一种发泡材料及其制备方法与应用
【专利摘要】本发明提供一种发泡材料及其制备方法与应用，该材料包括如下重量份的原料：改性水泥基80?110份、改性丙烯酸乳液0.5?3份、聚羧酸减水剂0.5?2份、纤维0.5?1份、发泡剂6?11份、水30?60份。本发明对现有水泥基材料发泡技术进行优化，降低干容重及导热系数、增加其韧性，让其干容重及导热系数更接近有机类板材，强度及韧性在现有基础适当提高，以能满足施工的需要，具体可以应用于建筑节能、外墙保温、管道保温等材料领域。
【专利说明】
-种发泡材料及其制备方法与应用
技术领域
[0001] 本发明设及保溫材料领域，特别是设及一种发泡材料及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 水泥基发泡保溫绝热材料W其优异的物理性能及经济性能得到业界的广泛关注， 掀起了一股研发热潮。目前水泥基发泡保溫绝热材料的普遍做法为:一是物理法将水及发 泡剂制成稳定泡沫，然后与水泥浆体混合，置入模具中硬化后形成一定强度的含大量气孔 的绝热保溫材料；另一种是将化学发泡剂如双氧水等直接加入水泥浆体，置入模具中硬化 形成一定强度的绝热保溫材料。W上两种水泥发泡绝热保溫材料均存在容重在200kg/m3W 上、导热系数在〇.〇65W/(m.K)左右，与目前应用较多的膨胀聚苯板、挤塑板、酪醒板等相 比，干容重是后者的5-10倍，导热系数为2倍左右，存在初性差、易碎等缺陷。
[0003] 为了满足国家相关规范及保溫的要求，在现有技术情况下，只有增加板材的厚度 才能提高保溫性能，但板材厚度的提高将大大增加了自身重量，难W满足外墙施工的难度 要求，而且成本较高。
【发明内容】
[0004] 鉴于W上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种发泡材料及其制备方 法与应用，用于解决现有技术中保溫材料容重高、初性差、易碎、绝热性能差等问题。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种发泡材料，包括如下 重量份的原料：
[0006] 改性水泥基80-110份、改性丙締酸乳液0.5-3份、聚簇酸减水剂0.5-2份、纤维0.5- 1份、发泡剂6-11份、水30-60份。
[0007] 进一步地，改性水泥基的原料及其重量比为水泥：矿物渗和料：改性晶须=(60- 110)：(0-40)：(2-8)〇
[000引更进一步地，改性晶须的原料及其重量比为晶须:硬脂酸:偶联剂:无水乙醇:液体 石蜡=(50-100): (0.3-3): (0.2-2): (0-2): (0-2)。
[0009] 优选地，改性晶须中的晶须为碳酸巧晶须、硫酸巧晶须、碱式硫酸儀晶须中的一种 或几种组合。
[0010] 优选地，改性晶须中偶联剂为铁酸醋偶联剂、侣酸醋偶联剂、硅烷偶联剂中的一种 或几种组合。
[0011] 进一步地，改性水泥基中的水泥为普通娃酸盐水泥42.5级、普通娃酸盐水泥52.5 级、硫侣酸盐水泥中的一种或几种组合，所述矿物渗和料为粉煤灰、矿渣粉中的一种或两种 组合。其中，普通娃酸盐水泥42.5级、普通娃酸盐水泥52.5级符合《GB175-2007通用娃酸盐 水泥》的标准要求，硫侣酸盐水泥符合《GB20472-2006硫侣酸盐水泥》的标准要求。矿物渗和 料中的粉煤灰、矿渣粉分别为一级粉煤灰(符合《GB1596-2005用于水泥和混凝±中的粉煤 灰》）、矿渣粉S95级(符合《GB/T 18046-2008用于水泥和混凝±中的粒化高炉矿渣粉》）。
[0012] 进一步地，改性丙締酸乳液的原料及其重量比为丙締酸乳液:偶联剂：水=(40- 60):(0.5-3):(10-25)。
