阅读说明：本技术 一种节能建筑用轻质水泥保温板及制备方法 (Light cement insulation board for energy-saving building and preparation method ) 是由 陈庆 昝航 于 2019-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种节能建筑用轻质水泥保温板及制备方法,所述水泥保温板是先将EPS发泡颗粒经偶联剂处理,然后浸润氢氧化钙饱和液,接着通入碳酸盐溶液,得到碳酸钙包覆改性的EPS发泡颗粒,再将改性EPS发泡颗粒与水、早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液、硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维搅拌均匀后倒入模板,接着经养护、脱模而制得。本发明提供的制备方法,通过在EPS发泡颗粒表面原位生成无机的包覆层,进一步形成聚合物包覆层,赋予EPS发泡颗粒易分散、易湿润等特点,提高了EPS发泡颗粒与水泥胶凝材料的粘结能力,极大改善了均匀性,制得的发泡水泥保温板具有密度小、导热系数低和抗压强度高等优点。(The invention provides a light cement insulation board for an energy-saving building and a preparation method thereof. According to the preparation method provided by the invention, the inorganic coating layer is generated in situ on the surface of the EPS foaming particles, so that the polymer coating layer is further formed, the EPS foaming particles are endowed with the characteristics of easiness in dispersion, easiness in wetting and the like, the bonding capability of the EPS foaming particles and a cement cementing material is improved, the uniformity is greatly improved, and the prepared foaming cement insulation board has the advantages of small density, low heat conductivity coefficient, high compressive strength and the like.)

一种节能建筑用轻质水泥保温板及制备方法

技术领域

本发明涉及建筑保温材料技术领域，特别是涉及一种节能建筑用轻质水泥保温板及制备方法。

背景技术

发泡水泥保温板是是由多种无机胶凝材料与改性剂、发泡剂等添加剂经搅拌系统、养护系统、切割系统等设备生产制成的一种导热系数低、保温隔热性能好、耐高温、耐老化、A1级不燃的无机保温材料，水泥发泡保温板可广泛应用于建筑外墙保温系统。发泡水泥保温板是目前墙体保温和墙体保温防火隔离带最理想的保温材料，其优点是：导热系数低，保温效果好，不燃烧，防水，与墙体粘结力强，强度高，无毒害放射物质，环保。

发泡水泥保温板中，可发性聚苯乙烯树脂（EPS）轻集料混凝土作为一种新型墙体材料而备受关注。EPS主要分为普通型、高倍型和阻燃性三种类型。经预发、熟化和模塑成型即可制得泡沫塑料制品，具有质轻、低廉、导热率低、吸水性小、电绝缘好、隔音、防潮、成型工艺简单等优点，广泛用作包装、保温、隔热和建筑装潢等方面。

EPS发泡颗粒作为轻骨料，在应用于制备混凝土轻质保温材料时，由于EPS颗粒密度过小，且与无机胶凝材料的表面性质差异较大，极性无机胶凝材料对其不润湿，在制备过程中EPS颗粒很容易上浮，EPS颗粒难以在体系中分散均匀，从而影响了材料的性能。因此，通过对EPS发泡颗粒进行改性，改善EPS发泡水泥保温板的性能，受到广泛关注。

据文献报道，赵晓艳等《EPS轻集料混凝土制备关键技术及其研究进展》（混凝土，2009，8:59-62），在混合过程中直接添加超细硅灰等无机物，以提高浆体硬化后的密实度，改善EPS颗粒与水泥浆料的界面粘结力，但EPS颗粒表面仍为疏水性，效果不好。还有文献张铁蓉等的《提高聚苯乙烯轻集料混凝土多相复合材料界面粘结性能的研究》（河北建筑工程学院学报，2005.23（1）:54-57）提出采用PVA乳液对EPS颗粒进行改性，使EPS颗粒表面由疏水性变为亲水性，以改善其与砂浆的结合性能，但因颗粒容重小，和易性仍得不到很好改善。

为了缩小水泥保温板中EPS发泡颗粒与无机胶凝材料的差异，改善EPS发泡颗粒的表面湿润性，有必要提出一种新型的含改性EPS发泡颗粒的水泥保温板，进而降低EPS水泥保温板的密度和导热系数，提高抗压强度等力学性能。

