本发明涉及建筑保温材料技术领域，具体涉及一种新型建筑复合保温材料及其应用。
背景技术：
随着国家推进节能环保的持续深入，建筑节能法规的实施，未来建筑节能保温材料存在广阔的市场发展空间。当今，全球保温隔热材料正朝着高效、节能、薄层、隔热、防水外护一体化方向发展，在发展新型保温隔热材料及符合结构保温节能技术同时，更强调有针对性使用保温绝热材料，按标准规范设计及施工，努力提高保温效率及降低成本，拓宽保温材料的功能性及应用领域。
公开号为cn105367024a的专利申请，公开了一种保温材料，包括以下重量份的原料：粉煤灰硅酸盐水泥45-55份，白漂珠15-20份，纳米tio21.5-2份，陶瓷棉纤维0.5-1.2份，硅酸铝纤维棉5-10份，憎水剂0.2-0.6份，弹性乳液3-7份，膨胀玻化微珠保温浆料6-9份，聚丙烯纤维3.5-4.5份，无机纳米涂料2-5份，泡沫丝0.05-0.1份，竹纤维0.05-0.1份和阻燃剂10-15份。该种保温材料具有较好的保温阻音效果，但是其耐酸碱盐腐蚀性较差，应用性受到限制。
公开号为cn106082824a的专利申请，公开了一种建筑外墙保温材料，所述保温材料由大理石粉末、碎玻璃、热固性塑料、建筑石膏、水泥、粉煤灰、激发剂、引气剂、木屑、云母粉、贝壳粉和聚苯乙烯泡沫组成；材料的重量份组成为：水泥20份～50份、粉煤灰20份～50份、激发剂1份～8份、大理石粉末1份～8份、酚醛树脂1份～8份、脲醛塑料1份～8份、引气剂1份～5份、碎玻璃0.1份～2份、建筑石膏5份～25份、木屑20份～50份、云母粉1份～8份、贝壳粉1份～5份和聚苯乙烯泡沫3份～9份。该种保温材料综合性能较好，使用寿命长，但是其耐沾污能力较差，应用性受到限制。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种新型建筑复合保温材料及其应用，该种保温材料综合性能优良，应用性好。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种新型建筑复合保温材料，由以下按重量份数计的原料组成：
预处理海藻炭20份；
海浮石20份；
石灰华15份；
硬硅钙石30份；
改性废橡胶粉35份；
复合憎水剂1.5份；
复合偶联剂3.5份；
交联助剂4份：
环氧树脂e-447份；
聚酰胺树脂6503.5份；
瓦克乳胶粉5044n12份；
油性发泡剂tx-8092份；
上述改性废橡胶粉制备方法如下：
取废橡胶粉，加入相当于废橡胶粉质量40％的二氯异氰尿酸钠，充分混匀后，倒入废橡胶粉质量3倍的磁化水溶解搅拌，再加入相当于废橡胶粉质量8％的赤石脂和5％的球粘土，水浴恒温加热40min后超声波分散2min，将得到的反应物抽滤，将得到的滤饼在红外灯下烘干即得。
进一步地，上述交联助剂制备方法如下：取绿豆淀粉，将绿豆淀粉与水按1:1质量比例均匀混合到一起，加热至90-95℃，以200-250r/min转速搅拌24-26min，得糊化淀粉，搅拌条件下，取相当于糊化淀粉重量6-8％的丙烯酰胺、1-1.5％的过硫酸铵、3-5％的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、1-2％的n,n,n,n-四甲基乙二胺加入至糊化淀粉中，再在温度为52-54℃条件下搅拌反应3-3.5h得水凝胶，将得到的水凝胶分别浸入体积浓度为20％、40％、60％、80％、100％的乙醇/水混合溶液中，各自充分晃荡以至水凝胶中的水析出，最后在红外灯条件下烘干即得。
优选地，上述复合憎水剂为fn80型憎水剂、ie-6683有机硅防水乳液两种成分按照质量比为(1-2):(3-5)合并得到的。
优选地，上述复合偶联剂由异丁基三乙氧基硅烷、木质素偶联剂、稀土偶联剂三种成分组成。
进一步地，上述保温材料的制备方法大体按照以下步骤进行：
1)预处理海藻炭的电离：将预处理海藻炭采用等离子体处理仪对其进行低温等离子体处理25min，处理源为辉光放电，处理气体为氮气，处理室真空度为8pa，电压为220v；
