本发明涉及建筑保温材料领域，特别是聚氨酯-水泥复合发泡保温材料及其制备方法。
背景技术：
随着国家对建筑节能减排的要求不断提高，建筑保温材料已经开始得到广泛的使用，而发泡水泥以其价格低、A级防火、与建筑砂浆相容性好等优势成为应用最广泛的保温材料，但传统的水泥发泡材料存在的质脆、切割损耗大、保温效果一般等诸多弊端也在限制其进一步的推广使用。
相比于无机水泥保温板，聚氨酯、酚醛板、XPS及EPS等有机板具有低导热系数、板材薄、节约建筑空间等优点，但有机保温板的成本偏高，建筑相容性差、对施工要求高。据统计，外墙保温工程中出现保温层脱落多半是由有机保温板施工缺陷所致，而且有机保温板需要添加大量阻燃剂才能达到B1级的防火等级，即便是添加了阻燃剂的防火保温板，在遇到明火时也容易产生毒性气体，危害人身健康。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是提供一种聚氨酯水泥复合发泡保温材料，该保温材料综合了水泥保温板价廉、A级防火、建筑相容性好；有机保温切割损耗低、保温性好等优点，是目前传统保温板的理想替代材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种聚氨酯水泥复合发泡保温材料，是由聚氨酯和水泥复合发泡而成有机-无机保温材料，包括以下重量份数的原料：
水泥： 300-600份；
粉煤灰： 20-40份；
增强纤维： 1-5份；
偏高岭土： 10-30份；
二氧化硅： 1-3份；
水泥助剂： 3-15份；
复合乳化剂： 5-20份；
双氧水： 30-50份；
聚酯三元醇： 10-25份；
二苯基甲烷二异氰酸酯： 15-40份；
水： 200-400份。
在本发明一个较佳实施例中，所述的水泥为硅酸盐水泥，采用32.5、42.5、32.5R、42.5R水泥中的一种或几种。
在本发明一个较佳实施例中，所述的粉煤灰为一级粉煤灰或二级粉煤灰。
在本发明一个较佳实施例中，所述的增强纤维采用长度在1-3cm的聚酯纤维、PP纤维、PE纤维中的一种或几种。
在本发明一个较佳实施例中，所述的二氧化硅为亲水性气相二氧化硅。
在本发明一个较佳实施例中，所述的水泥助剂为硬脂酸钙、三乙醇胺及氢氧化钙的混合物，其中三者按照重量份比例为硬脂酸钙：三乙醇胺：氢氧化钙=5-10:0.1-0.2:1-2。
在本发明一个较佳实施例中，所述的复合乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、司盘-80及吐温-80的混合物，其中各组分按照重量份比例为十二烷基苯磺酸钠：十二烷基硫酸钠：司盘-80：吐温-80=1-3:2-5:5-10:5-10。
解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：还提供了一种聚氨酯水泥复合发泡保温材料的制备方法，包括以下具体步骤：
步骤1：将水泥、粉煤灰、增强纤维、偏高岭土、滑石粉、二氧化硅混合搅拌，然后再加入水继续搅拌均匀得到初料；
步骤2：将步骤1得到的初料加入高速分散机，然后加入水泥助剂、复合乳化剂经高速分散得到预混料；
步骤3：将步骤2得到的预混料通入特制发泡机中，加入双氧水、聚酯三元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯混合发泡，灌入模具中成型制得聚氨酯-水泥复合发泡保温材料。
在本发明一个较佳实施例中，所述的步骤2中高速分散机包括单轴分散机和双轴分散机。
在本发明一个较佳实施例中，所述的步骤2中加入分散机中高速分散的具体参数为：单轴分散机500-800r/min，时间为15-20min；双轴分散机300-500r/min，时间为10-15min。
本发明的有益效果是：本发明的聚氨酯水泥复合发泡保温材料及其制备方法，通过聚氨酯-水泥复合发泡的方法制备有机-无机复合保温板，聚氨酯与发泡水泥同时发泡，通过复合乳化剂提高二者之间的相容性，聚氨酯作为分散相在发泡水泥中均匀分散后，自身无需添加阻燃剂即可达到A级防火，且聚氨酯可以提高发泡水泥的韧性与强度，提高内部孔洞的闭孔率与保温效果，有利于发泡水泥快速定型，缩短脱模时间，考虑到传统发泡水泥保温板使用中损耗大，本发明的聚氨酯-水泥复合发泡板在成本上与传统发泡板持平甚至更低。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例包括：
一种聚氨酯水泥复合发泡保温材料，是由聚氨酯和水泥复合发泡而成有机-无机保温材料，包括以下重量份数的原料：
水泥： 300-600份；
粉煤灰： 20-40份；
增强纤维： 1-5份；
偏高岭土： 10-30份；
二氧化硅： 1-3份；
水泥助剂： 3-15份；
复合乳化剂： 5-20份；
