儲(chǔ)量巨大。蛭石經(jīng)高溫煅燒后其體積可以膨脹達(dá)10多倍，具有多孔、質(zhì)量輕、阻燃、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于工業(yè)耐火材料、保溫材料、防火材料等領(lǐng)域。 本課題通過(guò)合成一種無(wú)機(jī)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(duì)無(wú)機(jī)高分子磷酸鹽粘接劑粘接機(jī)理及粘接劑用量、外加增塑劑、引氣劑等對(duì)外墻保溫材料導(dǎo)熱性能的

3、影響進(jìn)行研究。1實(shí)驗(yàn)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(xué)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(xué)純。1.2 無(wú)機(jī)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(fù)合保溫板的制備：按照比例向調(diào)和好的上述無(wú)機(jī)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(yàn)：按照混凝土制品抗壓抗折性能試驗(yàn)，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(yàn)機(jī)上對(duì)復(fù)合保溫板的抗壓抗折性能進(jìn)行試驗(yàn)。1.5 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定：將尺寸大小為10×200×300 mm樣品在DRX-II型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀上，在40條件下線棒法測(cè)定復(fù)合保溫板的導(dǎo)熱系數(shù)。2結(jié)果與討論21抗壓、抗折及耐水性能試驗(yàn)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(duì)復(fù)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(fù)合保溫材料抗折、抗壓性能先有所提高后減少的

5、趨勢(shì)，這可能與形成粘結(jié)性最好、應(yīng)用最廣的磷酸二氫鋁有關(guān)1；隨著催化劑氧化銅用量增加，復(fù)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(xué)反應(yīng),使膠粘劑的線性結(jié)構(gòu)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu),促進(jìn)固化有關(guān)。 表1 蛭石復(fù)合保溫材料抗折抗壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)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(cè)定其抗折抗壓實(shí)驗(yàn)；從表2可以看出，隨著催化劑氧化銅用量增加，復(fù)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(xué)反應(yīng),使膠粘劑的線性結(jié)構(gòu)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu),促進(jìn)固化有關(guān)2。表2 經(jīng)72h 浸泡后蛭石復(fù)合保溫材料抗折抗壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)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(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定表3 為不同粘接劑用量條件下，蛭石復(fù)合保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)，從表3可以看出，隨著粘接劑用量增加，蛭石復(fù)合保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)增大，即復(fù)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(fù)合保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)增大。表3 蛭石復(fù)合保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)氫氧化鋁( g )磷 酸( g )氧化銅( g )蛭石( g )導(dǎo)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(fù)合保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定表4 引氣劑存在下蛭石復(fù)合保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)氫氧化鋁( g )磷 酸( g )氧化銅( g )蛭石( g )K12( g)導(dǎo)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(huì)使得蛭石的孔隙率下降，從而會(huì)導(dǎo)致蛭石復(fù)合保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)增大。為了克服這個(gè)矛盾，我們?cè)跓o(wú)機(jī)粘接劑中加入一定引氣劑，通過(guò)引起的方法提高復(fù)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(fù)合保溫板制品的導(dǎo)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(fù)合保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)減少，在K12用量大于0.2%時(shí)，復(fù)合保溫材料導(dǎo)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(fù)

10、合保溫板孔隙提高，從而使得蛭石復(fù)合保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)減小。結(jié)論 通過(guò)合成一種無(wú)機(jī)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(dāng)K12用量大于0.2%時(shí)，復(fù)合保溫材料導(dǎo)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(xiàn)1 劉繼江, 劉文彬. 磷酸鹽基膠粘劑的研究與應(yīng)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