本发明属于保温材料制备
技术领域：
，尤其涉及一种珍珠岩绝热制品的制备方法。
背景技术：
：目前，建筑用外墙保温板，多数都是聚苯乙烯苯板，这种外墙保温材料现在看来存在很多缺点，易老化而且不易降解环境污染很严重，易变形，易脱落寿命短，并且防火性能较差，施工难度较高与建筑外墙的粘接性不好，综合成本高，而且易燃，因外墙保温引起的建筑火灾频繁发生，严重的威胁了人们生命和财产安全。现在各地都在加紧研制聚苯乙烯苯板保温材料的替代产品，主要就有以珍珠岩为主的保温材料，珍珠岩本身具有表观密度小、导热系数低、化学稳定性好、使用温度范围广特点，广泛地应用于建筑外墙保温系统中。膨胀珍珠岩的蜂窝煤状的孔状结构决定了膨胀珍珠岩具有良好的保温隔热效果，但同时也导致其制品的最大缺点是耐压强度低且吸水率高，耐压强度一般在0.4～1.1MPa之间，吸水率在l1O％以上，膨胀珍珠岩极易因环境变化而吸收空气中的水分，导致其制品出现裂缝进而影响保温隔热效果。实际上，生产厂家从降低生产成本的角度出发，产品的强度往往只高于标准的最低要求，其吸水率有的高达300％以上。这些低强度高吸水率的膨胀珍珠岩制品严重影响了运输、施工、耐久性、保温性能和使用领域。技术实现要素：本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种珍珠岩绝热制品的制备方法，生产周期短，操作简单，可控性高，生产成本低，安全有效，制得的膨胀珍珠岩产品抗压强度高且吸水率低，保温、隔热、吸音性能好，使用寿命长，适用范围广，对建筑节能具有积极的作用。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种珍珠岩绝热制品的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(a)原料选取：按照以下质量份数的组分配比：50-255目的膨胀珍珠岩50～120份，泡花碱4～10份，可分散性乳胶粉2～15份，憎水剂6～20份，水50～120份，增强纤维10～20份，无机胶结材料5～30份；(b)配料：将上述质量份数的膨胀珍珠岩、可分散性乳胶粉和增强纤维置于搅拌筒中混合，并搅拌均匀，同时将泡花碱、憎水剂和25～60份水的混合物以喷雾的形式加入到搅拌筒中，充分搅拌，使之与膨胀珍珠岩、可分散性乳胶粉和增强纤维混合成均匀的混合料，并加入泡花碱重量的12％～15％的外加剂，控制搅拌筒的转速为300～350转/分，在30℃～35℃下，搅拌时间为1h～2.5h，以喷雾的形式将泡花碱、憎水剂和水的混合物加入到搅拌筒中，增大了接触面积，利于混合充分，反应完全，提高原料的利用率，外加剂有助于降低泡花碱的熔化温度和粘度，从而降低后期煅烧温度，减少生产成本；(c)压制：搅拌完毕后用压机将混合料压制成坯体，压机的工作参数为6～10MPa，压缩比为1.5～2.2，合理控制压缩比可提高坯体的成型质量，还能控制损失；(d)硬化烘干：将坯体先在室温下干燥1h～1.5h，放入烘房中进行烘干，烘房温度控制在70℃～100℃，烘烤时间为10h～12h，将坯体烘至含水率小于3.5％；(e)一次煅烧：将烘干的坯体放入高温炉中进行煅烧，采用10～12℃/min的升温速度将炉体加热至400℃，对坯体进行预热，400℃～600℃阶段采用6～8℃/min的升温速度，当炉体温度升到600℃～620℃时，保温1.5h～2h，保温过后，炉体以15～20℃/min的降温速度冷却至400℃～450℃，降温期间，通过高温炉的视窗观察坯体的表面状况，随后进入退火阶段，炉体以5～6℃/min的降温速度冷却至常温，升温过快会造成膨胀珍珠岩表面过早地熔融，造成混合料内外层温差过大，坯体煅烧不均匀，例如出现制品坯体已经玻化，而内部尚未烧结的现象，合理的保温时间可以保证坯体内外温度均匀，泡花碱可充分熔化，进入退火阶段采用缓慢冷却，可消除玻璃内的残余应力，保证坯体冷却后具有一定的机械强度；(f)再次混合：将冷却后的坯体用粉碎机粉碎，将粉碎后的坯体粉末、无机胶结材料和剩余的水在搅拌筒中混合，再加入碘化