发明内容

针对目前制备混凝土轻质保温材料时，存在EPS颗粒密度过小，且与无机胶凝材料的表面性质差异较大，分散不均匀，影响抗压强度的缺陷，本发明提出一种节能建筑用轻质水泥保温板及制备方法，从而制备出的发泡水泥保温板均匀性好，具有密度小、导热系数低和抗压强度高等优点。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种节能建筑用轻质水泥保温板，所述水泥保温板是先将EPS发泡颗粒经偶联剂处理，然后浸润氢氧化钙饱和液，接着过碳酸盐溶液，得到碳酸钙包覆改性的EPS发泡颗粒，再将改性EPS发泡颗粒与水、早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液、硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维搅拌均匀后倒入模板，接着经养护、脱模而制得。

优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、硅烷偶联剂KH792、硅烷偶联剂DL602中的一种或两种以上的组合；

优选的，所述早强剂为氯化钙、氯化钠、氯化铝中的一种或两种以上的组合；

优选的，所述减水剂为萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂、聚羧酸高性能减水剂中的一种或两种以上的组合；

优选的，所述分散剂为木质素系分散剂、多元醇系分散剂、葡萄糖系分散剂、多羧酸系分散剂中的一种或两种以上的组合。

优选的，所述碳酸盐溶液为质量浓度为20的碳酸铵溶液。

优选的，所述聚合物乳液为质量浓度为10%的丙烯酸乳液。

优选的，所述纤维为聚丙烯纤维、木质纤维中的一种或两种的组合。

本发明还提供了一种节能建筑用轻质水泥保温板的制备方法，具体制备方法如下：

（1）将粒径为1-5mm的EPS发泡颗粒与偶联剂充分混合搅拌，使得EPS发泡颗粒表面被完全润湿，然后捞出加入反应釜中与氢氧化钙饱和液混合，接着将反应釜内加压至1-2MPa，使得氢氧化钙饱和液充分湿润EPS发泡颗粒表面，压力维持30-50min后停止加压，过碳酸盐溶液，使EPS发泡颗粒表面的氢氧化钙转化为包覆在发泡颗粒表面的碳酸钙，出料，得到改性EPS发泡颗粒；

（2）先将水与早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液混合搅拌均匀，然后加入硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维，经充分搅拌形成均匀浆体，接着加入改性EPS发泡颗粒，再低速搅拌均匀，倒入模板，接着经养护、脱模，即得节能建筑用轻质水泥保温板。

优选的，步骤（2）中所述水泥保温板制备中，水、早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液、硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维、改性EPS发泡颗粒的质量比例为100:1-1.5:0.8-2:1-2:3-5:90-110:20-30:5-10:15-25。

优选的，步骤（2）中所述低速搅拌的转速为10-20rpm，搅拌2-4min。

通过对EPS发泡颗粒表面利用偶联剂进行浸润处理，改善了EPS发泡颗粒的界面性能，然后利用加压使得氢氧化钙饱和液更好地覆于偶联剂处理的EPS发泡颗粒表面，接着与碳酸盐溶液进行反应，在EPS发泡颗粒表面原位生成无机的包覆层，得到的碳酸钙包覆层增大了EPS发泡颗粒与水泥的相容分散性。

进一步的，将改性EPS发泡颗粒加入含有聚合物乳液的水泥保温板浆料中，聚合物乳液进一步包覆于改性EPS发泡颗粒表面，进一步显著改善EPS颗粒与水泥的界面性能，使得无机化改性的EPS发泡颗粒进行实现亲水改性，解决了胶凝材料与EPS颗粒亲和性不够的问题，提高了EPS颗粒与水泥胶凝材料之间的粘结能力，进而显著改善浆料的粘聚性和和易性，得到均匀的EPS集料水泥保温板。

