专利名称：：一种改性膨胀珍珠岩及其表面改性处理方法
技术领域：
：本发明涉及一种对膨胀珍珠岩改性处理的方法以及其得到的改性膨胀珍珠岩，属于建筑用保温材料的
技术领域：
。
背景技术：
：膨胀珍珠岩制品由于价格低廉，又具有耐火、抗腐蚀和使用过程中无有害物质释放、拆除时易于无害化处理等特点，因而是国内使用量最大的无机质保温材料之一。膨胀珍珠岩原料是由天然珍珠岩矿石经850'C-105(TC的快速加温使其产生膨化而获得。膨胀珍珠岩颗粒内部的孔隙尺寸大多在50pm以下，膨化的颗粒本身的体积密度一般小于150kg/m3,气孔率在90%以上。因此膨胀珍珠岩颗粒本身无论是在常温还是在高温都有较低的导热系数。目前的膨胀珍珠岩绝热制品(板材、管壳或其它形材)多以水泥或水玻璃作为粘结材料而将膨胀珍珠岩颗粒结合在一起。膨胀珍珠岩为亲水性材料，其容易吸水而导致传热系数大大提高，不利于保温。因此，现有技术对普通的膨胀珍珠岩采取了改性处理，通常釆用憎水剂对膨胀珍珠岩处理使其变为憎水性的；现有技术还有釆取多种改性方法的，但上述方法最终使得膨胀珍珠岩颗粒在和水泥或者水玻璃结合时亲和性较差，膨胀珍珠岩颗粒与其它物质的粘结性降低，造成最终所得保温墙体或者保温砖的强度低，这时往往需要加设网状的加强层或者加强筋。现有技术对于膨胀珍珠岩的改性剂已有较好的认识，例如罗逸等在建筑保温材料的憎水改性方法及原理探讨(新型建筑材料，2007,34(12):48-49)—文中提到釆用羧酸可降低膨胀珍珠岩的表面能，羧酸与膨胀珍珠岩的表面发生了化学键吸附。现有技术对作为膨胀珍珠岩改性剂的材料已有较好的认识。同时，现有技术也釆取了高温玻化的方法改性膨胀珍珠岩，使其具备低吸水性能。公开号为CN101139180的中国专利公开了一种聚合物改性膨胀珍珠岩及其制备方法，它是一种釆取聚合物改性剂进行表面包裹改性的聚合物改性膨胀珍珠岩颗粒，它的制备方法是将膨胀珍珠岩送入转简中，聚合物改性剂以喷雾的方式从转简另一入口随30-150摄氏度的热风送入转简中，膨胀珍珠岩的表面即被包裹了一层聚合物薄膜，它提高了膨胀珍珠岩本身的强度，同时其达到了憎水的性能。但上述技术方案中的膨胀珍珠岩颗粒仍然和无机胶凝材料如水泥，水玻璃等的粘结强度较低。
发明内容本发明的目的是针对现有技术中改性膨胀珍珠岩颗粒和无机胶凝材料的粘结强度较低，提供一种和无机胶凝材料粘结强度较高的改性膨胀珍珠岩。本发明的另外一个目的是提供自身结构强度高，在运输过程中不易破碎的改性膨胀珍珠岩颗粒。本发明还提供了一种用于制备上述改性膨胀珍珠岩的改性剂。本发明还提供了一种制备上述改性膨胀珍珠岩的方法。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的一种改性膨胀珍珠岩，其特征在于它包括膨胀珍珠岩内层和包裹于膨胀珍珠岩上的壳层，壳层附联有无机纤维，所述壳层由憎水性的高分子材料组成。本发明所述无机纤维是微晶须状，它能较好地完成连接壳层和外界的作用。本发明所述的膨胀珍珠岩内层为普通的膨胀珍珠岩颗粒，其上的壳层为高分子材料包裹形成，高分子材料在包裹内层膨胀珍珠岩颗粒的同时还固联有微晶须状无机纤维。内层为蜂巢状的多孔内核，具有较低的传热系数，外层有高分子材料组成的壳层，无机纤维部分没入壳层中，部分处于壳层外呈微晶须状。本发明的无机纤维具有一定的抗拉强度，它能够被外界的其它物质例如水泥等粘住，这样就能加强改性膨胀珍珠岩颗粒整体与外界例如水泥等的粘结强度。本发明所述的无机纤维区别于有机纤维，无机纤维能够较好地起到连接膨胀珍珠岩本体与外界的作用。同时，本发明所述的改性膨胀珍珠岩由于外表附联有微晶须状的无机纤维，这使得膨胀珍珠岩颗粒之间有了两层缓冲层其一是一层高分子材料构成的壳层，它完全包裹在膨胀珍珠岩的外层，它具有一定的韧性，能够防止由于膨胀珍珠岩之间碰撞而造成的破碎；其二是在壳层上附联的无机纤维，它更加柔软更加具有弹性，能够最大限度地缓冲膨胀珍珠岩之间的碰撞。