[0001]
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种建筑用保温隔热材料及其制备方法。
背景技术：
[0002]
随着全球性能源、资源短缺和环境污染等问题日趋深刻化，省能省资源已经成为全球经济发展的必经之路。在不断增大的总能耗中，建筑能耗占比较大，因此，建筑节能问题引起了人们的广泛关注，如何减少建筑物耗能是当前业界亟待解决的问题。
[0003]
实现建筑节能的一个有效方法就是采用保温隔热材料与制品。目前建筑保温材料主要有无机类和有机类，无机保温材料是一种用于建筑物内外墙粉刷的保温节能材料，主要有空玻化微珠，膨胀珍珠岩，闭孔珍珠岩，岩棉，发泡混凝土等，具有防火防冻、耐老化以及低廉的价格等特点，但保温热效率差。有机保温材料主要是发泡塑料，主要产品为聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡棉和聚氨酯泡沫塑料，主要缺点是易燃、易滴熔，燃烧烟雾大、毒性大，燃烧能产生氰化氢气体，一旦发生火灾对人体毒害性极大，且保温效果不好等缺点。
[0004]
例如，申请号为为201410491659.1的中国发明专利公开了一种防渗保温材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：黄砂土55-80份、膨胀珍珠岩30-50份、灰钙粉28-40份、疏水性树脂15-28份、石英砂10-25份、硬脂酸8-16份、甲酸钠5-20份、工业合成纤维8-16份、无机固化剂5-8份、填料8-15份、水16-32份。该发明提供的防渗保温材料适用于各类建筑墙面、屋顶的防渗水、隔音和高效保温节能。然而，这种保温材料主要成分之间的间隙过大，由于无机固化剂与膨胀珍珠岩之间的硬度差距较大，因此导致粘接效果降低，而且保温效果也不理想；并且强度也有待进一步提高，容易出现开裂等情况。
[0005]
本领域仍需一种保温隔热效果显著，抗渗防水效果好，机械力学性能和性能稳定性佳，使用寿命长，对环境影响小的建筑用保温隔热材料。
技术实现要素：
[0006]
本发明的发明目的是提供一种保温隔热效果显著，抗渗防水效果和综合性能好，机械力学性能和性能稳定性佳，使用寿命长，对环境影响小的建筑用保温隔热材料。同时，本发明还提供了一种所述保温隔热材料的制备方法，该制备方法简单易行，操作控制方便，原料来源广泛，对设备依赖性低，生产效率高，适合连续规模化生产。
[0007]
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种建筑用保温隔热材料，其特征在于，是由如下重量份的各原料制成：稀土氧化物空心微球5-10份、中空纳米碳球1-3份、水泥15-20份、珍珠岩粉5-10份、河砂30-40份、坡缕石3-6份、火山灰5-8份、玻璃纤维粉3-5份、含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯) 3-5份、硅酸钠1-3份、偶联剂1-2份、发泡剂1-2份、引发剂0.1-0.3份。
[0008]
本发明的一个实施例中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
[0009]
本发明的一个实施例中，所述发泡剂为十二烷基二甲基氧化胺、n-十二烷基乙醇胺、双氧水、松香皂中的一种或几种。
[0010]
本发明的一个实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。
[0011]
本发明的一个实施例中，所述含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)的制备方法，包括如下步骤：将环氧端基超支化聚(胺-酯)、3-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸、碱性催化剂加入到有机溶剂中，在70-80℃下搅拌反应6-8小时，后向其中加入三氟氯菊酸，在30-50℃下继续搅拌反应4-6小时，反应结束后，旋蒸除去溶剂，将粗产品加入水中形成溶液，将得到的溶液加入到透析袋中在去离子水中透析15-20小时，后旋蒸除去透析袋内溶液中的水，得到含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)。
[0012]
本发明的一个实施例中，所述环氧端基超支化聚(胺-酯)、3-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸、碱性催化剂、有机溶剂、三氟氯菊酸的质量比为1:(0.2-0.4):(0.3-0.5):(4-8):(0.1-0.3)。