双氧水： 30-50份；
聚酯三元醇： 10-25份；
二苯基甲烷二异氰酸酯： 15-40份；
水： 200-400份。
上述中，所述的水泥为硅酸盐水泥，采用32.5、42.5、32.5R、42.5R水泥中的一种或几种；所述的粉煤灰为一级粉煤灰或二级粉煤灰；所述的增强纤维采用长度在1-3cm的聚酯纤维、PP纤维、PE纤维中的一种或几种；所述的二氧化硅为亲水性气相二氧化硅；所述的水泥助剂为硬脂酸钙、三乙醇胺及氢氧化钙的混合物，其中三者按照重量份比例为硬脂酸钙：三乙醇胺：氢氧化钙=5-10:0.1-0.2:1-2；所述的复合乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、司盘-80及吐温-80的混合物，其中各组分按照重量份比例为十二烷基苯磺酸钠：十二烷基硫酸钠：司盘-80：吐温-80=1-3:2-5:5-10:5-10。
本发明还提供了一种聚氨酯水泥复合发泡保温材料的制备方法，包括以下具体步骤：
步骤1：将水泥、粉煤灰、增强纤维、偏高岭土、滑石粉、二氧化硅混合搅拌，然后再加入水继续搅拌均匀得到初料；
步骤2：将步骤1得到的初料加入高速分散机，然后加入水泥助剂、复合乳化剂经高速分散得到预混料；
步骤3：将步骤2得到的预混料通入特制发泡机中，加入双氧水、聚酯三元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯混合发泡，灌入模具中成型制得聚氨酯-水泥复合发泡保温材料。
上述中，所述的步骤2中高速分散机包括单轴分散机和双轴分散机，其中，加入分散机中高速分散的具体参数为：单轴分散机500-800r/min，时间为15-20min；双轴分散机300-500r/min，时间为10-15min。
下面采用实施例的方式对本发明的聚氨酯-水泥复合发泡保温材料及其制备方法作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
一、实施例1：
各组分原料重量份数比如下：
32.5硅酸盐水： 300份；
一级粉煤灰： 20份；
2cmPP纤维： 1份；
100目偏高岭土： 10份；
二氧化硅： 1份；
水泥助剂： 3份；
复合乳化剂： 5份；
双氧水： 30份；
聚酯三元醇： 10份；
二苯基甲烷二异氰酸酯： 15份；
水： 200份；
上述中，水泥助剂中硬脂酸钙：三乙醇胺：氢氧化钙=5:0.1:1。
其中，复合乳化剂中十二烷基苯磺酸钠：十二烷基硫酸钠：司盘-80：吐温-80=1:2:5:5。具体制备如下：
步骤1：将硅酸盐水泥、粉煤灰、增强纤维、偏高岭土、滑石粉、二氧化硅混合搅拌，然后再加入水继续搅拌均匀得到初料；
步骤2：将步骤1得到的初料加入单轴高速分散机，然后加入水泥助剂、复合乳化剂经500r/min高速分散20min后得到预混料；
步骤3：将步骤2得到的预混料通入特制发泡机中，加入双氧水、聚酯三元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯混合发泡，灌入模具中成型制得聚氨酯-水泥复合发泡保温材料。
二、实施例2：
各组分原料重量份数比如下：
42.5硅酸盐水： 400份；
一级粉煤灰： 30份；
1cmPE纤维： 3份；
100目偏高岭土： 20份；
二氧化硅： 2份；
水泥助剂： 5份；
复合乳化剂： 10份；
双氧水： 35份；
聚酯三元醇： 15份；
二苯基甲烷二异氰酸酯： 25份；
水： 250份。
上述中，水泥助剂中硬脂酸钙：三乙醇胺：氢氧化钙=6:0.1:1.5。
其中，复合乳化剂中十二烷基苯磺酸钠：十二烷基硫酸钠：司盘-80：吐温-80=2:2:5:5。具体制备如下：
步骤1：将硅酸盐水泥、粉煤灰、增强纤维、偏高岭土、滑石粉、二氧化硅混合搅拌，然后再加入水继续搅拌均匀得到初料；
步骤2：将步骤1得到的初料加入单轴高速分散机，然后加入水泥助剂、复合乳化剂经800r/min高速分散15min后得到预混料；
步骤3：将步骤2得到的预混料通入特制发泡机中，加入双氧水、聚酯三元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯混合发泡，灌入模具中成型制得聚氨酯-水泥复合发泡保温材料。
三、实施例3：
原料按照重量份数比包含以下组分原料：
32.5R硅酸盐水： 500份；
一级粉煤灰： 30份；
2cmPP纤维： 4份；
100目偏高岭土： 25份；
二氧化硅： 3份；
水泥助剂： 10份；
复合乳化剂： 15份；
双氧水： 40份；
聚酯三元醇： 20份；
二苯基甲烷二异氰酸酯： 40份；
水： 300份。
上述中，水泥助剂中硬脂酸钙：三乙醇胺：氢氧化钙=8:0.2:2。
