专利名称：多孔型石膏保温材料的制备方法
技术领域：
本发明属于无机胶凝材料应用技术领域，具体涉及一种利用无机发泡 制备多孔型石膏保温材料的方法。
背景技术：
建筑节能已成为我国建筑业的中心工作之一。据有关部门的预测，建
筑用能约为全国总能耗的20%,而建筑材料在使用过程中的能耗占有很大 比例。为了减少建筑物的散热损失，采用保温性能良好的建筑材料是一项 重要的措施。
水泥、石灰、石膏是传统的三大胶凝材料。水泥和石灰在生产过程中 耗能大、排放大量引起温室效应的C02。相对而言，石膏材料的生产和使 用的能耗低，不会产生温室气体，石膏的导热系数更小，有一定的保温性 能。我国是石膏资源非常丰富的国家，天然石膏的储量居世界之首，因此 大力发展石膏保温建筑材料符合我国国情，而且环境效益显著。
石膏保温材料已经得到了广泛的研究和应用。从保温的机理上看，材 料保温性能由两个方面决定 一是保温材料的材质；二是保温材料的孔隙 率，孔隙率增加意味着固体物质减少，相应降低了材料的导热系数，从而 获得较好的保温效果。从第一方面入手提高保温性能，可以在石膏中加入 轻质骨料，如膨胀珍珠岩、聚苯乙烯泡沫等。然而，膨胀珍珠岩吸水性强、 易粉化、在料浆施工中体积收缩率大，使得产品后期强度小、保温性能降 低，而聚苯乙烯泡沫制得的保温材料有耐温低、强度小、遇火高温下产生 有害气体和抗老化性能差、施工中容易反弹等缺点。因此，提高石膏材料 的孔隙率、制备多孔型石膏材料是提高石膏材料保温性能的另 一条出路。 多孔型石膏材料还有利于减小石膏制品的容重、减小建筑结构的负荷，有 利于提高建筑物中的隔音效果。
多孔型石膏材料的制备方法多样。可以采用加入表面活性剂等有机添加剂的办法，在发泡机中使水、表面活性剂与石膏粉快速搅拌，使足够的 空气混入其中，被动地形成泡沫浆料，水化硬化后得到多孔型石膏材料，
如公开号为CN1458912的发明专利，报道了一种表面活性剂组合物被动 成泡制备多孔型石膏材料。多孔型石膏材料也可以用无^/L主动发泡的方法 制备。如公开号为CN101094822的发明专利申请，报道了一种无机发泡 制备石膏材料的方法，将半7K石膏与碳酸钓混合，再与稀磷酸水溶液混合， 碳酸钩与磷酸反应产生二氧化碳，形成多孔型石膏；公开号为CN1332133 的发明专利申请，报道了一种制备发泡石膏的方法，将建筑石膏与一种混 合液搅拌、反应，该混合液由93。/。浓好u酸和水组成。
采用廉价易得、对环境和人体无害的无机矿物作为发泡剂制备多孔型 石膏，是一种绿色制备技术，符合多孔型石膏材料制备技术发展方向。
发明内容
本发明提供一种多孔型石膏保温材料的无4几发泡制备方法，可以得到 容重小、能够有效减少建筑物自重或基础载荷、保温性能优异的多孔型石 膏材料。
一种多孔型石膏保温材料的制备方法，包括将半水石膏粉、产气剂 A、增稠剂、凝结调节剂搅拌均匀制成粉料；将产气剂B制备成水溶液； 再将上述粉料和溶液混合搅拌，产气剂A和产气剂B在在石膏水化的过程 中反应，释放出二氧化碳气体，随着石膏的凝结固化，最后形成多孔型石 膏保温材料。
半水石膏粉为ot半水石膏粉或P半水石膏粉。
所述的产气剂A是酸式碳酸盐，如碳酸氢铵、碳酸氩钠、碳酸氢钙或 碳酸氢钾；所述的产气剂B是水解呈酸性的硫酸盐， 一般的强酸弱碱盐均 可，优选^5克酸铝钾或碌u酸铝。本发明方法选用了两种特定产气剂共同作为 发泡剂，其中的产气剂B水解呈酸性，使产气剂A酸式碳酸盐分解产生二 氧化碳，特别是当产气剂B为铝盐时，由于铝盐具有一定的胶凝作用，对 增强石膏的强度有利。
所述的产气剂A和产气剂B的添加总量为石膏粉质量的0.1-5。/。， A、 B 两种物质之间的比例可以根据反应产生二氧化-友的反应式来确定。所述的增稠剂为纤维素醚，如羧曱基纤维素、羟乙基纤维素或甲基纤
维素，添加量为石膏4分质量的0.1-2.5%。
所述的凝结调节剂为二水石膏、粉煤灰、火山灰，添加量为石膏粉质 量的0.5-25%
产气剂A和B开始反应产气的同时石膏开始水化凝结，使料浆固化， 形成优良的多孔结构。如果发气快、凝结慢，料浆内部形成的泡孔会因自 重而塌陷和逸出；如果发气慢，凝结快，石膏体膨胀率低，可能会出现裂 紋，也就是说，只有发气过程与凝结过程协调一致才能得到理想的多孔型 石膏。因此，必须加入凝结调节剂，用以调节石膏的凝结时间。再者，产 气剂发生气泡后，如果石膏浆体粘度过小，则气泡容易逸出，不利于形成 均匀的多孔型石膏材料，因此需要添加增稠剂。
本发明的有益效果是
(1) 本发明釆用酸式碳酸盐分解产生二氧化碳气体，用产生的二氧 化碳气体自发发泡，工艺简单。
(2) 本发明的多孔型石膏材料，其原料和辅料皆具有绿色特点，无 毒、无味、无害，并具有不燃的特性；产气反应的固体产物系产品的必要 组分，对产品无任何不利影响。
(3) 本发明的多孔型石膏材料，导热系数低，具有保温、隔热性能；
(4) 本发明的多孔型石膏材料具有容重小的特点，有效降低了建筑 物的自重以及对&出载荷的负担；
(5 )本发明的多孔型石膏材料物理性能稳定，具有优异的抗压强度。
具体实施方式
实施例l
以ot半水石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为 产气剂A 碳酸氪钠 0.6%
产气剂B 硫酸铝 0.4%
增稠剂 羟乙基纤维素 0.2%
凝结调节剂 粉煤灰 12%
将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与a半水石膏搅拌形成均匀粉料，按照水灰比0.30 (质量比)，将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌 均匀。水化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度14.8MPa， ld抗折强度 5.47MPa,容重971kg/m3,导热系数0.17W/m'K。
实施例2
以a半水石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为
产气剂A 碳酸氬钠 0.6%
产气剂B 碌u酸铝钾 0.6%
增稠剂 羧曱基纤维素 0.4%
凝结调节剂 二水石膏 16%