本发明采用无机纤维不仅不容易腐烂，且其强度高，其与壳层和外界的粘结强度都较高。为了达到更高的连接强度和粘结强度，本发明所述的无机纤维釆用硅酸钼纤维或耐碱玻璃纤维中的一种或多种。本发明选用上述纤维还能大大提高纤维在材料中的使用寿命，上述纤维能够在墙体的碱性环境中保持较长时间而不老化，即随着时间的推移保温墙体或者保温砖的强度不会明显下降。为了更好地粘结无机纤维，本发明所述的憎水性高分子材料是丙烯酸树脂或者环氧树脂中的一种或多种。同时上述憎水性高分子材料能够较好地在膨胀珍珠岩表面上形成壳层，防止膨胀珍珠岩吸水。作为优选，本发明所述的无机纤维的长度为2-9mm，过短的纤维容易全部被包裹于壳层中或者只留出较短的须无法满足和外界粘结的需要，达不到所需的强度，过长的纤维则造成各根纤维打结，改性膨胀珍珠岩颗粒之间难以分开，容易成团，影响了施工操作性，也会造成最终所得墙体或者砖的保温性能各处不一，这也显著地影响了墙体或者砖的内部强度。因此，上述纤维的长度对于本发明而言较为重要，发明人通过大量尝试,得到2-9mm的无机纤维能够克服上述缺陷，同时发明人也发现，无机纤维的长度在4-5mm时，其效果更为优良。本发明所述的憎水性的高分子材料可以是溶液型或者水乳型丙烯酸树脂或者溶液型或者水乳型的环氧树脂，也可是它们的混合物。丙烯酸及环氧树脂作为改性剂，由于羧基、醚基的存在，改性剂与膨胀珍珠岩、无机纤维材料之间的粘连方式兼有化学键和物理吸附，粘结牢度更大。本发明还提供一种上述改性膨胀珍珠岩的改性处理方法，它包括以下步骤A.加入无机纤维至膨胀珍珠岩中混合，所述的无机纤维加入量为每立方米膨胀珍珠岩l-5kg;B.搅拌膨胀珍珠岩和无机纤维的混合物并加入憎水性高分子材料，所述憎水性高分子材料的加入量为每立方米膨胀珍珠岩5-15kg;C.烘烤B步骤所得物，烘烤温度为60-110摄氏度。本发明釆取上述简单有效的方法即可得到本发明所述的改性膨胀珍珠岩，本发明所采用的膨胀珍珠岩为普通的膨胀珍珠岩颗粒，其平均颗粒直径通常为0.15-0.6mm之间，上述颗粒和无机纤维混合均匀后加入憎水性的高分子材料即可在颗粒表面形成壳层，所述的壳层能同时附联无机纤维。因此，本发明中所述无机纤维和憎水性高分子材料的加入量都以每立方米珍珠岩为标准。通常是所述的无机纤维的添加量为l-5kg,上述添加量根据无机纤维的种类、长度而不同，添加量过大造成纤维大量附联在壳层上，容易成团，且过多的纤维处于壳层中导致壳层的憎水性和强度下降，同时其实施成本也较大；所述的憎水性高分子材料添加量为5-15kg,憎水性高分子材料在本发明中不仅使得膨胀珍珠岩变为憎水性的，同时它起着连接无机纤维和膨胀珍珠岩本体的作用，它的加入应当使得无机纤维能够较为均匀、牢固地附联在其上，加入过多的憎水性高分子材料不仅增加了本发明的实施成本，同时它会将无机纤维大部分包括在壳层中，使得无机纤维与外界联系的须状部分较少，无法达到所需的连接强度。本发明上述改性处理方法中所述的无机纤维优选硅酸铝纤维或耐碱玻璃纤维中的一种或多种，无机纤维的长度为2-9mm,所述的憎水性高分子材料是溶液型或者水乳型的丙烯酸树脂、环氧树脂中的一种或多种。硅酸铝纤维或耐碱玻璃纤维能够在其使用的碱性环境中很长时间保持较高的强度，它能够被憎水性的溶液型或者水乳型的丙烯酸树脂、环氧树脂强力包裹，憎水性的高分子材料包裹所述的无机纤维时，两者浸润效果良好，无机纤维和高分子材料的结合部没有空隙，保证了改性膨胀珍珠岩的吸水率较低，也保证了壳层与无机纤维的连接强度。同时，本发明所釆用的硅酸铝纤维或耐碱玻璃纤维与外界例如水泥的粘结效果好，具备较大结合力，料的粘结强度。本发明的烘烤步骤是将粘结好无机纤维的膨胀珍珠岩材料在所述的温度下烘烤，其主要作用是使高分子材料固化并除去材料中的水份，同时使高分子材料包裹膨胀珍珠岩更加致密，有利于改性珍珠岩本体的憎水性能和结构强度。