本发明公开了一种高强度硅酸钙保温材料的制备方法，属于保温材料领域。
背景技术：
：硅酸钙是由氧化钙和二氧化硅在高温下煅烧熔融而成的，具有强度大、耐热性高、导热系数低等优点，被大量用作电力、机械、电子、造船等行业的保温隔热材料。硅酸钙保温材料是继膨胀珍珠岩、岩棉和矿棉之后的又一种极具前景的保温隔热材料，称之为第三代保温材料，其主要成分是水化硅酸钙，是与增强纤维复合制成的保温隔热材料，具有密度小、热导率低、耐高温等优良性能。制备硅酸钙保温隔热材料的主要原料是石英粉，也可采用瓷土、沸石、高硅黏土、高岭土、长石粉、硅藻土、稻壳灰。随着行业对硅酸钙保温材料的需求量不断增加，硅酸保温制品种类不断朝着多样化、丰富化、高质量化发展。按照硅酸钙保温制品的成分一般分为两大类，一类是以托贝莫来石（5cao·6sio2·5h2o）为主要成分，这类硅酸钙保温制品可耐受温度极限为650℃，主要应用于石油和化工工业中；另一类是硬硅钙石（6cao·6sio2·h2o）为主要成分的耐高温硅酸钙保温制品，可耐受高达1000℃的高温，主要应用于冶金、建材、化工生产中。目前，硅酸钙保温材料虽取得一定的发展，在行业中发挥着巨大的作用，但是仍然存在诸多问题。由于圈梁、楼板、构造柱等会引起热桥，硅酸钙保温材料热损失较大；其次，硅酸钙保温材料强度低、高温性能不稳定等缺点制约了其推广与应用，特别在超过1000℃的高温条件下，硅酸钙保温材料易出现收缩率大，加热后质量损失率高，产品开裂等缺陷。保温系统易发生开裂、渗漏甚至脱落等质量通病，尤其在板缝处容易开裂，难于做到与建筑物同寿命，导致了其保温效果下降，保温性能的持久性不理想。因此，制备一种兼备优异的力学性能及保温性能的硅酸钙保温材料，扩大其在保温材料领域的应用，促进相关产业的持续发展。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是：针对传统硅酸钙保温材料力学性能差，保温性能不佳的问题，提供了一种高强度硅酸钙保温材料的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：（1）将二氧化硅与水按质量比1：8～1：10混合，超声振荡后，依次加入二氧化硅质量2～3倍的氧化石墨，二氧化硅质量0.3～0.4倍的质量分数为75～85%的硫酸溶液，搅拌混合，过滤，干燥，得1号添加剂；（2）将碳纤维与硝酸按质量比1：10～1：12混合，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得氧化碳纤维；（3）将氧化碳纤维与水按质量比1：20～1：25混合，加入氧化碳纤维质量0.6～0.8倍的氧化钙，搅拌反应，过滤，干燥，得2号添加剂；（4）将硅质材料和钙质材料按质量比2：3～3：4混合，依次加入硅质材料质量3～5倍的水，硅质材料质量0.08～0.12倍的1号添加剂，硅质材料0.07～0.11倍的2号添加剂，得混合浆液，将混合浆液于高温高压条件下反应后，加入混合浆料质量0.04～0.06倍的增强纤维，压滤成型，脱模，烘干，得高强度硅酸钙保温材料。步骤（4）所述硅质材料为石英粉，硅藻土或稻壳灰中任意一种。步骤（4）所述钙质材料为生石灰，消石灰或电石渣中任意一种。步骤（4）所述增强纤维为玻璃纤维，陶瓷纤维或木质纸浆纤维中任意一种。本发明的有益效果是：（1）本发明在制备高强度硅酸钙保温材料中添加二氧化硅与氧化石墨的反应产物，首先，石墨在经氧化后，石墨表面酸性基团数目增多，在氧化石墨中加入氧化硅，氧化硅可以在石墨表面发生反应并吸附在石墨表面，形成改性石墨，当改性石墨加入到硅酸钙保温材料体系中后，改性石墨由于表面连接有硅氧键可以在硅酸钙保温材料形成过程中参与体系的反应，从而分散在硅酸钙保温材料体系的网络结构中，使得硅酸钙保温材料具有更高的强度，并且由于改性氧化石墨表面被二氧化硅包覆后，可有效避免氧化石墨相互团聚吸附而在体系内部形成导热通路，使硅酸钙保温材料在提高体系力学性能的同时保证保温性能不会降低；（2）本发明在制备高强度硅酸钙保温材料中添加氧化碳纤维与氧化钙的反应产物，一方面，添加的氧化碳纤维和氧化钙的反应产物具有碳纤维优良的性能，在加入到硅酸钙保温材料体系中后，可以使硅酸钙保温材料的强度提高，另一方面添加的氧化碳纤维和氧化钙的反应产物本质为吸附了氧化钙的碳纤维，加入到硅酸钙保温材料体系中后，由于碳纤维周围被钙氧键包覆，可有效避免碳纤维相互间吸附结合形成导热通路，从而使碳纤维强导热性能不被体现，并且吸附了氧化钙的碳纤维在加入到体系中后可提高硅酸钙保温材料体系中的空隙，从而使硅酸钙保温材料体导热性降低。