阅读说明：本技术 一种微波改性无机胶凝材料、其制备方法及其应用 (Microwave modified inorganic cementing material, preparation method and application thereof ) 是由 席宗隆 李庆峰 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种微波改性无机胶凝材料、其制备方法及其应用,微波改性无机胶凝材料的原料组分包括：硫铝酸盐水泥20～50份,水20～50份,硅微粉20～50份,硅酸钠溶液5～15份,纤维素0.1～1.5份,氧化锂0.1～2份,工业乳胶粉1～2份和引气剂0.1～3份。本发明无机胶凝材料,原料组分简单、成本低廉,无有害物质,环境友好,增强效果显著；可用于制备木质板材,不仅环保无甲醛无污染,还具有阻燃防火特性,可达到国家建材A1级防火标准,板材强度等达到或超过木质密度板、家具板、胶木板等的相关要求,具有质轻高强的特性；还可用于制备建筑保温材料、轻质水泥隔墙板板芯、地暖基材等,防火、隔音、轻质、高强、环保,且成本低廉,尤其是在微波辐照条件下,产品强度提升更加显著。(The invention discloses a microwave modified inorganic cementing material, a preparation method and application thereof, wherein the microwave modified inorganic cementing material comprises the following raw material components: 20-50 parts of sulphoaluminate cement, 20-50 parts of water, 20-50 parts of silica micropowder, 5-15 parts of sodium silicate solution, 0.1-1.5 parts of cellulose, 0.1-2 parts of lithium oxide, 1-2 parts of industrial latex powder and 0.1-3 parts of air entraining agent. The inorganic cementing material has the advantages of simple raw material components, low cost, no harmful substances, environmental friendliness and remarkable enhancing effect; the composite material can be used for preparing wood boards, is environment-friendly, free of formaldehyde and pollution, has flame-retardant and fireproof characteristics, can reach the national building material A1-grade fireproof standard, has the board strength and the like meeting or exceeding the relevant requirements of wood density boards, furniture boards, bakelite boards and the like, and has the characteristics of light weight and high strength; the composite material can also be used for preparing building heat-insulating materials, light cement partition board cores, floor heating base materials and the like, is fireproof, sound-insulating, light, high in strength, environment-friendly and low in cost, and particularly improves the product strength more obviously under the microwave irradiation condition.)

一种微波改性无机胶凝材料、其制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种微波改性无机胶凝材料、其制备方法及其应用，属于无机胶凝材料领域。

背景技术

目前市面上存在大量的利用木屑、锯木废料、木粉、小块木条、木块与有机胶凝材料(多为醛类，淀粉，树脂类胶凝材料)复合压制成的标准板材，这类板材主要有多层实木家具板、胶木板、木质密度板等。此类复合木质板材作为实木板材较便宜的替代品被广泛使用。但由于此类板材的制备需要用到有机凝胶材料，而有机胶凝材料含有挥发性或半挥发性有害物质，进而导致生产环境和使用环境的污染。如今国家对环境保护的管理愈发严格，此类板材的很多厂家因环保问题被关停，整个行业面临被淘汰的风险。

目前市面上也有一些水泥木丝纤维板，这些板材需要使用丝状木纤维、并用水泥包裹，存在板材强度差等缺陷，通常只能作为装饰板使用，与市场上大量使用的木质密度板、家具板、胶木板在强度方面存在很大差距。

现有技术中，用于建筑保温材料、轻质水泥隔墙板板芯、地暖基材等领域，一直存在高强度和轻质不能同时兼顾的问题，因此，急需开发轻质、高强、环保、低成本产品，以满足社会需求。

发明内容

本发明提供一种微波改性无机胶凝材料、其制备方法及其应用，利用本申请微波改性无机胶凝材料所制备的木质板材、建筑保温材料、轻质水泥隔墙板板芯、地暖基材等，具有轻质、高强、环保、低成本等优势。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种微波改性无机胶凝材料，其原料组分包括：硫铝酸盐水泥20～50份，水20～50份，硅微粉20～50份，硅酸钠溶液5～15份，纤维素0.1～1.5份，氧化锂0.1～2份，工业乳胶粉1～2份和引气剂0.1～3份，所述份数为质量份数。

