本发明涉及一种建筑材料及其制备方法，尤其涉及一种带装饰面的超级绝热气凝胶夹芯复合墙板及其制备方法。
背景技术：
建筑节能对人类可持续发展意义重大。墙体的保温隔热性能是衡量建筑节能效果的重要指标。目前墙体保温方式主要是墙体外粘贴保温层，常用的外墙保温材料有发泡聚氨酯、发泡聚苯乙烯、岩棉，尽管其保温性能优异，然而发泡聚氨酯和发泡聚苯乙烯遇火易燃，产生窒息性浓烟，形成溶滴火灾；岩棉施工难度大，吸水失效。
高层/超高层建筑是人类发展、社会进步的标志。目前中国城市最大的问题就是人地矛盾尖锐。高层/超高层建筑可以提高城市容量，在一定程度上缓解城市横向扩张。但现有传统墙体材料已不能完全适用于高层建筑，轻质、高强、隔热、防火、隔音、装饰一体等多功能墙板是未来发展的方向。
气凝胶是具有纳米级孔洞和三维结构的轻质无机固体材料，具有优异的绝热、隔音、不燃、减震吸能等特性，导热系数可低至0.015w/m·k以下。因此，将气凝胶用于建筑材料，特别是墙体，可以显著降低墙体的密度，提高墙体绝热、防火、隔音等性能。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种带装饰面的超级绝热气凝胶夹芯复合墙板及其制备方法。
一种带装饰面的超级绝热气凝胶夹芯复合墙板，所述装饰面的超级绝热气凝胶夹芯复合墙板由内至外为内高强无机板、高强隔料板构件、气凝胶绝热芯材、外高强无机板和饰面层。
在其中一个实施例中，所述内或外高强无机板为纤维水泥板、纤维水泥硅酸钙板、高强混凝土板、高强石膏板、氯氧镁水泥板中的一种或多种；所述内或外高强无机板厚度为5-50mm。
在其中一个实施例中，所述高强隔料板构件的材质为有机高分子材料、无机非金属材料、金属材料、天然木质材料、复合材料中的一种或多种；所述高强隔料板构件是由整体式或分立式的高强隔料板和高强支架构成；所述高强隔料板构件的高强支架与高强隔料板之间采用断热桥处理或断热桥结构；所述高强隔料板厚度为1-30mm；所述高强支架长度为10-200mm。
在其中一个实施例中，所述气凝胶绝热芯材为气凝胶板材、气凝胶粉体、气凝胶颗粒、气凝胶复合材料中的一种或多种；所述气凝胶复合材料为气凝胶/胶黏剂复合材料、气凝胶复合毡、含气凝胶的泡沫混凝土中的一种或多种；所述气凝胶绝热芯材厚度为10-200mm。
在其中一个实施例中，所述饰面层为高强无机板清水墙、高强无机板抛光打磨仿石材饰面、氟碳金属漆层、彩色砂浆层、水包水乳胶漆层、真石漆层、瓷砖、大理石中的一种。
一种带装饰面的超级绝热气凝胶夹芯复合墙板的制备方法，包括以下步骤：
（1）空腔制备，将模具放置在两侧，在模具中放置所述高墙隔料板构件和预埋件，形成空腔；
（2）布料，在步骤（1）的空腔中加入所述内高强无机板的湿料、所述气凝胶绝热芯材、所述外高强无机板的湿料；
（3）成型工艺；
（4）脱模，待高强无机板具有强度后，脱模；
（5）在所述外高强无机板表面制作所述饰面层。
在其中一个实施例中，所述布料为一次同时布三种料或三次分别布料。
在其中一个实施例中，所述成型工艺为长线台座法振动复合成型工艺、侧压底振复合成型工艺或成组立模复合成型工艺。
在其中一个实施例中，所述长线台座法振动复合成型工艺包括以下步骤：（a）支钢模板，放置预埋件和拉结件，浇筑第一层湿底料，（b）浇筑第二层湿底料，（c）放置预埋件和拉结件，浇筑第三层湿面料，振动成型；所述步骤（a）中还可以在浇筑第一层底料后施加振动处理。
在其中一个实施例中，所述侧压底振复合成型工艺包括以下步骤：（a）在钢板组合模具中放置高强隔料板构件，并在高强隔料板之间放置高强支架，（b）浇筑高强无机板湿料、气凝胶绝热芯材、高强绝热板湿料，放置设计所留预埋件，（c）使用液压油缸对单块墙板两侧高强无机板板面挤压，（d）底座振动，复合成型；所述钢板组合模具为由两侧液压油缸所顶的活动钢板所围成的钢模外围护结构与放在此维护结构和振动钢底座之间的栈板形成的，只有上开口的前后左右底五面封闭的组合模具；所述步骤（c）还可以是通过油缸的联动传力构造对多块同方向的高强无机板面挤压。
在其中一个实施例中，所述成组立模复合成型工艺包括以下步骤：（a）在侧立的一组由6-18模构成的钢模中依次放入支撑构件、分隔料板、预埋件，（b）浇筑高强无机板湿料、气凝胶绝热芯材、高强绝热板湿料，（c）通过油缸的联动传力构造对多块同方向的高强无机板面挤压，（d）振动成型；所述步骤（d）还可以是不振动成型。