具体实施方式将二氧化硅和水按质量比1：8～1：10混合于烧杯中，将烧杯移入超声振荡仪，于频率为50～55khz的条件下，超声振荡30～40min后，依次向烧杯中加入二氧化硅质量2～3倍的氧化石墨，二氧化硅质量0.3～0.4倍的质量分数为75～85%的硫酸溶液，随后将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为75～85℃，转速为220～250r/min的条件下，恒温搅拌反应90～120min后，过滤，得滤渣，将滤渣移入恒温干燥箱，于温度为70～80℃的条件下，恒温干燥60～90min，得1号添加剂；将碳纤维与摩尔浓度为13～16mol/l的硝酸溶液按质量比1：10～1：12混合于烧瓶中，将烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为35～40℃，转速为160～180r/min的条件下，恒温搅拌反应1～2h后，过滤，得1号滤饼，将1号滤饼用去离子水洗涤8～10次，再将洗涤后的1号滤饼移入恒温干燥箱，于温度为75～85℃的条件下，恒温干燥1～2h，得氧化碳纤维；将氧化碳纤维与水按质量比1：20～1：25混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入氧化碳纤维质量0.6～0.8倍的氧化钙，将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40～50℃，转速为200～250r/min的条件下，恒温搅拌反应1～2h后，过滤，得2号滤饼，将2号滤饼移入恒温干燥箱，于温度为86～94℃干燥60～80min，得2号添加剂；将硅质材料和钙质材料按质量比2：3～3：4混合于四口烧瓶中，并依次向四口烧瓶中加入硅质材料质量3～5倍的水，硅质材料质量0.08～0.12倍的1号添加剂，硅质材料0.07～0.11倍的2号添加剂，将四口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为60～80℃，转速为280～320r/min的条件下，恒温搅拌1～2h，得混合浆料，将混合浆料移入反应釜中，于温度为180～240℃，压力为2.4～4.2mpa的条件下，恒温恒压反应2～4h后，自然冷却至室温，得预处理混合物，将预处理混合物移入烧杯，并向烧杯中加入预处理混合物质量0.04～0.06倍的增强纤维，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80～90℃，转速为200～220r/min的条件下混合20～30min，得坯料，将坯料注入模具，再将坯料压滤成型，脱模后，移入烘箱，于温度为180～200℃的条件下烘干，得高强度硅酸钙保温材料。所述硅质材料为石英粉，硅藻土或稻壳灰中任意一种。所述钙质材料为生石灰，消石灰或电石渣中任意一种。所述增强纤维为玻璃纤维，陶瓷纤维或木质纸浆纤维中任意一种。实例1将二氧化硅和水按质量比1：10混合于烧杯中，将烧杯移入超声振荡仪，于频率为55khz的条件下，超声振荡40min后，依次向烧杯中加入二氧化硅质量3倍的氧化石墨，二氧化硅质0.4倍的质量分数为85%的硫酸溶液，随后将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为85℃，转速为250r/min的条件下，恒温搅拌反应120min后，过滤，得滤渣，将滤渣移入恒温干燥箱，于温度为80℃的条件下，恒温干燥90min，得1号添加剂；将碳纤维与摩尔浓度为16mol/l的硝酸溶液按质量比1：12混合于烧瓶中，将烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40℃，转速为180r/min的条件下，恒温搅拌反应2h后，过滤，得1号滤饼，将1号滤饼用去离子水洗涤10次，再将洗涤后的1号滤饼移入恒温干燥箱，于温度为85℃的条件下，恒温干燥2h，得氧化碳纤维；将氧化碳纤维与水按质量比1：25混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入氧化碳纤维质量0.8倍的氧化钙，将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为250r/min的条件下，恒温搅拌反应2h后，过滤，得2号滤饼，将2号滤饼移入恒温干燥箱，于温度为94℃干燥80min，得2号添加剂；将硅质材料和钙质材料按质量比3：4混合于四口烧瓶中，并依次向四口烧瓶中加入硅质材料质量5倍的水，硅质材料质量0.12倍的1号添加剂，硅质材料0.11倍的2号添加剂，将四口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为320r/min的条件下，恒温搅拌2h，得混合浆料，将混合浆料移入反应釜中，于温度为240℃，压力为4.2mpa的条件下，恒温恒压反应4h后，自然冷却至室温，得预处理混合物，将预处理混合物移入烧杯，并向烧杯中加入预处理混合物质量0.06倍的增强纤维，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为90℃，转速为220r/min的条件下混合30min，得坯料，将坯料注入模具，再将坯料压滤成型，脱模后，移入烘箱，于温度为200℃的条件下烘干，得高强度硅酸钙保温材料。