另外，本发明还提供如下思路将上述憎水性高分子材料和无机纤维做成特殊的膨胀珍珠岩改性混合物出售，由于上述憎水性其巿场前景应当相当广阔。本发明的发明人发现在烘烤步骤中，温度过高导致壳层出现裂缝，或者高分子材料变性，且有可能导致无机纤维的脱离。烘烤中温度过低不能达到上述烘烤效果。本发明所述的憎水性高分子材料的主体是丙烯酸树脂或者环氧树脂中的一种或多种，它们可以是溶液型也可以是乳液型。当然，本发明所述的改性膨胀珍珠岩可以和其它材料组合成为保温砂浆，也可和其它材料组合制成保温砖。综上所述，本发明具有以下有益效果1、本发明釆用在膨胀珍珠岩上包裹憎水性的高分子壳层，并用壳层附联无机纤维的技术方案解决了现有膨胀珍珠岩吸水后导热系数高，保温功能严重损失，而憎水膨胀珍珠岩于砂浆凝结材料的粘结力小，保温砂浆的导热系数高，抗压强度、拉伸强度低的技术问题；2、本发明釆优选了无机纤维的种类，其更能适应建筑的碱性环境，其使用的寿命更长，也能够更好地与其两端的高分子材料层和水泥层粘结，从而从整体上提高保温墙体或者保温砖的强度；4、本发明的高分子壳层不仅使得膨胀珍珠岩的吸水率降低，保证了材料的保温性能，而且从外界上形成保护膜，大大缓冲了膨胀珍珠岩之间的碰撞，避免了膨胀珍珠岩之间的碰撞造成的破损；本发明同时在壳层上附联有微晶须状无机纤维，该纤维不仅发挥着连接膨胀珍珠岩本体和外界水泥的作用还能够成为另外的缓冲层以缓冲各个膨胀珍珠岩之间的碰撞，从而在最大限度内防止膨胀珍珠岩的破损；、本发明优选了无机纤维的长度，它能较好地满足无机纤维与壳层的连接，防止纤维自身成团或者全部没入壳层中，同时其能够保证纤维两端埋入壳层和水泥层中的长度，从而保证纤维连接两者的强度；6、本发明还提供了一种非常适合本改性膨胀珍珠岩制作的方法，其工艺简单，所需设备成本低，所得产品性能稳定，无机纤维能够均匀附联在膨胀珍珠岩上，且附联了无机纤维的改性膨胀珍珠岩的吸水率仍然较低，没有较大的空隙。具体实施方式以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细的描述，但是，应该清楚的是下述实施例只是对本发明技术方案的举例，并不是对本发明的限制，本领域普通技术人员在阅读了本说明书后根据其所掌握的知识在不做出创造性劳动的情况下，能够对下述实施例做出各种变通，但只要在本发明权利要求范围内均受应受到保护。实施例1称量3.0kg的水性环氧树脂乳液。加入固化剂，搅拌均匀后备用。将200L平均直径为0.3mm的膨胀珍珠岩投入搅拌机机简中，放入0.6kg的耐碱玻璃纤维，所述的耐碱玻璃纤维的平均长度是2mm,搅拌3min,搅拌充分后向料简中喷洒上述搅拌好备用的水性环氧乳液3kg,上述喷洒使得环氧乳液均匀地涂布在膨胀珍珠岩表面，喷洒时维持搅拌机机简的旋转使得耐碱玻璃纤维均匀地附联在膨胀珍珠岩上，喷洒完成后出料，所得料进入烘箱在iio摄氏度左右烘烤,烘烤2-3小时后，环氧树脂固化，并控制烘烤所得物料的含水率为0.5%。所述固化剂的种类和用量根据需要有使用者选择添加，这是本领域的公知技术，在此不再赘述。实施例2称量3kg的水性环氧树脂乳液。加入固化剂，搅拌均勻后备用。将200L平均直径为0.3mm的膨胀珍珠岩投入搅拌机机简中，放入0.6kg的硅酸铝纤维，搅拌3min,搅拌充分后向料简中喷洒上述搅拌好备用的水性环氧乳液3kg，上述喷洒使得环氧乳液均匀地涂布在膨胀珍珠岩表面，喷洒时维持搅拌机机简的旋转使得耐碱玻璃纤维均匀地附联在膨胀珍珠岩上，喷洒完成后出料，所得料进入烘箱在110摄氏度左右烘烤，烘烤2-3小时后，环氧树脂固化，并控制烘烤所得物料的含水率为0.3%。实施例3称量3.0kg的水性丙烯酸树脂溶液。