[0013]
本发明的一个实施例中，所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种；所述有机溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
[0014]
优选的，所述玻璃纤维粉的单丝直径是10-13μm，长度为0.08-0.16mm。
[0015]
优选的，所述火山灰的粒径为1000-1200目；所述坡缕石的粒径为800-1000目；所述珍珠岩粉的粒径为600-800目；所述河砂的细度模数为1-3mm。
[0016]
优选的，所述水泥为普通42.5#硅酸盐水泥。
[0017]
优选的，所述稀土氧化物空心微球为按照申请号为201710804343.7的中国发明专利具体实施例中有关稀土氧化物空心微球的制备方法制备得到的稀土氧化物空心微球。
[0018]
优选的，所述中空纳米碳球为按照申请号为201810249976.0的中国发明专利具体实施例1中有关中空纳米碳球的制备方法制备得到的中空纳米碳球。
[0019]
本发明的另一个目的，在于提供一种所述建筑用保温隔热材料的制备方法，其特征在于，包括：按重量份将各原料加入到搅拌机中混合均匀得到混合料，然后将混合料装入球磨罐，球磨处理3-6小时得到混合粉料，后向混合粉料中加入与其质量相等质量的水，搅拌均匀，得到浆料，接着将浆料注入模具中，将模具和混合浆料置于养护炉中，养护完成后自然冷却、脱模，按要求切割成需要的尺寸，得到建筑用保温隔热材料。
[0020]
本发明提供的一种建筑用保温隔热材料的制备方法，该制备方法简单易行，操作控制方便，原料来源广泛，对设备依赖性低，生产效率高，适合连续规模化生产。
[0021]
本发明提供的一种建筑用保温隔热材料，克服了现有的无机保温材料保温热效率差，有机保温材料易燃、易滴熔，燃烧烟雾大、毒性大，燃烧能产生氰化氢气体，一旦发生火灾对人体毒害性极大，且保温效果不好等缺陷，通过各原料协同作用，使得制成的保温隔热材料保温隔热效果显著，抗渗防水效果和综合性能好，机械力学性能和性能稳定性佳，使用寿命长，对环境影响小。
[0022]
本发明提供的一种建筑用保温隔热材料，添加的稀土氧化物空心微球和中空纳米碳球，结合了阻隔性隔热、热反射和辐射多种原理的保温隔热，使得制成的材料保温隔热效果更佳，且这些隔热功能成分均为超轻的无机材料，性能稳定粘接牢靠，界面拉毛均匀，涂
抹干燥后与墙体形成致密性接触，无冷桥热桥产生，不与墙体发生化学反应，强度高，且不变形、不开裂、不空鼓、不脱落，冬季不结霜，夏季不反潮；纳米结构的弹球不仅可以热反射隔热保温，还起到抗渗增强效果；稀土氧化物还能够催化材料含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯) 组分与墙体表面碱性环境下发生沉淀反应，有效降低了泛碱现象的发生。
[0023]
本发明提供的一种建筑用保温隔热材料，通过水泥、坡缕石、含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、硅酸钠这些粘性成分协同作用，能有效增强各组分时间的相容性及与基材的附着力，使得形成的材料形成有机统一整体，结构更紧凑，综合性能更佳，性能稳定性更好。
[0024]
本发明提供的一种建筑用保温隔热材料，珍珠岩粉、火山灰和玻璃纤维粉协同作用，不仅能增强材料的强度，还能起到防水抗渗作用。含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯) 由于分子链上引入含氟基团，与分子链上的其它基团协同作用能改善材料的耐候性和阻燃性，在其上引入磺酸基团，分子链上的其它基团协同作用能起到引气、减水作用；引入双键，在引发剂的作用下形成三维网络结构，能有效改善综合性能和保温隔热效果；各组分均以化学键连接形成含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)，不仅使得其具有多种功能，还使得其性能稳定性更佳，使得材料使用寿命更长。
具体实施方式
[0025]
下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
[0026]
一种建筑用保温隔热材料，其特征在于，是由如下重量份的各原料制成：稀土氧化物空心微球5-10份、中空纳米碳球1-3份、水泥15-20份、珍珠岩粉5-10份、河砂30-40份、坡缕石3-6份、火山灰5-8份、玻璃纤维粉3-5份、含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯) 3-5份、硅酸钠1-3份、偶联剂1-2份、发泡剂1-2份、引发剂0.1-0.3份。