现有的EPS集料水泥保温材料时，存在EPS颗粒密度过小，且与无机胶凝材料的表面性质差异较大，分散不均匀，影响抗压强度的缺点，限制了其应用。鉴于此，本发明提出一种节能建筑用轻质水泥保温板及制备方法，选择EPS发泡颗粒和偶联剂混合搅拌，EPS发泡颗粒表面被完全润湿后捞出，加入反应釜中与氢氧化钙饱和液混合，加压使得氢氧化钙饱和液充分湿润EPS发泡颗粒表面，然后停止加压，过碳酸盐溶液，使氢氧化钙转化为包覆在发泡颗粒表面的碳酸钙，得到改性EPS发泡颗粒；将水与早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液混合搅拌，再加入硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维经搅拌成均匀浆体，再加入所制备的改性EPS发泡颗粒混合，经低速搅拌均匀，倒入模板，经过养护、脱模后得到泡孔均匀的水泥保温板。本发明提供的制备方法，通过在EPS发泡颗粒表面原位生成无机的包覆层，进一步形成聚合物包覆层，赋予EPS发泡颗粒易分散、易湿润等特点，提高了EPS发泡颗粒与水泥胶凝材料的粘结能力，极大改善了均匀性，制得的发泡水泥保温板具有密度小、导热系数低和抗压强度高等优点。

本发明提出一种节能建筑用轻质水泥保温板及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

1、本发明通过在EPS发泡颗粒表面原位生成无机的包覆层，碳酸钙包覆层使得EPS发泡颗粒与无机胶凝材料的分散性和结合性提升。

2、本发明通过聚合物乳液在改性EPS颗粒表面形成聚合物包覆层，提高了亲水性，赋予EPS发泡颗粒易分散、易湿润等特点，从而与水泥胶凝材料之间的粘结能力提高，极大改善了均匀性。

3、本发明制备方法简单，制得的发泡水泥保温板具有密度小、导热系数低和抗压强度高等优点。

附图说明

图1：实施例1得到的保温板中泡沫颗粒的分布照片。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

（1）将EPS发泡颗粒与偶联剂充分混合搅拌，使得EPS发泡颗粒表面被完全润湿，然后捞出加入反应釜中与氢氧化钙饱和液混合，接着将反应釜内加压至1.6MPa，使得氢氧化钙饱和液充分湿润EPS发泡颗粒表面，压力维持38min后停止加压，在过碳酸盐溶液，使EPS发泡颗粒表面的氢氧化钙转化为包覆在发泡颗粒表面的碳酸钙，出料，得到改性EPS发泡颗粒；偶联剂为硅烷偶联剂KH550；碳酸盐溶液为质量浓度为20%的碳酸铵溶液；

（2）先将水与早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液混合搅拌均匀，然后加入硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维，经充分搅拌形成均匀浆体，接着加入改性EPS发泡颗粒，再低速搅拌均匀，倒入模板，接着经养护、脱模，即得节能建筑用轻质水泥保温板；早强剂为氯化钙；减水剂为萘系高效减水剂；分散剂为木质素系分散剂；聚合物乳液为丙烯酸乳液；纤维为聚丙烯纤维；水泥保温板制备中，水、早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液、硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维、改性EPS发泡颗粒的质量比例为100:1.3:1.5:1.6:4.5:108:26:7:19；低速搅拌的转速为16rpm，搅拌3min。

测试方法：

将本实施例制备获得的水泥保温板进行性能测试，首先采用电子显微镜观察水泥保温板切面泡沫的分散分布情况，如附图1所示，泡沫颗粒均匀分布在板材中。

然后参照JG158-2004标准测试水泥保温板的密度，得到结果如表1所示；

将本实施例制备获得的水泥保温板进行热工试验，参照GB/T 10294-2008标准，将本实施例的水泥保温板制成标准试件，标准条件下养护后烘干，使用CD-DR3030型导热系数测定仪测试水泥保温板的导热系数，得到结果如表1所示；

将本实施例制备获得的水泥保温板进行力学性能测试，参照GB/T 5486.2-2001与JG158-2004标准进行测试，将本实施例的水泥保温板制成标准试件，使用微机控制的电液伺服压力试验机进行加载，测试抗压强度，得到结果如表1所示。

对比例1

对比例1与实施例1相比，未对EPS发泡颗粒包覆碳酸钙处理，制得的水泥保温板采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。