将200L平均直径为0.3mm的膨胀珍珠岩投入搅拌机机简中，放入0.6kg的耐碱玻璃纤维，搅拌3min,搅拌充分后向料简中喷洒上述称量好的水性丙烯酸树脂2.4kg,上述喷洒使得水性丙烯酸树脂均勾地涂布在膨胀珍珠岩表面，喷洒时维持搅拌机机简的旋转使得耐碱玻璃纤维均匀地附联在膨胀珍珠岩上，喷洒完成后出料，所得料进入烘箱在105摄氏度左右烘烤，烘烤l-2小时后，使丙烯酸树脂固化，控制烘烤所得物料的含水率为0.2%。实施例4称量3.0kg的水性环氧树脂乳液。加入适量的固化剂，搅拌均匀后备用。将200L平均直径为0.15mm的膨胀珍珠岩投入搅拌机机简中，放入0.3kg的耐碱玻璃纤维，搅拌3min,搅拌充分后向料简中喷洒上述搅拌好备用的水性环氧乳液3.0kg,上述喷洒使得环氧乳液均匀地涂布在膨胀珍珠岩表面，喷洒时维持搅拌机机简的旋转使得耐碱玻璃纤维均匀地附联在膨胀珍珠岩上，喷洒完成后出料，所得料进入烘箱在90摄氏度左右烘烤，烘烤2-3小时后，环氧树脂固化，控制烘烤所得物料的含水率为0.2%。分别用本发明实施例1,2,3，4所获得的微晶须轻集料，以相同配合比，相同工艺条件，制备所得水泥基干粉保温砂浆制品性能<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>分别用未改性膨胀珍珠岩，有机硅改性憎水膨胀珍珠岩，本发明实施例l获得改性膨胀珍珠岩即微晶须轻集料为轻骨料，以相同配合比，相同工艺条件，制备所得水泥基干粉保温砂浆制品性能比较<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>上述对比可以看出，本发明的技术方案使得保温砂浆制品的抗拉强度、28d导热系数、28d拉伸粘结强等性能有了较大提高。权利要求1、一种改性膨胀珍珠岩，其特征在于它包括膨胀珍珠岩内层和包裹于膨胀珍珠岩上的壳层，壳层附联有无机纤维，所述壳层由憎水性的高分子材料组成。2、根据权利要求1所述的改性膨胀珍珠岩，其特征在于所述的憎水剂为丙烯酸树脂或者环氧树脂中的一种或多种。3、根据权利要求1所述的改性膨胀珍珠岩，其特征在于所述的无机纤维为硅酸铝纤维或耐碱玻璃纤维中的一种或多种。4、根据权利要求1所述的改性膨胀珍珠岩，其特征在于所述无机纤维的长度为2-9mm,所述的无机纤维呈须状。5、一种膨胀珍珠岩表面改性处理方法，包括以下步骤A.加入无机纤维至膨胀珍珠岩中混合，所述的无机纤维加入量为每立方米膨胀珍珠岩1-5kg;B.搅拌膨胀珍珠岩和无机纤维的混合物并加入憎水性高分子材料,所述憎水性高分子材料的加入量为每立方米膨胀珍珠岩5-15kg;C.烘烤B步骤所得物，烘烤温度为60-110摄氏度。6、根据权利要求5所述的膨胀珍珠岩表面改性处理方法，其特征在于所述的无机纤维是硅酸铝纤维或耐碱玻璃纤维中的一种或多种，无机纤维的长度为2-9mm,所述的憎水性高分子材料是溶液型或者水乳型的丙烯酸树脂、环氧树脂中的一种或多种。7、一种包含如权利要求1所述改性膨胀珍珠岩的保温材料。8、一种膨胀珍珠岩的改性剂，其特征在于它包含憎水性高分子材料和无机纤维。9、根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩的改性剂，其特征在于所述的憎水性高分子材料为溶液型或者水乳型的丙烯酸树脂、环氧树脂中的一种或多种。10、根据权利要求l所述的膨胀珍珠岩的改性剂，其特征在于所述无机纤维为硅酸铝纤维、耐碱玻璃纤维中的一种或者多种。全文摘要本发明涉及一种对膨胀珍珠岩改性处理的方法以及其得到的改性膨胀珍珠岩，属于建筑用保温材料的
技术领域：
。它包括膨胀珍珠岩内层和包裹于膨胀珍珠岩上的壳层，壳层附联有无机纤维，所述壳层由憎水性的高分子材料组成。本发明的改性膨胀珍珠岩颗粒和无机胶凝材料的粘结强度较高，采用其制作的保温砖的强度较高，保温效果良好。文档编号C04B20/10GK101337780SQ20081013782公开日2009年1月7日申请日期2008年7月3日优先权日2008年7月3日发明者张海棠,敏徐,朱士荣,朱维梁,胡汉清,谢旭霞,燕魏申请人:朱士荣