上述微波改性无机胶凝材料，可用于制备木质板材，不仅环保无甲醛无污染，还具有阻燃防火特性，可达到国家建材A1级防火标准，板材强度等达到或超过木质密度板、家具板、胶木板等的相关要求，具有质轻高强的特性；还可用于制备建筑保温材料、轻质水泥隔墙板板芯、地暖基材等，防火、隔音、轻质、高强、环保，且成本低廉，尤其是在微波辐照条件下，产品强度提升更加显著，究其原因，申请人认为，硫铝酸盐水泥为胶凝材料的主要成分，具有快速初凝的特征，同时在微波条件下会形成更好的结晶形状从而提高胶粘强度；高目数硅微粉在物料进行压力搅拌后能够极大增加物料强度；硅酸钠溶液在微波状态下迅速固化使压力搅拌过程中胶浆迅速成型，在氧化锂高温发热和微波催化的帮助下，氧化锂周围的硅酸钠溶液迅速膨胀固化形成类似聚苯颗粒的轻质骨料；纤维素增加液体粘度使胶浆更易操作；氧化锂在微波条件下会迅速放热，促使硫铝酸盐水泥快速固化，形成的高温区域使硅酸钠快速膨胀固化，并使物料由内向外蒸发水份；乳胶粉用于增加胶体强度，乳胶粉优选为瓦克工业乳胶粉4115N；引气剂的加入可以排除粉料和液体搅拌时会产生的微泡，引气剂优选为德国德固赛655；再加上各物料组分特定比例的协同促进，不仅实现了高强、低密度的目标，且防火、隔音效果优异，经济环保。

为了进一步提高微波改性无机胶凝材料的增强效果，硅微粉的目数为1000～1200目；硅酸钠溶液的模数为2.2-2.3M。

上述微波改性无机胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将硫铝酸盐水泥、硅微粉和工业乳胶粉混合成粉料；

2)将水、硅酸钠溶液、纤维素和氧化锂混合成液体料；

3)将引气剂加入步骤1)所得的液体料后，再加入步骤2)所得的粉料混合均匀，形成胶凝浆料。

上述方法相比于将所有物料直接混合，混合均匀性好，微泡含量更少，增强效果更强。

作为无机胶凝材料的一种应用方案，微波辐照条件下，上述微波改性无机胶凝材料与废木料复合，制备木基板材；此时，优选，微波改性无机胶凝材料的原料组分包括：硫铝酸盐水泥22～25份，水40～50份，硅微粉21～25份，硅酸钠溶液10～15份，纤维素0.3～0.8份，氧化锂0.5～1.5份，工业乳胶粉1～2份，引气剂0.1～0.2份，所述份数为质量份数；微波改性无机胶凝材料与废木料的质量比为1：(1～4)。这样能使得各物料的协同促进发挥到最佳，所得板材的强度最好。

作为无机胶凝材料的另一种应用方案，微波辐照条件下，微波改性无机胶凝材料与聚苯颗粒混合，制备保温材料；此时，优选，微波改性无机胶凝材料的原料组分包括：硫铝酸盐水泥40～50份，水30～50份，硅微粉40～50份，硅酸钠溶液10～15份，纤维素0.3～0.8份，氧化锂0.5～1.5份，工业乳胶粉1～2份，引气剂2～3份，所述份数为质量份数；聚苯颗粒与无机胶凝材料中的硫铝酸盐水泥的质量比为1：(8～10)。这样能更好地兼顾轻质高强的要求，且防火、隔音和保暖效果最佳。

作为无机胶凝材料的第三种应用方案，微波辐照条件下，微波改性无机胶凝材料与聚苯颗粒混合，制备轻质隔墙板的板芯材料；此时，优选，微波改性无机胶凝材料的原料组分包括：硫铝酸盐水泥40～50份，水30～50份，硅微粉40～50份，硅酸钠溶液10～15份，纤维素0.3～0.8份，氧化锂0.5～1.5份，工业乳胶粉1～2份，引气剂1.4～2.1份，所述份数为质量份数；聚苯颗粒与无机胶凝材料中的硫铝酸盐水泥的质量比为(0.5～0.7)：(8～10)。这样所得产品的强度最高、密度最轻，且防火、隔音。

作为无机胶凝材料的第四种应用方案，微波辐照条件下，用于制备地暖铺设基材；微波改性无机胶凝材料的原料组分包括：硫铝酸盐水泥40～50份，水30～50份，硅微粉40～50份，硅酸钠溶液10～15份，纤维素0.3～0.8份，氧化锂0.5～1.5份，工业乳胶粉1～2份，引气剂0.1～0.2份，所述份数为质量份数。这样称重能力最好、质量最轻、保温效果也最好。