其中，复合乳化剂中十二烷基苯磺酸钠：十二烷基硫酸钠：司盘-80：吐温-80=1:2:5:5。具体制备如下：
步骤1：将硅酸盐水泥、粉煤灰、增强纤维、偏高岭土、滑石粉、二氧化硅混合搅拌，然后再加入水继续搅拌均匀得到初料；
步骤2：将步骤1得到的初料加入双轴高速分散机，然后加入水泥助剂、复合乳化剂经300r/min高速分散15min后得到预混料；
步骤3：将步骤2得到的预混料通入特制发泡机中，加入双氧水、聚酯三元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯混合发泡，灌入模具中成型制得聚氨酯-水泥复合发泡保温材料。
四、实施例4：
原料按照重量份数比包含以下组分原料：
32.5硅酸盐水： 500份；
二级粉煤灰： 35份；
3cm聚酯纤维： 4份；
200目偏高岭土： 20份；
二氧化硅： 2份；
水泥助剂： 12份；
复合乳化剂： 15份；
双氧水： 40份；
聚酯三元醇： 20份；
二苯基甲烷二异氰酸酯： 35份；
水： 350份。
上述中，水泥助剂中硬脂酸钙：三乙醇胺：氢氧化钙=7:0.15:1.5。
其中，复合乳化剂中十二烷基苯磺酸钠：十二烷基硫酸钠：司盘-80：吐温-80=2:4:7:7。具体制备如下：
步骤1：将硅酸盐水泥、粉煤灰、增强纤维、偏高岭土、滑石粉、二氧化硅混合搅拌，然后再加入水继续搅拌均匀得到初料；
步骤2：将步骤1得到的初料加入双轴高速分散机，然后加入水泥助剂、复合乳化剂经400r/min高速分散13min后得到预混料；
步骤3：将步骤2得到的预混料通入特制发泡机中，加入双氧水、聚酯三元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯混合发泡，灌入模具中成型制得聚氨酯-水泥复合发泡保温材料。
五、实施例5：
原料按照重量份数比包含以下组分原料：
42.5R硅酸盐水： 500份；
二级粉煤灰： 40份；
3cmPE纤维： 4份；
200目偏高岭土： 25份；
二氧化硅： 2份；
水泥助剂： 10份；
复合乳化剂： 15份；
双氧水： 45份；
聚酯三元醇： 20份；
二苯基甲烷二异氰酸酯： 40份；
水： 300份。
上述中，水泥助剂中硬脂酸钙：三乙醇胺：氢氧化钙=8:0.18:1.5。
其中，复合乳化剂中十二烷基苯磺酸钠：十二烷基硫酸钠：司盘-80：吐温-80=2:4:8:8。具体制备如下：
步骤1：将硅酸盐水泥、粉煤灰、增强纤维、偏高岭土、滑石粉、二氧化硅混合搅拌，然后再加入水继续搅拌均匀得到初料；
步骤2：将步骤1得到的初料加入双轴高速分散机，然后加入水泥助剂、复合乳化剂经500r/min高速分散10min后得到预混料；
步骤3：将步骤2得到的预混料通入特制发泡机中，加入双氧水、聚酯三元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯混合发泡，灌入模具中成型制得聚氨酯-水泥复合发泡保温材料。
六、实施例6：
原料按照重量份数比包含以下组分原料：
42.5硅酸盐水： 600份；
一级粉煤灰： 40份；
2cmPP纤维： 5份；
100目偏高岭土： 20份；
二氧化硅： 3份；
水泥助剂： 15份；
复合乳化剂： 20份；
双氧水： 50份；
聚酯三元醇： 25份；
二苯基甲烷二异氰酸酯： 40份；
水： 400份。
上述中，水泥助剂中硬脂酸钙：三乙醇胺：氢氧化钙=10:0.15:1。
其中复合乳化剂中十二烷基苯磺酸钠：十二烷基硫酸钠：司盘-80：吐温-80=2:5:10:10。具体制备如下
步骤1：将硅酸盐水泥、粉煤灰、增强纤维、偏高岭土、滑石粉、二氧化硅混合搅拌，然后再加入水继续搅拌均匀得到初料；
步骤2：将步骤1得到的初料加入双轴高速分散机，然后加入水泥助剂、复合乳化剂经500r/min高速分散10min后得到预混料；
步骤3：将步骤2得到的预混料通入特制发泡机中，加入双氧水、聚酯三元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯混合发泡，灌入模具中成型制得聚氨酯-水泥复合发泡保温材料。
综上所述，本发明的聚氨酯水泥复合发泡保温材料及其制备方法，通过聚氨酯-水泥复合发泡的方法制备有机-无机复合保温板，聚氨酯与发泡水泥同时发泡，通过复合乳化剂提高二者之间的相容性，聚氨酯作为分散相在发泡水泥中均匀分散后，自身无需添加阻燃剂即可达到A级防火，且聚氨酯可以提高发泡水泥的韧性与强度，提高内部孔洞的闭孔率与保温效果，有利于发泡水泥快速定型，缩短脱模时间，考虑到传统发泡水泥保温板使用中损耗大，本发明的聚氨酯-水泥复合发泡板在成本上与传统发泡板持平甚至更低。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。