[0027]
本发明的一个实施例中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
[0028]
本发明的一个实施例中，所述发泡剂为十二烷基二甲基氧化胺、n-十二烷基乙醇胺、双氧水、松香皂中的一种或几种。
[0029]
本发明的一个实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。
[0030]
本发明的一个实施例中，所述含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)的制备方法，包括如下步骤：将环氧端基超支化聚(胺-酯)、3-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸、碱性催化剂加入到有机溶剂中，在70-80℃下搅拌反应6-8小时，后向其中加入三氟氯菊酸，在30-50℃下继续搅拌反应4-6小时，反应结束后，旋蒸除去溶剂，将粗产品加入水中形成溶液，将得到的溶液加入到透析袋中在去离子水中透析15-20小时，后旋蒸除去透析袋内溶液中的水，得到含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)。
[0031]
本发明的一个实施例中，所述环氧端基超支化聚(胺-酯)、3-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸、碱性催化剂、有机溶剂、三氟氯菊酸的质量比为1:(0.2-0.4):(0.3-0.5):(4-8):(0.1-0.3)。
[0032]
本发明的一个实施例中，所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾
中的至少一种；所述有机溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
[0033]
所述玻璃纤维粉的单丝直径是10-13μm，长度为0.08-0.16mm。
[0034]
所述火山灰的粒径为1000-1200目；所述坡缕石的粒径为800-1000目；所述珍珠岩粉的粒径为600-800目；所述河砂的细度模数为1-3mm。
[0035]
所述水泥为普通42.5#硅酸盐水泥。
[0036]
所述稀土氧化物空心微球为按照申请号为201710804343.7的中国发明专利具体实施例中有关稀土氧化物空心微球的制备方法制备得到的稀土氧化物空心微球。
[0037]
所述中空纳米碳球为按照申请号为201810249976.0的中国发明专利具体实施例1中有关中空纳米碳球的制备方法制备得到的中空纳米碳球。
[0038]
本发明的另一个目的，在于提供一种所述建筑用保温隔热材料的制备方法，其特征在于，包括：按重量份将各原料加入到搅拌机中混合均匀得到混合料，然后将混合料装入球磨罐，球磨处理3-6小时得到混合粉料，后向混合粉料中加入与其质量相等质量的水，搅拌均匀，得到浆料，接着将浆料注入模具中，将模具和混合浆料置于养护炉中，养护完成后自然冷却、脱模，按要求切割成需要的尺寸，得到建筑用保温隔热材料。
[0039]
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：（1）本发明提供的一种建筑用保温隔热材料的制备方法，该制备方法简单易行（2）操作控制方便，原料来源广泛，对设备依赖性低，生产效率高，适合连续规模化生产。本发明提供的一种建筑用保温隔热材料，克服了现有的无机保温材料保温热效率差，有机保温材料易燃、易滴熔，燃烧烟雾大、毒性大，燃烧能产生氰化氢气体，一旦发生火灾对人体毒害性极大，且保温效果不好等缺陷，通过各原料协同作用，使得制成的保温隔热材料保温隔热效果显著，抗渗防水效果和综合性能好，机械力学性能和性能稳定性佳，使用寿命长，对环境影响小。
[0040]
（3）本发明提供的一种建筑用保温隔热材料，添加的稀土氧化物空心微球和中空纳米碳球，结合了阻隔性隔热、热反射和辐射多种原理的保温隔热，使得制成的材料保温隔热效果更佳，且这些隔热功能成分均为超轻的无机材料，性能稳定粘接牢靠，界面拉毛均匀，涂抹干燥后与墙体形成致密性接触，无冷桥热桥产生，不与墙体发生化学反应，强度高，且不变形、不开裂、不空鼓、不脱落，冬季不结霜，夏季不反潮；纳米结构的弹球不仅可以热反射隔热保温，还起到抗渗增强效果；稀土氧化物还能够催化材料含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯) 组分与墙体表面碱性环境下发生沉淀反应，有效降低了泛碱现象的发生。
