专利名称：一种生态保温隔热吸声板材及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种保温隔热吸声板材，尤其涉及一种生态保温隔热吸声板材及其制备方法。
背景技术：
为实现建筑节能降耗，我国目前采取的策略主要是对建筑物维护结构进行处理以降低墙体和屋面的传热系数，具体途径是在建筑物维护结构中增加铺设保温隔热材料。现有技术主要采用以聚苯乙烯粒料或聚氨酯粒料为主要材料制成的聚苯板保温系统和聚氨酯保温系统，其热传导系数可分别达到0.045W/m2.K和0.026W/m2.K。具有较低的热传导系数，用在建筑物维护结构中可提高保温隔热效果。但是现有聚苯板保温系统和聚氨酯保温系统用于建筑物维护结构存在以下缺陷一、无论是聚苯板和聚氨酯，其合成的原料都是从作为主要能源资源的石油中提取的。制备它们需要耗费大量储量有限且不可再生的能源资源-石油；二、建筑物维护结构的主体材料是无机硅酸盐系统，而以聚苯板和聚氨酯为代表的保温系统其主要材料是有机高分子系统，将保温材料铺设到建筑物材料上，二者不易结合紧密，影响其使用寿命和保温效果；三、聚苯板保温系统和聚氨酯保温系统有木纤维质和木材的气味，容易受到以白蚁为代表的生物的侵蚀，进一步降低其使用寿命；四、聚苯板保温系统和聚氨酯保温系统中的聚苯乙烯或聚氨酯材料易于燃烧，导致火灾、不安全。
发明内容
本发明的目的就是提供一种生态保温隔热吸声板材，该板材隔热、吸声效果好，使用寿命长、生产成本低，生态环保、节约资源。
本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是一种生态保温隔热吸声板材，含有的主要成份及其重量配比为无机胶凝材料10-95份，轻质骨料5-90份，纤维0.1-10份，引气剂1-20份，表面活性剂0.1-10份；增韧材料0.1-10份，该增韧材料为纳米级的乳胶粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸的一种或一种以上的混合物；水60-300份。
与现有技术相比本发明的板材的有益效果是一、轻质骨料也即高炉矿渣、粉煤灰、冷凝硅粉、分子筛、活性氧化铝、浮石或硅藻土中的一种或一种以上的混合物。采用轻质骨料作为板材的主要材料既避免了现有技术中主要原材料必须消耗石油资源的问题，明显降低材料成本；同时轻质骨料可有效降低板材的自重，防火阻燃性能好。二、高炉矿渣、烟气粉尘和冷凝硅粉是火力发电或铁合金冶炼等行业在燃烧过程中产生的固体废物。本发明选这些轻质骨料，有效地解决了火力发电或铁合金冶炼等行业的固体废弃物对环境的破坏与污染，有利于环保，符合产业发展方向。三、组分中起凝固硬化作用的无机胶凝材料即水泥、水玻璃、石膏、生石灰，在板材中的最终生成物是无机硅酸盐，由其构成的板材与主体成分同是硅酸盐的无机建筑物维护结构之间粘结容易，利用普通粘结材料即可牢固粘结，保温效果好，施工简单，成本低，使用寿命长。四、组份中的纤维作为增强材料，能有效增加板材的拉伸强度；纳米级的乳胶粉或聚乙烯醇或聚丙烯酸作为增韧材料能有效增加板材的韧性，使得本发明的板材的综合力学性能得到提高。五、本发明的板材不具有木材的气味，不易受到白蚁等生物的侵蚀，使用寿命长。
上述的纤维是玻璃纤维、氧化锌晶须、硅酸钙晶须、聚芳酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚甲醛纤维或聚苯撑苯并双噻唑纤维中的一种。这些纤维的成本低且强度高，增强板材结构强度的效果好。
上述的引气剂是电石、铝粉、双氧水中的一种或一种以上的混合物。三种引气剂使用广泛、成本低，引气效果好。能使板材形成多而小的气孔，增强保温、吸声效果。
本发明的第二个目的是提供一种制备上述生态保温隔热吸声板材的方法。该方法操作简单，能耗低。
本发明实现上述第二个发明目的所采用的技术方案是一种制备权利要求1的所述的生态保温隔热吸声板材的方法，由以下步骤组成a、称取所述份数的纤维、增韧材料和表面活性剂溶解在水中形成聚合物乳液；b、另称取所述份数的无机胶凝材料、轻质骨料、纤维，置入搅拌器中混合均匀，得干粉混合料；c、将b步的干粉混合料加入到a步的聚合物乳液中，搅拌、分散，得到浆料；d、将所述份数的引气剂加入到c步的浆料中，搅拌、分散均匀后，灌入膜腔中，完全干燥后，切割后即可。
本发明的方法在d步的浆料中，由于各组分具有流动性，在分子间相互作用力下，各组分有选择性地聚集。由于引气剂产生的气体逐渐增多和无机胶凝材料的不断凝固硬化在开始阶段，引气剂产生的气体其压力大于无机胶凝材料的耐受压力，气孔逐渐增多、增大；随着时间的延长，无机胶凝材料逐渐凝固硬化，其能够承受的压力逐渐增加，气孔产生、变大的速度减缓；最后，当无机胶凝材料凝固硬化到其耐受压力与引气剂产生的气体压力相当时，气孔不再增多、增大，直到无机胶凝材料完全凝固硬化。