在其中一个实施例中，所述步骤（4）之后和步骤（5）之前以及步骤（5）之后还包括养护步骤；所述养护步骤为蒸压养护、蒸汽养护或自然养护。
上述一种带装饰面的气凝胶超级绝热夹芯复合墙板具有优异的保温隔热性能、隔音性能、防火性能、减震吸能性能、装饰性能，适用于保温防火装饰一体化外墙、幕墙、室内隔墙等领域。
附图说明
图1是本发明提供的装饰超绝热夹芯墙板剖面图。1为高强无机板，2为高强隔料板构件，3为气凝胶绝热芯材，4为高强无机板，5为饰面层。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明的带装饰面的超级绝热气凝胶夹芯复合墙板的一种实施例，所述带装饰面的超级绝热气凝胶夹芯复合墙板由内至外为内高强无机板1、高强隔料板构件2、气凝胶绝热芯材3、外高强无机板4和饰面层5。
如此，本发明的带装饰面的超级绝热气凝胶夹芯复合墙板类似“三明治”结构，内或外高强无机板1或4为墙板提供力学性能和防火性能，气凝胶绝热芯材3为墙板提供隔热保温、隔音、抗震性能，两侧设有燕尾槽凸出肋条的高强隔料板2将高强无机板和气凝胶绝热芯材牢固拉结，饰面层5可避免墙体二次施工。
本实施例中，所述内或外高强无机板为纤维水泥板、纤维水泥硅酸钙板、高强混凝土板、高强石膏板、氯氧镁水泥板中的一种或多种；所述内或外高强无机板厚度为5-50mm。
如此，内或外高强无机板由无机胶凝材料制备而成，在填料时，内或外高强无机板与高强隔料板之间会形成良好的界面结合。
本实施例中，所述高强隔料板构件的材质为有机高分子材料、无机非金属材料、金属材料、天然木质材料、复合材料中的一种或多种；所述高强隔料板构件是由整体式或分立式的高强隔料板和高强支架构成；所述高强隔料板构件的高强支架与高强隔料板之间采用断热桥处理或断热桥结构；所述高强隔料板厚度为1-30mm；所述高强支架长度为10-200mm。
如此，（1）本发明采用整体式或分立式高强隔料板和高强支架构件，可避免因高密度和高强度内外板面成型所需的高强挤压力作用于气凝胶绝热芯材或气凝胶复合材料芯材湿料导致其受挤压力而破坏，实现不同材料的受力和绝热功能分区；（2）本发明通过预先在模具内放置高强隔料板构件，实现连续或同时浇筑内、外无机面板湿料和气凝胶绝热芯材湿料；（3）本发明通过在高强隔料板两侧设有若干个同质材料的燕尾槽凸出的肋条，实现内外高强无机板与夹芯绝热层层间的拉结，显著提高界面强度。
本实施例中，所述气凝胶绝热芯材为气凝胶板材、气凝胶粉体、气凝胶颗粒、气凝胶复合材料中的一种或多种；所述气凝胶复合材料为气凝胶/胶黏剂复合材料、气凝胶复合毡、含气凝胶的泡沫混凝土中的一种或多种；所述气凝胶绝热芯材厚度为10-200mm。
如此，（1）本发明的气凝胶绝热芯材为气凝胶板材时，可以直接填充在相应空腔中，也可以对气凝胶板材进行表面改性，使得气凝胶板材具有表面亲水、内部疏水的结构特征，然后使用水性胶粘剂（如丙烯酸乳液、水性环氧树脂、水泥、石膏等）将气凝胶板材与高强隔料板之间粘结在一起；（2）本发明的气凝胶绝热芯材为气凝胶块体或气凝胶粉体时，直接在相应空腔中填充；（3）气凝胶绝热芯材为气凝胶/胶粘剂复合材料时，在相应空腔中填充气凝胶/胶粘剂湿料，使得气凝胶/胶粘剂复合材料与高强隔料板之间具有良好的界面结合；（4）本发明的气凝胶绝热芯材为气凝胶毡时，可以直接填充在相应空腔中，也可以对气凝胶毡进行表面改性，使得气凝胶毡具有表面亲水、内部疏水的结构特征，然后使用水性胶粘剂（如丙烯酸乳液、水性环氧树脂、水泥、石膏等）将气凝胶毡与高强隔料板之间粘结在一起；（5）本发明的气凝胶绝热芯材为含气凝胶的泡沫混凝土时，首先制备含气凝胶的泡沫混凝土湿料，然后浇筑在相应空腔中，硬化后，含气凝胶的泡沫混凝土湿料与高强隔料板之间具有良好的界面结合。
本实施例中，所述饰面层为高强无机板清水墙、高强无机板抛光打磨仿石材饰面、氟碳金属漆层、彩色砂浆层、水包水乳胶漆层、真石漆层、瓷砖、大理石中的一种。
如此，在材料出厂前制作饰面层，减少现场施工工序，降低工程造价，避免因现场工人施工差异性造成工程质量差等问题，并且根据需求选用适合的饰面层。
一种带装饰面的超级绝热气凝胶夹芯复合墙板的制备方法，包括以下步骤：
（1）空腔制备，将模具放置在两侧，在模具中放置所述高墙隔料板构件和预埋件，形成空腔；
（2）布料，在步骤（1）的空腔中加入所述内高强无机板的湿料、所述气凝胶绝热芯材、所述外高强无机板的湿料；
（3）成型工艺；
（4）脱模，待高强无机板具有强度后，脱模；