[0013] 优选地，改性丙締酸乳液中偶联剂为铁酸醋偶联剂、侣酸醋偶联剂、硅烷偶联剂中 的一种或几种组合，纤维为聚丙締纤维、玄武岩纤维中的一种或两种组合，发泡剂为过氧化 氨水溶液。
[0014] 进一步地，聚簇酸减水剂符合《聚簇酸系高性能减水剂JG/T 223-2007》的要求。
[0015] 更进一步地，过氧化氨水溶液的质量浓度为27.5%。
[0016] 本发明第二方面提供上述发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
[0017] 1)制备改性晶须：按配方量将偶联剂与无水乙醇或液体石蜡混合，再将该混合物 与晶须、硬脂酸混合，制得改性晶须，备用。
[0018] 2)制备改性水泥基:按配方量将水泥、改性晶须混合，制得改性水泥基，备用。
[0019] 3)制备改性丙締酸乳液:按配方量将偶联剂、丙締酸乳液、水混合，揽拌混匀，升溫 至70-90°C，再次揽拌混匀，制得改性丙締酸乳液，备用。
[0020] 4)将水、聚簇酸减水剂、纤维、步骤3)制得的改性丙締酸乳液混合，揽拌混匀，再加 入步骤2)制得的改性水泥基，揽拌混匀，再加入剩余量的水，揽拌混匀，再加入发泡剂，揽拌 混匀，放入模具固化成型，制得成品。
[0021] 进一步地，所述步骤1)中，各原料混合时，混合物溫度《11(TC。
[0022] 本发明第Ξ方面提供上述发泡材料作为工业保溫材料的应用，具体可W作为建筑 节能材料、外墙保溫材料、管道保溫材料等，应用范围广泛。
[0023] 如上所述，本发明的一种发泡材料及其制备方法与应用，具有W下有益效果:本发 明对现有水泥基材料发泡技术进行优化，降低干容重及导热系数、增加其初性，让其干容重 及导热系数更接近有机类板材，强度及初性在现有基础适当提高，W能满足施工的需要，具 体可W作为建筑节能材料、外墙保溫材料、管道保溫材料等，应用范围广泛。
【具体实施方式】
[0024] W下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所掲露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可W通过另外不同的具体实 施方式加 W实施或应用，本说明书中的各项细节也可W基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0025] W下实施例中，丙締酸乳液的生产厂家为上海保立佳新材料有限公司，型号为 168;铁酸醋偶联剂的生产厂家为天长市绿色化工助剂厂，型号为TMC-TTS;侣酸醋偶联剂的 厂家为天长市绿色化工助剂厂，型号为LS-822;硅烷偶联剂的生产厂家为天长市绿色化工 助剂厂，型号为K册70。当然，丙締酸乳液、偶联剂的选择不限于上述厂家及其型号。
[00%] 实施例1
[0027] -种发泡材料，包括如下重量份的原料：
[00%]改性水泥基80份、改性丙締酸乳液0.5份、聚簇酸减水剂0.5份、纤维0.5份、发泡剂 8份、水38份。
[0029]改性水泥基的原料及其重量比为水泥:矿物渗和料:改性晶须=80: 20: 2，改性晶 须的原料及其重量比为晶须:硬脂酸:偶联剂:液体石蜡= 50:0.3:0.2:0.2,改性晶须中的 晶须为碳酸巧晶须，改性晶须中偶联剂为铁酸醋偶联剂，改性水泥基中的水泥为普通娃酸 盐水泥42.5级，矿物渗和料为矿渣粉S95级(符合《GB/T 18046- 2008用于水泥和混凝±中的 粒化高炉矿渣粉》），改性丙締酸乳液的原料及其重量比为丙締酸乳液：偶联剂：水= 40: 0.5:10，改性丙締酸乳液中偶联剂为铁酸醋偶联剂，聚簇酸减水剂符合《聚簇酸系高性能减 水剂JG/T223-2007》的要求，纤维为聚丙締纤维，发泡剂为过氧化氨水溶液，过氧化氨水溶 液的质量浓度为27.5%。