[0041]
（4）本发明提供的一种建筑用保温隔热材料，通过水泥、坡缕石、含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、硅酸钠这些粘性成分协同作用，能有效增强各组分时间的相容性及与基材的附着力，使得形成的材料形成有机统一整体，结构更紧凑，综合性能更佳，性能稳定性更好。
[0042]
（5）本发明提供的一种建筑用保温隔热材料，珍珠岩粉、火山灰和玻璃纤维粉协同作用，不仅能增强材料的强度，还能起到防水抗渗作用。含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯) 由于分子链上引入含氟基团，与分子链上的其它基团协同作用能改善材料的耐候性和阻燃性，在其上引入磺酸基团，分子链上的其它基团协同作用能起到引气、减水
作用；引入双键，在引发剂的作用下形成三维网络结构，能有效改善综合性能和保温隔热效果；各组分均以化学键连接形成含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)，不仅使得其具有多种功能，还使得其性能稳定性更佳，使得材料使用寿命更长。
[0043]
实施例1实施例1提供一种建筑用保温隔热材料，其特征在于，是由如下重量份的各原料制成：稀土氧化物空心微球5份、中空纳米碳球1份、水泥15份、珍珠岩粉5份、河砂30份、坡缕石3份、火山灰5份、玻璃纤维粉3份、含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯) 3份、硅酸钠1份、偶联剂1份、发泡剂1份、引发剂0.1份。
[0044]
所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述发泡剂为十二烷基二甲基氧化胺；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
[0045]
所述含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)的制备方法，包括如下步骤：将环氧端基超支化聚(胺-酯)、3-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸、碱性催化剂加入到有机溶剂中，在70℃下搅拌反应6小时，后向其中加入三氟氯菊酸，在30℃下继续搅拌反应4小时，反应结束后，旋蒸除去溶剂，将粗产品加入水中形成溶液，将得到的溶液加入到透析袋中在去离子水中透析15小时，后旋蒸除去透析袋内溶液中的水，得到含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)；所述环氧端基超支化聚(胺-酯)、3-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸、碱性催化剂、有机溶剂、三氟氯菊酸的质量比为1:0.2:0.3:4:0.1；所述碱性催化剂为氢氧化钠；所述有机溶剂为二甲亚砜。
[0046]
所述玻璃纤维粉的单丝直径是10μm，长度为0.08mm；所述火山灰的粒径为1000目；所述坡缕石的粒径为800目；所述珍珠岩粉的粒径为600目；所述河砂的细度模数为1mm；所述水泥为普通42.5#硅酸盐水泥。
[0047]
一种所述建筑用保温隔热材料的制备方法，其特征在于，包括：按重量份将各原料加入到搅拌机中混合均匀得到混合料，然后将混合料装入球磨罐，球磨处理3小时得到混合粉料，后向混合粉料中加入与其质量相等质量的水，搅拌均匀，得到浆料，接着将浆料注入模具中，将模具和混合浆料置于养护炉中，养护完成后自然冷却、脱模，按要求切割成需要的尺寸，得到建筑用保温隔热材料。
[0048]
实施例2实施例2提供一种建筑用保温隔热材料，是由如下重量份的各原料制成：稀土氧化物空心微球6份、中空纳米碳球1.5份、水泥17份、珍珠岩粉6份、河砂33份、坡缕石4份、火山灰6份、玻璃纤维粉3.5份、含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯) 3.5份、硅酸钠1.5份、偶联剂1.2份、发泡剂1.2份、引发剂0.15份；所述环氧端基超支化聚(胺-酯)、3-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸、碱性催化剂、有机溶剂、三氟氯菊酸的质量比为1:0.25:0.35:5:0.15。
[0049]