所述硅质材料为石英粉。所述钙质材料为生石灰。所述增强纤维为玻璃纤维。实例2将碳纤维与摩尔浓度为16mol/l的硝酸溶液按质量比1：12混合于烧瓶中，将烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40℃，转速为180r/min的条件下，恒温搅拌反应2h后，过滤，得1号滤饼，将1号滤饼用去离子水洗涤10次，再将洗涤后的1号滤饼移入恒温干燥箱，于温度为85℃的条件下，恒温干燥2h，得氧化碳纤维；将氧化碳纤维与水按质量比1：25混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入氧化碳纤维质量0.8倍的氧化钙，将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为250r/min的条件下，恒温搅拌反应2h后，过滤，得2号滤饼，将2号滤饼移入恒温干燥箱，于温度为94℃干燥80min，得2号添加剂；将硅质材料和钙质材料按质量比3：4混合于四口烧瓶中，并依次向四口烧瓶中加入硅质材料质量5倍的水，硅质材料0.11倍的2号添加剂，将四口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为320r/min的条件下，恒温搅拌2h，得混合浆料，将混合浆料移入反应釜中，于温度为240℃，压力为4.2mpa的条件下，恒温恒压反应4h后，自然冷却至室温，得预处理混合物，将预处理混合物移入烧杯，并向烧杯中加入预处理混合物质量0.06倍的增强纤维，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为90℃，转速为220r/min的条件下混合30min，得坯料，将坯料注入模具，再将坯料压滤成型，脱模后，移入烘箱，于温度为200℃的条件下烘干，得高强度硅酸钙保温材料。所述硅质材料为石英粉。所述钙质材料为生石灰。所述增强纤维为玻璃纤维。实例3将二氧化硅和水按质量比1：10混合于烧杯中，将烧杯移入超声振荡仪，于频率为55khz的条件下，超声振荡40min后，依次向烧杯中加入二氧化硅质量3倍的氧化石墨，二氧化硅质0.4倍的质量分数为85%的硫酸溶液，随后将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为85℃，转速为250r/min的条件下，恒温搅拌反应120min后，过滤，得滤渣，将滤渣移入恒温干燥箱，于温度为80℃的条件下，恒温干燥90min，得1号添加剂；将硅质材料和钙质材料按质量比3：4混合于四口烧瓶中，并依次向四口烧瓶中加入硅质材料质量5倍的水，硅质材料质量0.12倍的1号添加剂，将四口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为320r/min的条件下，恒温搅拌2h，得混合浆料，将混合浆料移入反应釜中，于温度为240℃，压力为4.2mpa的条件下，恒温恒压反应4h后，自然冷却至室温，得预处理混合物，将预处理混合物移入烧杯，并向烧杯中加入预处理混合物质量0.06倍的增强纤维，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为90℃，转速为220r/min的条件下混合30min，得坯料，将坯料注入模具，再将坯料压滤成型，脱模后，移入烘箱，于温度为200℃的条件下烘干，得高强度硅酸钙保温材料。所述硅质材料为石英粉。所述钙质材料为生石灰。所述增强纤维为玻璃纤维。对比例：浙江某建材科技股份有限公司生产的硅酸钙保温材料。将实例1至3所得的高强度硅酸钙保温材料及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：1.力学性能：参照gb/t10699分别检测试件的耐压强度和抗折强度。2.保温性能：参照gb/t10294分别检测试件的导热系数。具体检测结果如表1所示：表1检测项目实例1实例2实例3对比例耐压强度/mpa0.980.760.690.23抗折强度/mpa1.250.990.730.42导热系数/（w/（m·k））0.0370.0410.0480.058由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的高强度硅酸钙保温材料在提高其力学性能的同时，其保温性能也显著提高，在保温材料行业的发展中具有广阔的前景。当前第1页12