[0030]上述发泡材料的制备方法包括如下步骤：
[0031 ] 1)制备改性晶须：按配方量将偶联剂、液体石蜡混合，使得偶联剂被稀释，将晶须 放入高速混合机中揽拌，将已稀释的偶联剂均匀喷至晶须表面揽拌4-6分钟，然后将硬脂酸 放入高速揽拌机中，转速3000转/min，揽拌15-20min，揽拌过程中物料会发热，因此，为了避 免变性，揽拌溫度《ll〇°C(可W通过间歇性揽拌或水浴等手段进行控溫操作），制得改性晶 须，备用。
[0032] 2)制备改性水泥基:按配方量将水泥、改性晶须混合，制得改性水泥基，备用。
[0033] 3)制备改性丙締酸乳液:按配方量将偶联剂、丙締酸乳液、水混合，揽拌2min(转速 200转/min)，混匀，升溫至70°C，揽拌30min(转速450转/min)，混匀，制得改性丙締酸乳液， 备用。
[0034] 4)将水(水的重量为总重量的1/2)、聚簇酸减水剂、纤维、步骤3)制得的改性丙締 酸乳液混合，揽拌30s，混匀，再加入步骤2)制得的改性水泥基，揽拌10s，混匀，再加入剩余 量的水（即水的重量为总重量的1/2 )，揽拌60s，混匀，再加入发泡剂，揽拌4s，混匀，放入模 具固化成型，制得成品。
[0035] 实施例2
[0036] -种发泡材料，包括如下重量份的原料：
[0037] 改性水泥基90份、改性丙締酸乳液1份、聚簇酸减水剂1份、纤维0.7份、发泡剂8.5 份、水35份。
[0038] 改性水泥基的原料及其重量比为水泥:矿物渗和料:改性晶须=60:40:4，改性晶 须的原料及其重量比为晶须:硬脂酸:偶联剂= 60:1:0.5,改性晶须中的晶须为硫酸巧晶 须，改性晶须中偶联剂为侣酸醋偶联剂，改性水泥基中的水泥为普通娃酸盐水泥52.5级，矿 物渗和料为一级粉煤灰(符合《GB1596-2005用于水泥和混凝±中的粉煤灰》），改性丙締酸 乳液的原料及其重量比为丙締酸乳液:偶联剂:水= 45:1:15。改性丙締酸乳液中偶联剂为 侣酸醋偶联剂，聚簇酸减水剂符合《聚簇酸系高性能减水剂JG/T 223-2007》的要求，纤维为 玄武岩纤维，发泡剂为过氧化氨水溶液，过氧化氨水溶液的质量浓度为27.5%。
[0039] 上述发泡材料的制备方法包括如下步骤：
[0040] 1)制备改性晶须:将晶须放入高速混合机中揽拌，将偶联剂分散后均匀撒至晶须 表面揽拌4-6分钟，然后将硬脂酸放入高速揽拌机中，转速3000转/min，揽拌30min，揽拌过 程中物料会发热，因此，为了避免变性，揽拌溫度《ll〇°C(可W通过间歇性揽拌或水浴等手 段进行控溫操作），制得改性晶须，备用。
[0041 ] 2)制备改性水泥基:按配方量将水泥、改性晶须混合，制得改性水泥基，备用。
[0042] 3)制备改性丙締酸乳液:按配方量将偶联剂、丙締酸乳液、水混合，揽拌2min(转速 220转/min)，混匀，升溫至75°C，揽拌30min(转速460转/min)，混匀，制得改性丙締酸乳液， 备用。
[0043] 4)将水(水的重量为总重量的1/2)、聚簇酸减水剂、纤维、步骤3)制得的改性丙締 酸乳液混合，揽拌35s，混匀，再加入步骤2)制得的改性水泥基，揽拌12s，混匀，再加入剩余 量的水（即水的重量为总重量的1/2)，揽拌65s，混匀，再加入发泡剂，揽拌5s，混匀，放入模 具固化成型，制得成品。
[0044] 实施例3
[0045] -种发泡材料，包括如下重量份的原料：