与现有技术相比，本发明方法的有益效果是纳米级的增韧材料在表面活性剂的作用下分散、形成纳米级的增韧材料乳液。该乳液与干粉混合料混合后，干粉混合料在形成的浆料中也产生出众多的纳米材料。由于纳米材料具有高比表面，量子效应和隧道效应等特性，使得混合后的浆料比常规浆料具有更好的流动性，各组分在分子间作用力的作用下，通过无机胶凝材料的不断凝固硬化，实现原位自组装；在原位自组装的过程中，引气剂产生气体并形成气孔，使得成型后的板材具备大量的微小气孔，增强了保温、吸声性能。同时纳米材料具有的高反应活性使得引发过程基本不需要外界提供能量，再加之主体反映本身是一个放热反应，因此制备过程是在常温常压下实现，整个制备能耗低，无废气、废水、废渣排放。
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。
具体实施例方式
实施例1～34本发明的实施例均由以下步骤组成a、称取下表所列份数的纤维、增韧材料和表面活性剂溶解在水中形成聚合物乳液；b、另称取下表所列份数的无机胶凝材料、轻质骨料、纤维，置入搅拌器中混合均匀，得干粉混合料；c、将b步的干粉混合料加入到a步的聚合物乳液中，搅拌、分散，得到浆料；d、将下表所列份数的引气剂加入到c步的浆料中，搅拌、分散均匀后，灌入膜腔中，完全干燥后，切割后即可。
各实施制得板材的热传导率测试结果，见表中最后一列。该测试结果表明，本发明的板材的保温隔热效果好。
实施例1-34各组分选用的具体材料名称及重量份数和热传导率测试结果表
本发明中的无机凝胶材料为现有的任意一种无机凝胶材料，即水玻璃、复合水玻璃、水泥、石膏或生石灰中的一种或一种以上的混合物。轻质骨料也为现有的任意一种轻质骨料，即高炉矿渣、粉煤灰、冷凝硅粉、分子筛、活性氧化铝、浮石或硅藻土中的一种或一种以上的混合物。表面活性剂也是现有的任意一种表面活性剂如最常见的肥皂、洗衣粉。
本发明在实施时可根据设计要求，将多孔状结构的轻质块体材料切割成所需尺寸，即可获得可工程应用的保温隔热吸声板。本发明的生态保温隔热吸声板除可用作建筑维护结构的保温、隔热、吸声板材外，还可以用作能源、环境、宇航和交通、生物与农业等各种领域的保温、隔热、吸声板材。
权利要求
1.一种生态保温隔热吸声板材，含有的主要成份及其重量配比为无机胶凝材料10-95份，轻质骨料5-90份，纤维0.1-10份，引气剂1-20份，表面活性剂0.1-10份；增韧材料0.1-10份，该增韧材料为纳米级的乳胶粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸的一种或一种以上的混合物；水60-300份。
2.如权利要求1所述的一种生态保温隔热吸声板材，其特征在于所述的纤维是玻璃纤维、氧化锌晶须、硅酸钙晶须、聚芳酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚甲醛纤维或聚苯撑苯并双噻唑纤维中的一种。
3.如权利要求1所述的一种生态保温隔热吸声板材，其特征在于所述的引气剂是电石、铝粉、双氧水中的一种或一种以上的混合物。
4.一种制备权利要求1所述的生态保温隔热吸声板材的方法，由以下步骤组成a、称取所述份数的纤维、增韧材料和表面活性剂溶解在水中形成聚合物乳液；b、另称取所述份数的无机胶凝材料、轻质骨料、纤维，置入搅拌器中混合均匀，得干粉混合料；c、将b步的干粉混合料加入到a步的聚合物乳液中，搅拌、分散，得到浆料；d、将所述份数的引气剂加入到c步的浆料中，搅拌、分散均匀后，灌入膜腔中，完全干燥后，切割后即可。
全文摘要
本发明公开了一种生态保温隔热吸声板材及其制备方法，它含有的主要成份及其重量配比为无机胶凝材料10－95份，轻质骨料5－90份，纤维0.1－10份，引气剂1－20份，表面活性剂0.1－10份；增韧材料0.1－10份，该增韧材料为纳米级的乳胶粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸的一种或一种以上的混合物；水60－300份。该种保温隔热吸声板材隔热、吸声效果好，使用寿命长、生产成本低，生态环保、节约资源。
文档编号C04B16/04GK101050085SQ20071004878
公开日2007年10月10日 申请日期2007年4月2日 优先权日2007年4月2日
发明者楚珑晟, 易锦, 吕旺春, 吴国峰, 常笑蕾 申请人:西南交通大学