新型蛭石建筑外墙保温板的研制论文

1、新型蛭石建筑外墙保温板的研制洛阳理工学院材料科学与工程系黄凯 党延利 张羽指导教师：付新建摘要：对无机高分子磷酸盐粘接剂粘接机理及粘接剂用量对高温外墙保温材料抗折、抗压及耐水性进行研究；通过合成一种无机高分子磷酸盐耐高温粘接剂做分散相，外加增塑剂、引气剂，膨胀蛭石做填料制备得到一种耐高温外墙保温材料。研究结果表明当K12用量大于0.2%时，复合保温材料导热系数小于0.02( w/m.k)，符合墙体保温材料要求。关键词：蛭石；无机粘接剂；导热系数前言 据统计，目前国内在建建筑80% 以上是高耗能建筑，单位建筑面积能耗是发达国家的2-3倍以上。针对高耗能建筑，国家建设部指出：今后新建住宅要强制实行

2、建筑保温材料。国内目前建筑外墙采用聚苯乙烯或聚氨酯泡沫做外墙保温层材料。该类型的保温系统推广速度很快，但也存在成本高、不阻燃等缺点。因此，低成本、高强度、耐高温及阻燃性能良好的新型建筑外墙保温材料的研制迫在眉睫。 蛭石作为一种天然矿物在我国有广泛分布，且储量巨大。蛭石经高温煅烧后其体积可以膨胀达10多倍，具有多孔、质量轻、阻燃、耐高温等优点，被广泛用于工业耐火材料、保温材料、防火材料等领域。 本课题通过合成一种无机高分子磷酸盐耐高温粘接剂做分散相，膨胀蛭石做填料，经压制、干燥得到一种耐高温外墙保温材料。并对无机高分子磷酸盐粘接剂粘接机理及粘接剂用量、外加增塑剂、引气剂等对外墙保温材料导热性能的

3、影响进行研究。1实验部分1.1原料：经高温煅烧后的膨胀蛭石，经粗晒筛选，平均颗粒直径4 ±0.5mm；浓磷酸，分析纯；氢氧化铝，分析纯；氧化铜，18目，化学纯，经950高温煅烧4.0h, 自然冷却至室温备用。十二烷基硫酸钠(K12)，分析纯；羟丙基甲基纤维素（HPMC）,化学纯。1.2 无机磷酸盐高分子粘结剂的制备：按照一定比例将浓磷酸溶液和氢氧化铝混合，并加热到200左右使其溶解呈透明的甘油状溶液，然后再和氧化铜粉调和后使用。1.3 复合保温板的制备：按照比例向调和好的上述无机磷酸盐高分子粘结剂中加入一定量膨胀蛭石，经均匀拌合后，装入模具中，经压制、120干燥2h后，温度降至室温，

4、脱模备用。1.4 抗压抗折性能试验：按照混凝土制品抗压抗折性能试验，将尺寸大小为100×100×400 mm样品在YES-300型电液式抗折抗压试验机上对复合保温板的抗压抗折性能进行试验。1.5 导热系数测定：将尺寸大小为10×200×300 mm样品在DRX-II型导热系数测定仪上，在40条件下线棒法测定复合保温板的导热系数。2结果与讨论21抗压、抗折及耐水性能试验表1 为在固定蛭石用量条件下，考察磷酸与氢氧化铝摩尔比、氧化铜催化剂用量对复合保温材料抗折抗压性能的影响。有表1可以看出：随着粘结剂用量用量增加，复合保温材料抗折、抗压性能先有所提高后减少的

5、趋势，这可能与形成粘结性最好、应用最广的磷酸二氢铝有关1；随着催化剂氧化铜用量增加，复合保温材料抗折、抗压性能均有所提高，这可能与由于氧化铜可以和基料发生化学反应,使胶粘剂的线性结构变为体型结构,促进固化有关。 表1 蛭石复合保温材料抗折抗压实验数据序号氢氧化铝( g )磷 酸( g )氧化铜( g )蛭石( g )抗 折( MPa )抗压（ 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为了考察制品耐水性，将制备好样品放置于水中浸泡72.0h，然后自然干燥24.0 h 后测定其抗折抗压实验；从表2可以看出，随着催化剂氧化铜用量增加，复合保温耐水性能均有所提高，这可能与由于氧化铜可以和基料发生化学反应,使胶粘剂的线性结构变为体型结构,促进固化有关2。表2 经72h 浸泡后蛭石复合保温材料抗折抗压实验数据序号氢氧化铝( g )磷 酸( g )氧化铜( g )蛭石( g

7、 )抗 折( MPa )抗压（ KN ） 1#26.9270.837.01703.908.322#26.9270.831201704.910.003#26.9270.8318.01705.511.1322导热系数测定表3 为不同粘接剂用量条件下，蛭石复合保温材料导热系数，从表3可以看出，随着粘接剂用量增加，蛭石复合保温材料导热系数增大，即复合保温材料的保温性能下降。这可能是粘接剂更多趋于填充于蛭石的孔隙，使得蛭石的孔隙率下降，从而使得蛭石复合保温材料导热系数增大。表3 蛭石复合保温材料导热系数实验数据序号氢氧化铝( g )磷 酸( g )氧化铜( g )蛭石( g )导热系数( w/m.k)

8、1#23.0760.717.01700.352#26.9270.837.01700.393#32.3857.01700.4623 引气剂存在下复合保温材料的导热系数测定表4 引气剂存在下蛭石复合保温材料导热系数实验数据序号氢氧化铝( g )磷 酸( g )氧化铜( g )蛭石( g )K12( g)导热系数( 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由上述结果可知，由于粘接剂填充于蛭石的孔隙会使得蛭石的孔隙率下降，从而会导致蛭石复合保温材料导热系数增大。为了克服这个矛盾，我们在无机粘接剂中加入一定引气剂，通过引起的方法提高复合板保温材料的孔隙率。即固定26.92 g氢氧化铝、70.83 g磷 酸、7.0 g氧化铜、170 g蛭石、0.1g HPMC，改变引气剂K12的用量，复合保温板制品的导热系数见表4所示。表4可以看出，随着引气剂K12用量增加，蛭石复合保温材料导热系数减少，在K12用量大于0.2%时，复合保温材料导热系数小于0.02( w/m.k)。这可能是更多引气剂加入，使得蛭石复

10、合保温板孔隙提高，从而使得蛭石复合保温材料导热系数减小。结论 通过合成一种无机高分子磷酸盐耐高温粘接剂做分散相，外加增塑剂、引气剂，膨胀蛭石做填料，经压制、干燥得到一种耐高温外墙保温材料。研究结果表明当K12用量大于0.2%时，复合保温材料导热系数小于0.02( w/m.k)，符合墙体保温材料要求。参考文献1 刘继江, 刘文彬. 磷酸盐基胶粘剂的研究与应用. 化工科技, 2007,15(1):5558. 2 冯莉. 磷酸盐耐热涂料的研制. 涂料工业. 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