[0046] 改性水泥基95份、改性丙締酸乳液1.5份、聚簇酸减水剂1.5份、纤维0.8份、发泡剂 9份、水40份。
[0047] 改性水泥基的原料及其重量比为水泥：改性晶须= 95:5,改性晶须的原料及其重 量比为晶须:硬脂酸:偶联剂:无水乙醇=80:1.5:1:1，改性晶须中的晶须为碱式硫酸儀晶 须，改性晶须中偶联剂为硅烷偶联剂，改性水泥基中的水泥为硫侣酸盐水泥与普通娃酸盐 水泥42.5级的混合物，改性丙締酸乳液的原料及其重量比为丙締酸乳液:偶联剂:水= 50: 1.5:20。改性丙締酸乳液中偶联剂为硅烷偶联剂，聚簇酸减水剂符合《聚簇酸系高性能减水 剂JG/T223-2007》的要求，纤维为聚丙締纤维、玄武岩纤维的混合物，发泡剂为过氧化氨水 溶液，过氧化氨水溶液的质量浓度为27.5 %。
[0048] 上述发泡材料的制备方法包括如下步骤：
[0049] 1)制备改性晶须：按配方量将偶联剂、无水乙醇混合，使得偶联剂被稀释，将晶须 放入高速混合机中揽拌，将已稀释的偶联剂均匀喷至晶须表面揽拌4-6分钟，然后将硬脂酸 放入高速揽拌机中，转速3000转/min，揽拌30min，揽拌过程中物料会发热，因此，为了避免 变性，揽拌溫度《11(TC (可W通过间歇性揽拌或水浴等手段进行控溫操作），制得改性晶 须，备用。
[0050] 2)制备改性水泥基:按配方量将水泥、改性晶须混合，制得改性水泥基，备用。
[0051] 3)制备改性丙締酸乳液:按配方量将偶联剂、丙締酸乳液、水混合，揽拌2min(转速 250转/min)，混匀，升溫至80°C，揽拌30min(转速470转/min)，混匀，制得改性丙締酸乳液， 备用。
[0052] 4)将水(水的重量为总重量的1/2)、聚簇酸减水剂、纤维、步骤3)制得的改性丙締 酸乳液混合，揽拌40s，混匀，再加入步骤2)制得的改性水泥基，揽拌15s，混匀，再加入剩余 量的水（即水的重量为总重量的1/2)，揽拌70s，混匀，再加入发泡剂，揽拌6s，混匀，放入模 具固化成型，制得成品。
[0化3] 实施例4
[0054] -种发泡材料，包括如下重量份的原料：
[0055] 改性水泥基100份、改性丙締酸乳液2份、聚簇酸减水剂1.8份、纤维0.9份、发泡剂 10份、水48份。
[0056] 改性水泥基的原料及其重量比为水泥:改性晶须= 100:7,改性晶须的原料及其重 量比为晶须:硬脂酸:偶联剂:液体石蜡= 90:2:1.5:1.5,改性晶须中的晶须为碳酸巧晶须、 硫酸巧晶须的混合物，改性晶须中偶联剂为铁酸醋偶联剂、侣酸醋偶联剂的混合物，改性水 泥基中的水泥为普通娃酸盐水泥42.5级、普通娃酸盐水泥52.5级的混合物，改性丙締酸乳 液的原料及其重量比为丙締酸乳液:偶联剂:水= 55:2:25。改性丙締酸乳液中偶联剂为侣 酸醋偶联剂、硅烷偶联剂的混合物，聚簇酸减水剂符合《聚簇酸系高性能减水剂JG/T 223- 2007》的要求，纤维为聚丙締纤维，发泡剂为过氧化氨水溶液，过氧化氨水溶液的质量浓度 为 27.5%。
[0057] 上述发泡材料的制备方法包括如下步骤：
[0058] 1)制备改性晶须：按配方量将偶联剂、液体石蜡混合，使得偶联剂被稀释，将晶须 放入高速混合机中揽拌，将已稀释的偶联剂均匀喷至晶须表面揽拌4-6分钟，然后将硬脂酸 放入高速揽拌机中，转速3000转/min，揽拌30min，揽拌过程中物料会发热，因此，为了避免 变性，揽拌溫度《11(TC (可W通过间歇性揽拌或水浴等手段进行控溫操作），制得改性晶 须，备用。
[0059] 2)制备改性水泥基:按配方量将水泥、改性晶须混合，制得改性水泥基，备用。
[0060] 3)制备改性丙締酸乳液:按配方量将偶联剂、丙締酸乳液、水混合，揽拌2min(转速 280转/min)，混匀，升溫至85°C，揽拌30min(转速490转/min)，混匀，制得改性丙締酸乳液， 备用。