实施例3实施例3提供一种建筑用保温隔热材料，是由如下重量份的各原料制成：稀土氧化物空心微球7份、中空纳米碳球2份、水泥17份、珍珠岩粉8份、河砂35份、坡缕石4.5份、火山灰6.5份、玻璃纤维粉4份、含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯) 4份、硅酸钠2份、偶联剂1.5份、发泡剂1.5份、引发剂0.2份；所述环氧端基超支化聚(胺-酯)、3-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸、碱性催化剂、有机溶剂、三氟氯菊酸的质量比为1:0.3:0.4:6:0.2。
[0050]
实施例4实施例4提供一种建筑用保温隔热材料，是由如下重量份的各原料制成：稀土氧化物空心微球9份、中空纳米碳球2.5份、水泥19份、珍珠岩粉9份、河砂38份、坡缕石5.5份、火山灰7.5份、玻璃纤维粉4.5份、含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯) 4.5份、硅酸钠2.5份、偶联剂1.8份、发泡剂1.8份、引发剂0.25份；所述环氧端基超支化聚(胺-酯)、3-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸、碱性催化剂、有机溶剂、三氟氯菊酸的质量比为1:0.35:0.45:7.5:0.25。
[0051]
实施例5实施例5提供一种建筑用保温隔热材料，是由如下重量份的各原料制成：稀土氧化物空心微球10份、中空纳米碳球3份、水泥20份、珍珠岩粉10份、河砂40份、坡缕石6份、火山灰8份、玻璃纤维粉5份、含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯) 5份、硅酸钠3份、偶联剂2份、发泡剂2份、引发剂0.3份；所述环氧端基超支化聚(胺-酯)、3-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸、碱性催化剂、有机溶剂、三氟氯菊酸的质量比为1:0.4:0.5:8:0.3。
[0052]
对比例1对比例1提供一种建筑用保温隔热材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加稀土氧化物空心微球。
[0053]
对比例2对比例2提供一种建筑用保温隔热材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加中空纳米碳球。
[0054]
对比例3对比例3提供一种建筑用保温隔热材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)。
[0055]
对比例4对比例4提供一种建筑用保温隔热材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，所述含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)的制备过程中没有添加3-三羟甲基甲胺-2-羟基丙磺酸。
[0056]
对比例5对比例5提供一种建筑用保温隔热材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，所述含氟乙烯基磺酸基改性环氧端基超支化聚(胺-酯)的制备过程中没有添加三氟氯菊酸。
[0057]
对上述实施例1-5以及对比例1-5所得建筑用保温隔热材料进行测试，测试结果和测试方法见表1。
[0058]
表1 实施例及对比例保温隔热材料性能测试项目抗拉强度（kpa）憎水性(%)导热系数（20
±
5℃，w/mk）检测方法gb/t17371-1998gb/t10299gb/t10294实施例129799.20.035实施例230199.60.032实施例330599.70.030实施例431099.90.028
实施例53131000.025对比例125393.20.065对比例226093.80.054对比例322595.60.045对比例424295.90.040对比例523696.20.038从上表可以看出，本发明实施例公开的建筑用保温隔热材料，抗拉强度297-313kpa，憎水性98.9-100%，导热系数（20
±
5℃）为0.035-0.025w/mk；而对比例产品抗拉强度≤260kpa，憎水性≤96.2%，导热系数（20
±
5℃）≥0.038w/mk；可见，本发明实施例公开的建筑用保温隔热材料具有较好的保温、憎水性能，且其力学性能优异。
[0059]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。