2)原料的烧制水淬：取海浮石、石灰华、硬硅钙石粉碎研磨至1.75±0.25mm后，在温度为320℃条件下焙烧26min，之后用常温水，水淬至62℃，保温待用；
3)物料混拌：先将改性废橡胶粉、环氧树脂e-44、聚酰胺树脂650、瓦克乳胶粉5044n加入到搅拌机中，倒入相当于搅拌机物料重量38％的磁化水搅拌35min，得混料a；取步骤1)得到的海藻炭、步骤2)得到的物料以及油性发泡剂tx-809加入到混料机中，在温度为155℃条件下混合20min，得混料b；将混料b、复合憎水剂、复合偶联剂共同加入到搅拌机中，与混料a混合搅拌70min；最后加入交联助剂搅拌4min。
进一步地，上述预处理海藻炭制备方法如下：取海藻炭烘干，浸于质量浓度为4.5％的碳酸钠溶液中，在44℃的温度条件下浸泡4h，浸泡后超声处理30min，之后过滤、清洗、红外灯烘干、研磨至500μm的微粒即得。
更进一步地，上述交联助剂制备方法如下：取绿豆淀粉，将绿豆淀粉与水按1:1质量比例均匀混合到一起，加热至95℃，以250r/min转速搅拌24min，得糊化淀粉，搅拌条件下，取相当于糊化淀粉重量8％的丙烯酰胺、1.5％的过硫酸铵、5％的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、2％的n,n,n,n-四甲基乙二胺加入至糊化淀粉中，再在温度为54℃条件下搅拌反应3h得胶体，将得到的胶体分别浸入体积浓度为20％、40％、60％、80％、100％的乙醇/水混合溶液中，各自充分晃荡以至胶体中的水析出，最后在红外灯条件下烘干即得。
进一步地，上述复合憎水剂为fn80型憎水剂、ie-6683有机硅防水乳液两种成分按照质量比为2:5合并得到的。
进一步地，上述复合偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷、木质素偶联剂、稀土偶联剂三种成分按照质量比为6:4:7合并得到的。
上述新型建筑复合保温材料可在建筑保温砂浆、保温装饰板中进行应用。
本发明具有如下的有益效果：本发明通过对保温材料生产原料及制备方法的探索及改进，以海藻炭、海浮石、石灰华、硬硅钙石等为无机填料，以改性废橡胶粉、瓦克乳胶粉5044n、环氧树脂e-44、聚酰胺树脂650等为有机胶料，配伍复合憎水剂、复合偶联剂、交联助剂、油性发泡剂的协同相互作用，形成一种全新的无机保温胶结材料，且该种材料具有大量闭合精细微孔，特有的3d立体蜂窝状结构使得该种保温材料具备以下特点：
(1)导热系数低，热阻值高，保温效果好，施工方便，防火性能良好，抑烟，抗水汽渗透，憎水耐冻融；
(2)可广泛应用于保温砂浆、保温板等建筑材料，结构稳定性好，长时间使用后，无粉化、起鼓、起泡、脱落等现象，最大裂缝宽度不超过0.05mm；
(3)力学性能优良，抗压、抗折弯、拉伸粘接强度高，抗冲击性好；
(4)饰面性优异，防护效果好，耐酸碱盐侵蚀，耐老化、玷污，抗霉菌；
(5)能够产生一定量的空气负离子，特有的3d立体蜂窝状结构实现了负离子的高效释放，改善室内环境，功能性强，应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例中的所有原料及其制取成份均可通过公开的市售渠道获得；
实施例1
本实施例涉及一种新型建筑复合保温材料，该种保温材料由以下按重量份数计的原料组成：
预处理海藻炭16份；
海浮石16份；
石灰华11份；
硬硅钙石24份；
改性废橡胶粉29份；
复合憎水剂1份；
复合偶联剂2份；
交联助剂3份：
环氧树脂e-445份；
聚酰胺树脂6502.5份；
瓦克乳胶粉5044n8份；
油性发泡剂tx-8091份；
本实施例中预处理海藻炭、改性废橡胶粉、复合憎水剂、复合偶联剂以及交联助剂的选用及制取如下表1所示：
表1
本实施例中保温材料的制备方法大体按照以下步骤进行：
1)预处理海藻炭的电离：将预处理海藻炭采用等离子体处理仪对其进行低温等离子体处理20min，处理源为辉光放电，处理气体为氮气，处理室真空度为6pa，电压为220v；