[0061] 4)将水(水的重量为总重量的1/2)、聚簇酸减水剂、纤维、步骤3)制得的改性丙締 酸乳液混合，揽拌50s，混匀，再加入步骤2)制得的改性水泥基，揽拌18s，混匀，再加入剩余 量的水（即水的重量为总重量的1/2)，揽拌80s，混匀，再加入发泡剂，揽拌6s，混匀，放入模 具固化成型，制得成品。
[0062] 实施例5
[0063] -种发泡材料，包括如下重量份的原料：
[0064] 改性水泥基110份、改性丙締酸乳液3份、聚簇酸减水剂2份、纤维1份、发泡剂11份、 水50份。
[0065] 改性水泥基的原料及其重量比为水泥:改性晶须= 110:8,改性晶须的原料及其重 量比为晶须:硬脂酸:偶联剂:无水乙醇= 100:3:2:2,改性晶须中的晶须为碳酸巧晶须、硫 酸巧晶须、碱式硫酸儀晶须的混合物，改性晶须中偶联剂与无水乙醇的重量比为1:1，改性 晶须中偶联剂为铁酸醋偶联剂、侣酸醋偶联剂、硅烷偶联剂的混合物，改性水泥基中的水泥 为普通娃酸盐水泥42.5级、普通娃酸盐水泥52.5级、硫侣酸盐水泥的混合物，改性丙締酸乳 液的原料及其重量比为丙締酸乳液:偶联剂:水= 60:3:23。改性丙締酸乳液中偶联剂为铁 酸醋偶联剂、侣酸醋偶联剂、硅烷偶联剂的混合物，聚簇酸减水剂符合《聚簇酸系高性能减 水剂JG/T 223-2007》的要求，纤维为聚丙締纤维、玄武岩纤维的混合物，发泡剂为过氧化氨 水溶液，过氧化氨水溶液的质量浓度为27.5 %。
[0066] 上述发泡材料的制备方法包括如下步骤：
[0067] 1)制备改性晶须:按配方量将偶联剂、无水乙醇混合，将晶须放入高速混合机中揽 拌，将已稀释的偶联剂均匀喷至晶须表面揽拌4-6分钟，然后将硬脂酸放入高速揽拌机中， 转速3000转/min，揽拌30min，揽拌过程中物料会发热，因此，为了避免变性，揽拌溫度《110 °C (可W通过间歇性揽拌水浴等手段进行控溫操作），制得改性晶须，备用。
[0068] 2)制备改性水泥基:按配方量将水泥、改性晶须混合，制得改性水泥基，备用。
[0069] 3)制备改性丙締酸乳液:按配方量将偶联剂、丙締酸乳液、水混合，揽拌2min(转速 300转/min)，混匀，升溫至90°C，揽拌30min(转速500转/min)，混匀，制得改性丙締酸乳液， 备用。
[0070] 4)将水(水的重量为总重量的1/2)、聚簇酸减水剂、纤维、步骤3)制得的改性丙締 酸乳液混合，揽拌60s，混匀，再加入步骤2)制得的改性水泥基，揽拌20s，混匀，再加入剩余 量的水（即水的重量为总重量的1/2)，揽拌90s，混匀，再加入发泡剂，揽拌7s，混匀，放入模 具固化成型，制得成品。
[0071 ]性能检测
[0072] 将上述实施例1-5制得的发泡材料进行性能检测，其结果如下表：
[0073] 表1各实施例制得的发泡材料检测结果
[0074]
[0075] 从上表1可知，本发明实施例1-5制得的发泡材料的容重为135-198kg/m3,导热系 数为0.054-0.059W/(m · K)，其容重和导热系数更接近有机类板材，抗压强度为0.53- 0.78MPa，抗拉强度为0.12-0.15Mpa，体积吸水率为3.9-8.7 %，根据重庆市工程建设标准 DBJ50/T-185-2014,本发明制得的发泡材料在容重远低于250kg/m3的前提下，其抗压强度 >0.5MPa，抗拉强度>0.12MPa，导热系数《0.070W/(m · K)，一方面有效提高强度，另一方 面有效降低导热系数，并且，吸水率低于10%。