将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与a半水石膏搅拌形成均匀粉料， 按照水灰比0.31,将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌均匀。水 化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度13.5MPa， ld抗折强度4.91MPa， 容重932kg/m3,导热系数0.16W/m-K。
实施例3
以ct半水石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为
产气剂A 碳酸氪钾 0.7%
产气剂B 碌^酸铝钟 0.9%
增稠剂 羟乙基纤维素 0.1%
凝结调节剂 粉煤灰 7%
将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与a半水石膏搅拌形成均匀粉料， 按照水灰比0.30，将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌均匀。水 化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度16.2MPa， ld抗折强度6.22MPa， 容重1048kg/m3,导热系数0.18W/m'K。
实施例4
以a半7K石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为 产气剂A 碳酸氬铵 0.2%
产气剂B 碌u酸铝 0.3%增稠剂 甲基纤维素 0.3%
凝结调节剂 二水石膏 8%
将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与a半水石膏搅拌形成均匀粉料， 按照水灰比0.31,将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌均勻。水 化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度20.5MPa， ld抗折强度7.04MPa, 容重1337g/m3 ，导热系数0.22百/111《。
实施例5
以a半水石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为
产气剂A 碳酸氬4丐 1.0%
产气剂B 石危酸铝钾 2.2%
增稠剂 曱基纤维素 0.3%
凝结调节剂 火山灰 8%
将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与ct半水石膏搅拌形成均匀粉料， 按照水灰比0.32,将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌均匀。水 化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度18.5MPa, ld抗折强度5.97MPa, 容重1238kg/m3,导热系数0,21W/m'K。
实施例6
以a半水石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为
产气剂A 碳酸氬4丐 1.0%
产气剂B 碌b酸铝钾 2.0%
增稠剂 羧曱基纤维素 0.6%
凝结调节剂 火山灰 6%
将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与P半水石膏搅拌形成均匀粉料， 按照水灰比0.31，将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌均匀。水 化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度19.2MPa, ld抗折强度5.88MPa， 容重1213kg/m3，导热系数a20W/m-K。
实施例7以P半水石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为:
产气剂A 碳酸氬钠 0.4%
产气剂B 硫酸铝 0.4%
增稠剂 羧曱基纤维素 0.3%
凝结调节剂 粉煤灰 4%
将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与P半水石膏搅拌形成均匀粉料， 按照水灰比0.30,将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌均匀。水 化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度15.2MPa， ld抗折强度5.26MPa， 容重1206kg/m3，导热系数0.20 W/m-K。
实施例8
以P半水石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为
产气剂A 碳酸氢钠 0.4%
产气剂B 碌^酸铝钾 0.3%
增稠剂 甲基纤维素 0.4%
凝结调节剂 粉煤灰 11。/0
将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与P半水石膏搅拌形成均匀粉料， 按照水灰比0.31，将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌均匀。水 化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度7.8MPa, ld抗折强度2.44MPa， 容重1172kg/m3,导热系数0.19W/m-K。
实施例9
以P半水石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为
产气剂A 碳酸氬钾 0.4%
产气剂B 硫酸铝 0.4%
增稠剂 羧甲基纤维素 0.2%
凝结调节剂 粉煤灰 4%