为了方便使用，地暖铺设基材为带槽的水泥地砖，使用时，水泥地砖的槽内铺设地暖水管，地暖水管表面覆盖石墨材料分散加热。这种地暖基材需要强度要求比较高，因为铺在地上要能承重，同时需要保温性好，本申请微波改性无机胶凝材料能很好满足地暖基材高强、保暖的要求。

上述微波改性无机胶凝材料在应用时，优选的微波辐照的功率为20kw。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明微波改性无机胶凝材料，原料组分简单、成本低廉，无有害物质，环境友好，增强效果显著；可用于制备木质板材，不仅环保无甲醛无污染，还具有阻燃防火特性，可达到国家建材A1级防火标准，板材强度等达到或超过木质密度板、家具板、胶木板等的相关要求，具有质轻高强的特性；还可用于制备建筑保温材料、轻质水泥隔墙板板芯、地暖基材等，防火、隔音、轻质、高强、环保，且成本低廉，尤其是在微波辐照条件下，产品强度提升更加显著。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

微波改性无机胶凝材料的原料组分包括：硫铝酸盐水泥(525硫铝酸盐水泥，小野田)25份，水40份，硅微粉(1000目)25份，硅酸钠溶液(模数为2.2-2.3M，嘉善优瑞耐火材料有限公司)10份，纤维素(赫克力士EH02)0.5份，氧化锂1份，工业乳胶粉(瓦克工业乳胶粉4115N)1.5份，引气剂(德国德固赛655)0.2份，所述份数为质量份数；

微波改性无机胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将硫铝酸盐水泥、硅微粉和工业乳胶粉混合成粉料；

2)将水、硅酸钠溶液、纤维素和氧化锂混合成液体料；

3)将引气剂加入步骤1)所得的液体料后，再加入步骤2)所得的粉料混合均匀，形成胶凝浆料。

利用上述所得成胶凝浆料制备木基板材，步骤如下：

1)将步骤胶凝浆料与细木料通过压力搅拌，形成密度为1300-1400kg/m³的半干混合料；细木料为木粉和木屑等比例的混合物，木粉为100～150目，木屑长度小于2cm；压力搅拌在微波辐照下进行，其中，压力为14kg/cm²，搅拌时间为60秒，微波辐照的功率为20kw；

2)将步骤1)所得半干混合料在微波辐照下，升温至50℃，微波辐照的功率为20kw，时间为120秒，所得半干混合料的密度下降至800-1000kg/m³；

3)将步骤2)所得物料挤压成条状，得无机木料胶条；

4)将步骤3)所得无机木料胶条与粗木料(厚度小于0.5cm)均匀铺在制板模具中，在模具中铺料时，无机木料胶条层和粗木料层相间铺设、且顶层和底层均为无机木料胶条层，铺料时间为120秒，粗木料为厚度小于0.5cm的木皮或木板；

5)将15层步骤4)所得的完成布料的模具层层叠加，压制成型，压制成型时的压力为150吨，压制时间为15分钟；

6)脱除各层模具，得15块板材，在温度为20±5℃、湿度为72％的环境下，养护3天，养护时，相邻两块板材之间的间距为5cm，既得木基板材。

表1不同物料配比和不同厚度的木基板材的性能表

实施例2

微波改性无机胶凝材料的原料组分包括：硫铝酸盐水泥(525硫铝酸盐水泥，小野田)45份，水40份，硅微粉(1000目)45份，硅酸钠溶液(模数为2.2-2.3M，嘉善优瑞耐火材料有限公司)12份，纤维素(赫克力士EH02)0.6份，氧化锂1份，工业乳胶粉(瓦克工业乳胶粉4115N)1.5份，引气剂(德国德固赛655)2.5份，所述份数为质量份数；微波改性无机胶凝材料的制备参照实施例1。

将上述微波改性无机胶凝材料，在功率为20kw为微波辐照下，与聚苯颗粒(常州康耐保温建材有限公司)与微波改性无机胶凝材料搅拌20分钟，然后灌入长宽高为150×150×50cm的铁箱模具，灌满一整箱，盖上上盖板，将上盖板下压进模具内10-15CM距离，锁住上盖板，2天后打开盖板取出固化的料块，切割为3cm厚度，当然也可根据需要切割为其他厚度，得到保温板。

表2不同配比保温板的性能表