[0076] 综上所述，本发明有效降低保溫材料的干容重及导热系数，增加其初性，让其干容 重及导热系数更接近有机类板材，强度及初性在现有基础上有适当提高，W能满足施工的 需要，具体可W应用于建筑节能、外墙保溫、管道保溫等保溫材料领域。
[0077] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人±皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所掲示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种发泡材料，其特征在于，包括如下重量份的原料： 改性水泥基80-110份、改性丙烯酸乳液0.5-3份、聚羧酸减水剂0.5-2份、纤维0.5-1份、 发泡剂6-11份、水30-60份。2. 根据权利要求1所述的发泡材料，其特征在于:所述改性水泥基的原料及其重量比为 水泥:矿物掺和料:改性晶须=(60-110): (0-40) (2-8)。3. 根据权利要求2所述的发泡材料，其特征在于:所述改性晶须的原料及其重量比为晶 须:硬脂酸:偶联剂:无水乙醇:液体石蜡=(50-100): (0.3-3): (0.2-2): (0-2): (0-2)。4. 根据权利要求3所述的发泡材料，其特征在于：所述改性晶须中的晶须为碳酸钙晶 须、硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须中的一种或几种组合。5. 根据权利要求3所述的发泡材料，其特征在于:所述改性晶须中的偶联剂为钛酸酯偶 联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或几种组合。6. 根据权利要求1所述的发泡材料，其特征在于:所述改性水泥基中的水泥为普通硅酸 盐水泥42.5级、普通硅酸盐水泥52.5级、硫铝酸盐水泥中的一种或几种组合，所述矿物掺和 料为粉煤灰、矿渣粉中的一种或两种组合。7. 根据权利要求1所述的发泡材料，其特征在于:所述改性丙烯酸乳液的原料及其重量 比为丙烯酸乳液:偶联剂:水=(40-60): (0 · 5-3): (10-25)。8. 根据权利要求7所述的发泡材料，其特征在于:所述改性丙烯酸乳液中的偶联剂为钛 酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或几种组合，所述纤维为聚丙烯纤维、玄 武岩纤维中的一种或两种组合，所述发泡剂为过氧化氢水溶液。9. 一种发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 制备改性晶须：按配方量将偶联剂与无水乙醇或液体石蜡混合，再将该混合物与晶 须、硬脂酸混合，制得改性晶须，备用； 2) 制备改性水泥基:按配方量将水泥、矿物掺和料、改性晶须混合，制得改性水泥基，备 用； 3) 制备改性丙烯酸乳液：按配方量将偶联剂、丙烯酸乳液、水混合，搅拌混匀，升温至 70-9(TC，再次搅拌混匀，制得改性丙烯酸乳液，备用； 4) 将水、聚羧酸减水剂、纤维、步骤3)制得的改性丙烯酸乳液混合，搅拌混匀，再加入步 骤2)制得的改性水泥基，搅拌混匀，再加入剩余量的水，搅拌混匀，再加入发泡剂，搅拌混 匀，放入模具固化成型，制得成品。10. 根据权利要求1-8任一项所述的发泡材料作为工业保温材料的应用。
【文档编号】C04B28/04GK106082860SQ201610430440
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】李云军, 刘建
【申请人】重庆天维绿色建筑技术开发有限公司