钾拌匀，碘化钾的加入量为无机胶结材料重量的15％～25％，然后装模用压机将混合料压制成型，在空气中晾干，碘化钾作为助熔剂，其加入量对无机胶结材料的熔融温度有直接影响，在合理的加入量范围内，助熔剂的加入量增加，会导致无机胶结材料的熔融温度降低，因此需要合理控制助熔剂的加入量，无机胶结材料的加入能提高最终产品的抗压强度，降低产品的吸水率；(g)二次煅烧：将晾干后的压制品放入高温炉中进行焙烧，采用20～25℃/min的升温速度将炉体加热至700℃，焙烧时间为1.5h～2h，焙烧完成后在常温下冷却；(h)成品包装：冷却后的产品进行抗压强度、吸水率、堆积密度、导热系数各项标准参数的测定，合格品直接包装入库。进一步，步骤(c)中在压制前先将混合料过一遍8mm的圆孔筛网板，收集筛分后的混合料再进行压制，过筛网板可以有效防止结块的产生，起到二次搅拌的作用。进一步，步骤(d)中在坯体放入烘房中烘干前，先将坯体置于真空罐中，抽真空至-0.1MPa～-0.05MPa，然后再进行加热烘干，在真空状态下进行干燥，干燥速度快，大大缩短干燥时间，阻断了空气和坯体发生副反应的可能性，利于收集高纯度产物，提高设备的利用率，提高经济效益。进一步，步骤(a)中泡花碱的模数为3.1～3.6，密度大于等于1.32，泡花碱为水玻璃，为淡黄色粘稠液体，呈碱性，水玻璃可吸收空气中的CO2而生成二氧化硅凝胶，凝胶脱水变成二氧化硅而硬化，从而起粘结作用。进一步，步骤(a)中膨胀珍珠岩的粒径为0.6mm～1.3mm，堆积密度为120～150kg/m3，膨胀珍珠岩的堆积密度太大会导致其保温性能太低。进一步，步骤(a)中泡花碱的细度为2500～3000cm2/g，泡花碱的细度影响焙烧温度，细度越细其熔化时间越短，如泡花碱的细度太细，会使生产成本提高，因此需要合理控制泡花碱的细度，降低生产成本。进一步，步骤(a)中无机胶结材料的细度＞3000cm2/g，无机胶结材料的细度影响焙烧温度，当无机胶结材料中碱金属氧化物的含量越高时焙烧温度越低，如无机胶结材料的细度太细，会使生产成本提高，因此需要合理控制无机胶结材料的细度，降低生产成本。进一步，步骤(c)中压机的压制时间为3～5min。进一步，步骤(a)中憎水剂为二甲基硅油，二甲基硅油无毒无味，具有生理惰性、良好的化学稳定性、耐候性、疏水性好的优点，混合后使得膨胀珍珠岩的空隙致密，从而提高其抗压、抗拉强度，并且在膨胀珍珠岩的表面形成永久性防水膜，不会出现膨胀、变形、脱落的现象。本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：本发明中泡花碱在高温作用下变成熔融状态，外加剂的加入有助于降低泡花碱的熔化温度和粘度，从而降低后期煅烧温度，减少生产成本。熔融状态下的泡花碱流进膨胀珍珠岩之间联通的孔隙，从而降低了膨胀珍珠岩的吸水性，泡花碱用量对膨胀珍珠岩产品的抗压强度也有增益效果，用量越多，抗压强度也增大。无机胶结材料在高温作用下变成熔融状态，由于助熔剂的加入作用，降低了熔体的粘度，使高温下无机胶结材料形成的熔体一部分包裹在膨胀珍珠岩表面，另一部分流进膨胀珍珠岩的孔隙中，当熔体冷却后，形成粘结和机械咬合的双重作用，同时冷却的熔体在整个膨胀珍珠岩的表面形成一层坚硬的包裹层外壳，使膨胀珍珠岩的抗压强度大大提高，从而制得的膨胀珍珠岩产品抗压强度高。本发明制得的膨胀珍珠岩产品其抗压强度≥1.25MPa，吸水率≤70％，导热系数为0.067～0.078W/(m·k)，抗压强度高且吸水率低，保温、隔热、吸音性能好，使用寿命长，对建筑节能具有积极的作用，不仅可用于民用建筑外墙和屋顶的隔热保温，还可广泛应用于石油、化工、地下工程、国防军工等领域，是一个既安全可靠又经久耐用的建筑节能环保材料。附图说明下面结合附图对本发明作进一步说明：图1为本发明一种珍珠岩绝热制品的制备方法的流程示意图。具体实施方式如图1所示，为本发明一种珍珠岩绝热制品的制备方法，包括如下步骤：(a)原料选取：按照以下质量份数的组分配比：50-255目的膨胀珍珠岩50～120份，选择最佳目数的膨胀珍珠岩，利于提高最终产品的质量。