（5）在所述外高强无机板表面制作所述饰面层。
如此，本发明的制备工艺简单，实用，非常适合工业化生产。
本实施例中，所述布料为一次同时布三种料或三次分别布料。
如此，通过三次布料系统或一次布三种料的系统，可实现复合夹芯板复杂生产工艺的机械化、连续化、自动化。
本实施例中，所述成型工艺为长线台座法振动复合成型工艺、侧压底振复合成型工艺或成组立模复合成型工艺。
本实施例中，所述长线台座法振动复合成型工艺包括以下步骤：（a）支钢模板，放置预埋件和拉结件，浇筑第一层湿底料，（b）浇筑第二层湿底料，（c）放置预埋件和拉结件，浇筑第三层湿面料，振动成型；所述步骤（a）中还可以在浇筑第一层底料后施加振动处理。
本实施例中，所述侧压底振复合成型工艺包括以下步骤：（a）在钢板组合模具中放置高强隔料板构件，并在高强隔料板之间放置高强支架，（b）浇筑高强无机板湿料、气凝胶绝热芯材、高强绝热板湿料，放置设计所留预埋件，（c）使用液压油缸对单块墙板两侧高强无机板板面挤压，（d）底座振动，复合成型；所述钢板组合模具为由两侧液压油缸所顶的活动钢板所围成的钢模外围护结构与放在此维护结构和振动钢底座之间的栈板形成的，只有上开口的前后左右底五面封闭的组合模具；所述步骤（c）还可以是通过油缸的联动传力构造对多块同方向的高强无机板面挤压。
本实施例中，所述成组立模复合成型工艺包括以下步骤：（a）在侧立的一组由6-18模构成的钢模中依次放入支撑构件、分隔料板、预埋件，（b）浇筑高强无机板湿料、气凝胶绝热芯材、高强绝热板湿料，（c）通过油缸的联动传力构造对多块同方向的高强无机板面挤压，（d）振动成型；所述步骤（d）还可以是不振动成型。
如此，成组立模复合成型工艺可以实现多块复合墙板同时制备，生产效率高。
本实施例中，所述步骤（4）之后和步骤（5）之前以及步骤（5）之后还包括养护步骤；所述养护步骤为蒸压养护、蒸汽养护或自然养护。
如此，进一步提高本发明的带装饰面的气凝胶超级绝热夹芯复合墙板的力学性能。
上述一种带装饰面的气凝胶超级绝热夹芯复合墙板具有优异的保温隔热性能、隔音性能、防火性能、减震吸能性能、装饰性能，适用于保温防火装饰一体化外墙、幕墙、室内隔墙等领域。
下面为具体实施例部分。
实施例1
采用以下步骤制备带大理石装饰面的sio2气凝胶超级绝热夹芯复合墙板：
（1）使用接触角测量仪检测待处理的sio2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为55°，然后将粒径为56μm的sio2气凝胶粉体放置于真空加热炉中，用容器将称量后的六甲基二硅氮烷放置于真空加热炉中，加热气化，疏水改性1.5h，得到疏水sio2气凝胶粉体，用接触角测量仪检测疏水sio2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为147°；
（2）在室温下，按质量比1:0.5:99称取烷基苯磺酸钠、正己烷以及去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；
（3）按疏水sio2气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水sio2气凝胶粉体与表面亲水改性溶液混合，球磨处理25min后，取出过滤；
（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的sio2气凝胶粉体放置于远红外干燥炉中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对sio2气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为7.8μm；
（5）将步骤（4）的sio2气凝胶粉体与水玻璃混合，搅拌均匀，制得sio2气凝胶/水玻璃浆料，待用；
（6）制备纤维水泥硅酸钙浆料，待用；
（7）采用测压低振复合成型方式，在钢板模具中放置由pvc塑料隔料板和pvc塑料支架构成的高强隔料板构件；
（8）连续浇筑步骤（6）的纤维水泥硅酸钙浆料和步骤（5）的sio2气凝胶/水玻璃浆料，放置预埋件；
（9）使用液压油缸对单块墙板两侧挤压，同时底座振动；
（10）脱模，在温度为20℃、湿度大于95%rh的条件下养护28d；
（11）使用粘结砂浆在外纤维水泥硅酸钙板上黏贴大理石饰面层。
实施例2
采用以下步骤制备带水包水涂层装饰面的sio2气凝胶超级绝热夹芯复合墙板：