2)原料的烧制水淬：取海浮石、石灰华、硬硅钙石粉碎研磨至1.25±0.25mm后，在温度为300℃条件下焙烧28min，之后用常温水，水淬至58℃，保温待用；
3)物料混拌：先将改性废橡胶粉、环氧树脂e-44、聚酰胺树脂650、瓦克乳胶粉5044n加入到搅拌机中，倒入相当于搅拌机物料重量34％的磁化水搅拌30min，得混料a；取步骤1)得到的海藻炭、步骤2)得到的物料以及油性发泡剂tx-809加入到混料机中，在温度为145℃条件下混合22min，得混料b；将混料b、复合憎水剂、复合偶联剂共同加入到搅拌机中，与混料a混合搅拌60min；最后加入交联助剂搅拌3min。
实施例2
本实施例涉及一种新型建筑复合保温材料，该种保温材料由以下按重量份数计的原料组成：
预处理海藻炭18份；
海浮石18份；
石灰华14份；
硬硅钙石27份；
改性废橡胶粉32份；
复合憎水剂1.25份；
复合偶联剂3份；
交联助剂3.5份：
环氧树脂e-446份；
聚酰胺树脂6503份；
瓦克乳胶粉5044n10份；
油性发泡剂tx-8091.5份；
本实施例中预处理海藻炭、改性废橡胶粉、复合憎水剂、复合偶联剂以及交联助剂的选用及制取如下表2所示：
表2
本实施例中保温材料的制备方法大体按照以下步骤进行：
1)预处理海藻炭的电离：将预处理海藻炭采用等离子体处理仪对其进行低温等离子体处理24min，处理源为辉光放电，处理气体为氮气，处理室真空度为7pa，电压为220v；
2)原料的烧制水淬：取海浮石、石灰华、硬硅钙石粉碎研磨至1.5±0.25mm后，在温度为310℃条件下焙烧27min，之后用常温水，水淬至60℃，保温待用；
3)物料混拌：先将改性废橡胶粉、环氧树脂e-44、聚酰胺树脂650、瓦克乳胶粉5044n加入到搅拌机中，倒入相当于搅拌机物料重量36％的磁化水搅拌32min，得混料a；取步骤1)得到的海藻炭、步骤2)得到的物料以及油性发泡剂tx-809加入到混料机中，在温度为150℃条件下混合21min，得混料b；将混料b、复合憎水剂、复合偶联剂共同加入到搅拌机中，与混料a混合搅拌65min；最后加入交联助剂搅拌3.5min。
实施例3
本实施例涉及一种新型建筑复合保温材料，该种保温材料由以下按重量份数计的原料组成：
预处理海藻炭20份；
海浮石20份；
石灰华15份；
硬硅钙石30份；
改性废橡胶粉35份；
复合憎水剂1.5份；
复合偶联剂3.5份；
交联助剂4份：
环氧树脂e-447份；
聚酰胺树脂6503.5份；
瓦克乳胶粉5044n12份；
油性发泡剂tx-8092份；
本实施例中预处理海藻炭、改性废橡胶粉、复合憎水剂、复合偶联剂以及交联助剂的选用及制取如下表3所示：
表3
本实施例中保温材料的制备方法大体按照以下步骤进行：
4)预处理海藻炭的电离：将预处理海藻炭采用等离子体处理仪对其进行低温等离子体处理25min，处理源为辉光放电，处理气体为氮气，处理室真空度为8pa，电压为220v；
5)原料的烧制水淬：取海浮石、石灰华、硬硅钙石粉碎研磨至1.75±0.25mm后，在温度为320℃条件下焙烧26min，之后用常温水，水淬至62℃，保温待用；
6)物料混拌：先将改性废橡胶粉、环氧树脂e-44、聚酰胺树脂650、瓦克乳胶粉5044n加入到搅拌机中，倒入相当于搅拌机物料重量38％的磁化水搅拌35min，得混料a；取步骤1)得到的海藻炭、步骤2)得到的物料以及油性发泡剂tx-809加入到混料机中，在温度为155℃条件下混合20min，得混料b；将混料b、复合憎水剂、复合偶联剂共同加入到搅拌机中，与混料a混合搅拌70min；最后加入交联助剂搅拌4min。
对比例组
下表4中“-”表示上述实施例中某种成分的减少使用；
表4
对比例6
本对比例涉及一种建筑保温材料，其相对于上述实施例3，仅将预处理海藻炭改换成未做处理的海藻炭原料500μm的烘干微粒。
对比例7
本对比例涉及一种建筑保温材料，其相对于上述实施例3，仅将改性废橡胶粉改换成未做处理的废橡胶粉。