实施例2

（1）将EPS发泡颗粒与偶联剂充分混合搅拌，使得EPS发泡颗粒表面被完全润湿，然后捞出加入反应釜中与氢氧化钙饱和液混合，接着将反应釜内加压至1MPa，使得氢氧化钙饱和液充分湿润EPS发泡颗粒表面，压力维持30min后停止加压，过碳酸盐溶液，使EPS发泡颗粒表面的氢氧化钙转化为包覆在发泡颗粒表面的碳酸钙，出料，得到改性EPS发泡颗粒；偶联剂为硅烷偶联剂KH560；碳酸盐溶液为质量浓度为20%的碳酸铵溶液；

（2）先将水与早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液混合搅拌均匀，然后加入硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维，经充分搅拌形成均匀浆体，接着加入改性EPS发泡颗粒，再低速搅拌均匀，倒入模板，接着经养护、脱模，即得节能建筑用轻质水泥保温板；早强剂为氯化钠；减水剂为脂肪族高效减水剂；分散剂为多元醇系分散剂；聚合物乳液为丙烯酸乳液；纤维为聚丙烯纤维；水泥保温板制备中，水、早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液、硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维、改性EPS发泡颗粒的质量比例为100:1:0.8:1:3:90:20:5:15；低速搅拌的转速为10rpm，搅拌4min。

采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。

实施例3

（1）将EPS发泡颗粒与偶联剂充分混合搅拌，使得EPS发泡颗粒表面被完全润湿，然后捞出加入反应釜中与氢氧化钙饱和液混合，接着将反应釜内加压至2MPa，使得氢氧化钙饱和液充分湿润EPS发泡颗粒表面，压力维持50min后停止加压，过碳酸盐溶液，反应60min，使EPS发泡颗粒表面的氢氧化钙转化为包覆在发泡颗粒表面的碳酸钙，出料，得到改性EPS发泡颗粒；偶联剂为硅烷偶联剂KH570；碳酸盐溶液为质量浓度为20%的碳酸铵溶液；

（2）先将水与早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液混合搅拌均匀，然后加入硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维，经充分搅拌形成均匀浆体，接着加入改性EPS发泡颗粒，再低速搅拌均匀，倒入模板，接着经养护、脱模，即得节能建筑用轻质水泥保温板；早强剂为氯化铝；减水剂为氨基高效减水剂；分散剂为葡萄糖系分散剂；聚合物乳液为丙烯酸乳液；纤维为聚丙烯纤维；水泥保温板制备中，水、早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液、硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维、改性EPS发泡颗粒的质量比例为100: 1.5: 2: 2: 5: 110: 30: 10: 25；低速搅拌的转速为20rpm，搅拌2min。

采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。

实施例4

（1）将EPS发泡颗粒与偶联剂充分混合搅拌，使得EPS发泡颗粒表面被完全润湿，然后捞出加入反应釜中与氢氧化钙饱和液混合，接着将反应釜内加压至1.5MPa，使得氢氧化钙饱和液充分湿润EPS发泡颗粒表面，压力维持40min后停止加压，在通过碳酸盐溶液，捞出，使EPS发泡颗粒表面的氢氧化钙转化为包覆在发泡颗粒表面的碳酸钙，出料，得到改性EPS发泡颗粒；偶联剂为硅烷偶联剂KH792；碳酸盐溶液为质量浓度为20%的碳酸铵溶液；

（2）先将水与早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液混合搅拌均匀，然后加入硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维，经充分搅拌形成均匀浆体，接着加入改性EPS发泡颗粒，再低速搅拌均匀，倒入模板，接着经养护、脱模，即得节能建筑用轻质水泥保温板；早强剂为氯化钙；减水剂为聚羧酸高性能减水剂；分散剂为多羧酸系分散剂；聚合物乳液为丙烯酸乳液；纤维为聚丙烯纤维；水泥保温板制备中，水、早强剂、减水剂、分散剂、聚合物乳液、硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维、改性EPS发泡颗粒的质量比例为100:1.2:1.6:1.5:4:100:25:8:20；低速搅拌的转速为15rpm，搅拌3min。

采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。

表1：