膨胀珍珠岩的粒径为0.6mm～1.3mm，堆积密度为120～150kg/m3，膨胀珍珠岩的堆积密度太大会导致其保温性能太低。泡花碱4～10份，泡花碱的模数为3.1～3.6，密度大于等于1.32，泡花碱为水玻璃，为淡黄色粘稠液体，呈碱性，水玻璃可吸收空气中的CO2而生成二氧化硅凝胶，凝胶脱水变成二氧化硅而硬化，从而起粘结作用。泡花碱的细度为2500～3000cm2/g，泡花碱的细度影响焙烧温度，细度越细其熔化时间越短，如泡花碱的细度太细，会使生产成本提高，因此需要合理控制泡花碱的细度，降低生产成本。可分散性乳胶粉2～15份，可分散性乳胶粉具有极突出的防水性能，粘结强度好，混合后增加膨胀珍珠岩的弹性并延长开放时间，赋予膨胀珍珠岩的耐碱性，改善膨胀珍珠岩的粘附性/粘合性、抗折强度、可塑性、耐磨性能和施工性，并作为第二种粘结剂发挥增强作用。憎水剂6～20份，憎水剂为二甲基硅油，二甲基硅油无毒无味，具有生理惰性、良好的化学稳定性、耐候性、疏水性好的优点，混合后使得膨胀珍珠岩的空隙致密，从而提高其抗压、抗拉强度，并且在膨胀珍珠岩的表面形成永久性防水膜，不会出现膨胀、变形、脱落的现象。水50～120份，增强纤维10～20份，增强纤维为无机纤维，具有无毒、无味、耐酸碱、抗老化、抗菌等特点，性能稳定持久，它形成具有一定强度和韧性的极其复杂的立体网络结构，使得最终产品表现出卓越的绝热性能和优异的吸声隔音性能。无机胶结材料5～30份，无机胶结材料采用固体工业废料，生产成本低，无机胶结材料的细度＞3000cm2/g，无机胶结材料的细度影响焙烧温度，当无机胶结材料中碱金属氧化物的含量越高时焙烧温度越低，如无机胶结材料的细度太细，会使生产成本提高，因此需要合理控制无机胶结材料的细度，降低生产成本。(b)配料：将上述质量份数的膨胀珍珠岩、可分散性乳胶粉和增强纤维置于搅拌筒中混合，并搅拌均匀，同时将泡花碱、憎水剂和25～60份水的混合物以喷雾的形式加入到搅拌筒中，充分搅拌，使之与膨胀珍珠岩、可分散性乳胶粉和增强纤维混合成均匀的混合料，以喷雾的形式加入，增大了接触面积，利于混合充分，反应完全，提高原料的利用率。然后加入泡花碱重量的12％～15％的外加剂，外加剂有助于降低泡花碱的熔化温度和粘度，从而降低后期煅烧温度，减少生产成本。控制搅拌筒的转速为300～350转/分，在30℃～35℃下，搅拌时间为1h～2.5h。(c)压制：搅拌完毕后将混合料过一遍8mm的圆孔筛网板，收集筛分后的混合料再进行压制，过筛网板可以有效防止结块的产生，起到二次搅拌的作用。再用压机将混合料压制成坯体，压机的工作参数为6MPa～10MPa，压制时间为3～5min，压缩比为1.5～2.2，合理控制压缩比可提高坯体的成型质量，还能控制损失。(d)硬化烘干：先将坯体置于真空罐中，抽真空至-0.1MPa～-0.05MPa，然后再进行加热烘干，在真空状态下进行干燥，干燥速度快，大大缩短干燥时间，阻断了空气和坯体发生副反应的可能性，利于收集高纯度产物，提高设备的利用率，提高经济效益。将坯体在室温下干燥1h～1.5h，放入烘房中进行烘干，烘房温度控制在70℃～100℃，烘烤时间为10h～12h，将坯体烘至含水率小于3.5％。(e)一次煅烧：将烘干的坯体放入高温炉中进行煅烧，采用10～12℃/min的升温速度将炉体加热至400℃，对坯体进行预热，400℃～600℃阶段采用6～8℃/min的升温速度，升温过快会造成膨胀珍珠岩表面过早地熔融，造成混合料内外层温差过大，坯体煅烧不均匀，例如出现制品坯体已经玻化，而内部尚未烧结的现象，当炉体温度升到600℃～620℃时，保温1.5h～2h，合理的保温时间可以保证坯体内外温度均匀，保温时间过短，则煅烧不充分，保温时间过长，则产品收缩率过大，保温性能降低。保温过后，炉体以15～20℃/min的降温速度迅速冷却至400℃～450℃，目的是避免已经均匀熔化在膨胀珍珠岩表面上的玻璃熔体发生流淌。降温期间，通过高温炉的视窗观察坯体的表面状况，若发现膨胀珍珠岩表面上的玻璃熔体流淌过多，则加快降温速度。