将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与P半水石膏搅拌形成均匀粉料， 按照水灰比0.30,将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌均匀。水 化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度8.3MPa， ld抗折强度2.52MPa，容重1243kg/m3 ，导热系数0.21 W/m-K。 实施例IO
以P半水石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为:
产气剂A 碳酸氬铵 0.3%
产气剂B 碌^酸铝钾 0.8%
增稠剂 羟乙曱基纤维素 0.3 %
凝结调节剂 二7jc石膏 10%
将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与P半水石膏搅拌形成均匀粉料， 按照水灰比0.31，将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌均匀。水 化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度7.7MPa， ld抗折强度l(^MPa, 容重1312kg/m3，导热系数0.22W/m-K。
实施例ll
以p半水石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为
产气剂A 碳酸氬4丐 0.8%
产气剂B 硫酸铝 1.4%
增稠剂 羟乙曱基纤维素 0.3%
凝结调节剂 二水石膏 12%
将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与P半水石膏搅拌形成均匀粉料， 按照水灰比0.32,将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌均匀。水 化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度7.5MPa， ld抗折强度191MPa， 容重1272kg/m3，导热系数0.21 W/m-K。
实施例12
以P半水石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为
产气剂A 碳酸氲钠 0.8%
产气剂B 硫酸铝 2.0%
增稠剂 甲基纤维素 0.6%
凝结调节剂 火山灰 6%将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与P半水石膏搅拌形成均匀粉料， 按照水灰比0.32，将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌均匀。水 化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度6.8MPa， ld抗折强度2.62MPa, 容重1218kg/m3,导热系数0.20 W/m-K。
实施例13
以P半水石膏的质量为基准，添加各组分的质量比为 产气剂A 石友酸氢4丐 0.8%
产气剂B 硫酸锌 2.8%
增稠剂 甲基纤维素 0.6°/。
凝结调节剂 火山灰 6%
将产气剂A、增稠剂和凝结调节剂与P半水石膏搅拌形成均匀粉料， 按照水灰比0.32，将产气剂B溶于水中，再将粉料加入其中搅拌均匀。水 化硬化后，产品性能参数为ld抗压强度6.5MPa， ld抗折强度2.34MPa, 容重1237kg/m3，导热系数0.20\￥/111《。
权利要求
1、一种多孔型石膏保温材料的制备方法，其特征在于将半水石膏粉、产气剂A、增稠剂、凝结调节剂搅拌均匀制成粉料，将产气剂B溶于水制成溶液，再将上述粉料和溶液混合均匀，产气剂A和B在石膏水化的过程中反应，释放出气体二氧化碳，随着石膏的凝结固化，最后形成多孔型石膏保温材料；所述的产气剂A是酸式碳酸盐，所述的产气剂B是水解呈酸性的硫酸盐。
2、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的半水石膏粉 为a半7jc石膏粉或p半水石膏粉。
3、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的产气剂A为 碳酸氢铵、碳酸氬钠、碳酸氬钓或碳酸氬钾。
4、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的产气剂B为 硫酸铝、硫酸锌或硫酸铝钟。
5、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的产气剂A和 产气剂B的添加总量为半7jc石膏并分质量的0.1-5 %。
6、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的增稠剂为纤 维素醚，添加量为石膏粉质量的0.1-2.5 %。
7、 如权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的纤维素醚为 羧曱基纤维素、羟乙基纤维素或甲基纤维素。
8、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的凝结调节剂 为二水石膏、粉煤灰、火山灰，添加量为石膏粉质量的0.5-25%。
全文摘要
本发明公开了一种多孔型石膏保温材料的制备方法，将半水石膏粉、产气剂A、增稠剂、凝结调节剂搅拌均匀制成粉料，将产气剂B溶于水制成溶液。再将上述粉料和溶液混合均匀，产气剂A和B在石膏水化的过程中反应，释放出气体二氧化碳，随着石膏的凝结固化，最后形成多孔型石膏材料。所述的产气剂A是酸式碳酸盐；所述的产气剂B是水解呈酸性的硫酸盐。本发明工艺简单，主要物料为无毒无害无污染的无机矿物，产气反应的产物除了二氧化碳气体之外，其他组分构成了产品的必要组分，产品具有环境友好的优点。
文档编号C04B38/02GK101514111SQ20091009717
公开日2009年8月26日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者官宝红, 锋 杨, 楼文斌, 章亭洲 申请人:浙江大学