（1）使用接触角测量仪检测待处理的sio2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为45°，然后将粒径为67μm的sio2气凝胶粉体放置于真空加热炉中，用容器将称量后的三甲基氯硅烷放置于真空加热炉中，加热气化，疏水改性1.5h，得到疏水sio2气凝胶粉体，用接触角测量仪检测疏水sio2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为146°；
（2）在室温下，按质量比1:1:1000称取脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、烷基苯磺酸钠、正己烷和去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；
（3）按疏水sio2气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水sio2气凝胶粉体放入由过滤网制成的盛具中，一同浸入表面亲水改性溶液中，2min后取出；
（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的sio2气凝胶粉体放置于鼓风干燥箱中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对sio2气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为1.3μm；
（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性sio2气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、陶粒、可再分散乳胶粉、羟乙基纤维素、聚羧酸类减水剂、硝酸钠，聚丙烯纤维、进行干法混合，得到干混合料；
（6）将步骤（5）得到的干混合料加水进行湿法混合，得到湿混合料；
（7）泡沫体制备，使用发泡机对含有植物蛋白发泡剂的水溶液发泡，植物蛋白发泡剂和水的体积比为1:20，制得泡沫体；
（8）将步骤（6）得到的湿混合料与泡沫体混合，机械搅拌1min，即得sio2气凝胶泡沫混凝土浆料，待用。
（9）制备纤维水泥硅酸钙浆料，待用；
（10）采用长线台座法振动复合成型方式，先支钢模板，放置预埋件和拉结件，浇筑第一层湿底料（纤维水泥硅酸钙浆料）；
（11）浇筑第二层湿底料（sio2气凝胶泡沫混凝土）；
（12）放置预埋件和拉结件，浇筑第三层湿面料（纤维水泥硅酸钙浆料），振动成型；
（13）脱模，，在温度为20℃、湿度大于95%rh的条件下养护28d；
（14）在外纤维水泥硅酸钙上涂覆水包水乳胶漆饰面层。
实施例3
采用以下步骤制备带彩色砂浆装饰面的tio2气凝胶超级绝热夹芯复合墙板：
（1）使用接触角测量仪检测待处理的粒径为59μm的tio2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为145°，则该tio2气凝胶粉体具有疏水性；
（2）在室温下，按质量比1:0.8:120称取烷基苯磺酸钠、正己烷和去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；
（3）按疏水tio2气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水tio2气凝胶粉体与表面亲水改性溶液混合，机械搅拌15min后，转速为2000转/min，过滤；
（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的tio2气凝胶粉体放置于鼓风干燥箱中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对tio2气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为6.0μm；
（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性tio2气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、粉煤灰、陶粒、可再分散乳胶粉、羟甲基纤维素、聚羧酸类减水剂、硫酸钠、有机硅憎水剂，进行干法混合，得到干混合料；