随后进入退火阶段，炉体以5～6℃/min的降温速度冷却至常温，泡花碱可充分熔化，进入退火阶段采用缓慢冷却，可消除玻璃内的残余应力，保证坯体冷却后具有一定的机械强度。(f)再次混合：将冷却后的坯体用粉碎机粉碎，将粉碎后的坯体粉末、无机胶结材料和剩余的水在搅拌筒中混合，再加入碘化钾拌匀，碘化钾的加入量为无机胶结材料重量的20％～25％，然后装模用压机将混合料压制成型，在空气中晾干，碘化钾作为助熔剂，其加入量对无机胶结材料的熔融温度有直接影响，在合理的加入量范围内，助熔剂的加入量增加，会导致无机胶结材料的熔融温度降低，因此需要合理控制助熔剂的加入量，无机胶结材料的加入能提高最终产品的抗压强度，降低产品的吸水率。表1为碘化钾用量对无机胶结材料熔融温度的影响：编号重量比(助溶剂∶无机胶结材料)熔融温度(℃)10.181220.1575530.270240.2569850.369460.3569170.4688表1为碘化钾用量对无机胶结材料熔融温度的影响由表1可以看出，随着碘化钾用量增加，无机胶结材料的熔融温度会逐渐降低，当碘化钾用量增加到一定量时(20％～30％)，其熔融温度降低很小，从能耗角度出发，无机胶结材料的熔融温度越低越好，但温度过低，势必造成碘化钾用量的增加，导致生产成本的提高，因而应合理控制碘化钾用量，其用量为无机胶结材料重量的20％～25％较合适。(g)二次煅烧：将晾干后的压制品放入高温炉中进行焙烧，采用20～25℃/min的升温速度将炉体加热至700℃，焙烧时间为1.5h～2h，焙烧完成后在常温下冷却。(h)成品包装：冷却后的产品进行抗压强度、吸水率、堆积密度、导热系数各项标准参数的测定，合格品直接包装入库。表2为泡花碱不同用量对膨胀珍珠岩产品物理性能的影响：表2为泡花碱不同用量对膨胀珍珠岩物理性能的影响由表2可以看出，随着泡花碱用量的增加，膨胀珍珠岩产品的吸水率会逐渐降低，抗压强度逐渐增加，可以进一步研究泡花碱用量对膨胀珍珠岩产品的抗压强度的影响，导热系数也逐渐增加，但其增幅不大，说明泡花碱用量对产品的导热性能影响不大。表3为无机胶结材料不同用量对膨胀珍珠岩产品物理性能的影响：表3为无机胶结材料不同用量对膨胀珍珠岩物理性能的影响由表3可以看出，随着无机胶结材料用量的增加，膨胀珍珠岩产品的吸水率会逐渐降低，抗压强度逐渐增加，当无机胶结材料用量为膨胀珍珠岩的12％时，其抗压强度为0.63MPa，已达到建设部关于《膨胀珍珠岩绝热制品的技术性能指标》中同类产品优等品最低要求(优等品为0.490MPa)，扩大了膨胀珍珠岩产品的适用范围，经济效益高。导热系数也逐渐增加，但导热系数的增幅不大，说明无机胶结材料用量对产品的导热性能影响不大。本发明中泡花碱在高温作用下变成熔融状态，外加剂的加入有助于降低泡花碱的熔化温度和粘度，从而降低后期煅烧温度，减少生产成本。熔融状态下的泡花碱流进膨胀珍珠岩之间联通的孔隙，从而降低了膨胀珍珠岩的吸水性，泡花碱用量对膨胀珍珠岩产品的抗压强度也有增益效果，用量越多，抗压强度也增大。无机胶结材料在高温作用下变成熔融状态，由于助熔剂的加入作用，降低了熔体的粘度，使高温下无机胶结材料形成的熔体一部分包裹在膨胀珍珠岩表面，另一部分流进膨胀珍珠岩的孔隙中，当熔体冷却后，形成粘结和机械咬合的双重作用，同时冷却的熔体在整个膨胀珍珠岩的表面形成一层坚硬的包裹层外壳，使膨胀珍珠岩的抗压强度大大提高，从而制得的膨胀珍珠岩产品抗压强度高。本发明制得的膨胀珍珠岩产品其抗压强度≥1.25MPa，吸水率≤70％，导热系数为0.067～0.078W/(m·k)，抗压强度高且吸水率低，保温、隔热、吸音性能好，使用寿命长，对建筑节能具有积极的作用，不仅可用于民用建筑外墙和屋顶的隔热保温，还可广泛应用于石油、化工、地下工程、国防军工等领域，是一个既安全可靠又经久耐用的建筑节能环保材料。以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。当前第1页1 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