（6）将步骤（5）得到的干混合料加水进行湿法混合，得到湿混合料；
（7）泡沫体制备，使用发泡机对含有十二烷基硫酸钠发泡剂和丙烯酸乳液的水溶液发泡，十二烷基硫酸钠发泡剂和水的体积比为1:80，制得泡沫体；
（8）将步骤（6）得到的湿混合料与泡沫体混合，机械搅拌1min，即得tio2气凝胶泡沫混凝土浆料，待用。
（9）制备纤维混凝土浆料，待用；
（10）采用测压低振复合成型方式，在钢板模具中放置由pvc塑料隔料板和pvc塑料支架构成的高强隔料板构件；
（11）连续浇筑纤维混凝土浆料和tio2气凝胶泡沫混凝土浆料，放置预埋件；
（12）使用液压油缸对单块墙板两侧挤压，同时底座振动；
（13）脱模，蒸汽养护；
（14）在外纤维混凝土板上涂覆彩色砂浆饰面层。
实施例4
采用以下步骤制备带大理石装饰面的sio2气凝胶超级绝热夹芯复合墙板：
（1）使用接触角测量仪检测待处理的sio2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为45°，然后将粒径为67μm的sio2气凝胶粉体放置于真空加热炉中，用容器将称量后的三甲基氯硅烷放置于真空加热炉中，加热气化，疏水改性1.5h，得到疏水sio2气凝胶粉体，用接触角测量仪检测疏水sio2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为146°；
（2）在室温下，按质量比1:1:1000称取脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、烷基苯磺酸钠、正己烷和去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；
（3）按疏水sio2气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水sio2气凝胶粉体放入由过滤网制成的盛具中，一同浸入表面亲水改性溶液中，2min后取出；
（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的sio2气凝胶粉体放置于鼓风干燥箱中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对sio2气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为1.3μm；
（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性sio2气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、陶粒、可再分散乳胶粉、羟乙基纤维素、聚羧酸类减水剂、硝酸钠，聚丙烯纤维、进行干法混合，得到干混合料；
（6）将步骤（5）得到的干混合料加水进行湿法混合，得到湿混合料；
（7）泡沫体制备，使用发泡机对含有植物蛋白发泡剂的水溶液发泡，植物蛋白发泡剂和水的体积比为1:30，制得泡沫体；
（8）将步骤（6）得到的湿混合料与泡沫体混合，机械搅拌1min，即得sio2气凝胶泡沫混凝土浆料，待用；
（9）制备纤维水泥硅酸钙浆料，待用；
（10）采用长线台座法振动复合成型方式，先支钢模板，放置预埋件和拉结件，浇筑第一层湿底料（纤维水泥硅酸钙浆料），预振；
（11）浇筑第二层湿底料（sio2气凝胶泡沫混凝土浆料）；
（12）放置预埋件和拉结件，浇筑第三层湿面料（纤维水泥硅酸钙浆料），振动成型；
（13）脱模，蒸压养护；
（14）在外纤维水泥硅酸钙板上粘结大理石饰面层。
实施例5
采用以下步骤制备带大理石装饰面的sio2气凝胶超级绝热夹芯复合墙板：
（1）制备高强石膏湿料，加入柠檬酸钠以调节石膏的硬化时间；
（2）采用成组立模成型工艺，在侧立的一组由6模构成的钢模中依次放入支撑构件、pvc塑料隔料板和pvc塑料支架构成的高强隔料板构件、预埋件；
（3）在对应空腔中依次浇筑高强石膏湿料、气凝胶粉体、高强石膏湿料，预振；
（4）通过油缸的联动传力构造对多块同方向的高强石膏板面挤压，底座振动；
（5）待石膏硬化后，脱模；
（6）在外高强石膏板上涂覆真石漆饰面层。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。