对比例8
本对比例涉及一种建筑保温材料，其相对于上述实施例1，仅将瓦克乳胶粉5044n改换成常用的可分散乳胶粉。
对比例9
本对比例涉及一种建筑保温材料，其相对于上述实施例1，仅存在复合憎水剂各成分的质量比不同；
本对比例中复合憎水剂各成分的质量比为：fn80型憎水剂:ie-6683有机硅防水乳液＝1:1。
对比例10
本对比例涉及一种建筑保温材料，其相对于上述实施例1，仅存在复合偶联剂所含成分的不同；
本对比例中复合偶联剂的成分为：异丁基三乙氧基硅烷、木质素偶联剂两种成分按照质量比为2:1合并得到的。
对比例11
本对比例涉及一种建筑保温材料，其相对于上述实施例2，仅存在保温材料的制备方法不同；
本对比例保温材料的制备方法如下：
1)原料的烧制水淬：取海浮石、石灰华、硬硅钙石粉碎研磨至1.5±0.25mm后，在温度为310℃条件下焙烧27min，之后用常温水，水淬至60℃，保温待用；
2)物料混拌：先将改性废橡胶粉、环氧树脂e-44、聚酰胺树脂650、瓦克乳胶粉5044n加入到搅拌机中，倒入相当于搅拌机物料重量36％的磁化水搅拌32min，得混料a；取预处理海藻炭、步骤2)得到的物料以及油性发泡剂tx-809加入到混料机中，在温度为150℃条件下混合21min，得混料b；将混料b、复合憎水剂、复合偶联剂共同加入到搅拌机中，与混料a混合搅拌65min；最后加入交联助剂搅拌3.5min。
对比例12
本对比例涉及一种建筑保温材料，其相对于上述实施例2，仅存在保温材料的制备方法不同；
本对比例保温材料的制备方法如下：
1)预处理海藻炭的电离：将预处理海藻炭采用等离子体处理仪对其进行低温等离子体处理24min，处理源为辉光放电，处理气体为氮气，处理室真空度为7pa，电压为220v；
2)原料的烧制水淬：取海浮石、石灰华、硬硅钙石粉碎研磨至1.5±0.25mm后，在温度为310℃条件下焙烧27min，之后用常温水，水淬至60℃，保温待用；
3)物料混拌：将上述步骤1)得到的海藻炭、步骤2)得到的物料以及其它所有原料共同加入到搅拌机中，再倒入相当于改性废橡胶粉、环氧树脂e-44、聚酰胺树脂650、瓦克乳胶粉5044n原料总重量36％的磁化水混合搅拌121.5min。
对比例13
一种建筑外墙保温材料，由以下按重量份计的原料组成：水泥20份～50份、粉煤灰20份～50份、激发剂1份～8份、大理石粉末1份～8份、酚醛树脂1份～8份、脲醛塑料1份～8份、引气剂1份～5份、碎玻璃0.1份～2份、建筑石膏5份～25份、木屑20份～50份、云母粉1份～8份、贝壳粉1份～5份和聚苯乙烯泡沫3份～9份。
性能检测
为验证本发明之有益效果，取上述实施例1-3及对比例1-13中的保温材料试品制成保温板(100mm×100mm)，进行如下表5和表6的性能检测(表5及表6中实施例1-3的试品保温材料采用#1-#3表示，对比例1-13的试品保温材料采用&1-&13表示)。
下表中，各项目的试验方法参考如下标准：
1)热阻：jgt287-2013《保温装饰外墙外保温系统材料》；
2)抗弯载荷：jg/t159-2004《外墙内保温板》；
3)抗冲击性：jg/t159-2004《外墙内保温板》；
4)燃烧性能：gb8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》；
5)面板收缩率：jg/t159-2004《外墙内保温板》；
6)拉伸粘接强度：jgt287-2013《保温装饰外墙外保温系统材料》；
7)吸水量：jgt287-2013《保温装饰外墙外保温系统材料》；
8)饰面性：jgt287-2013《保温装饰外墙外保温系统材料》；
9)抗霉菌性：jc-t2039-2010《抗菌防霉木质装饰板》；
10)空气负离子诱生量：jc/t2040-2010《负离子功能建筑室内装饰材料》。
表5：实施例1-3及对比例1-3
表6：对比例4-13
说明：上表中的“g”表示板材的自重。
结合上表5和表6可以得出：本发明的保温材料在生产原料选用及制备方法上是有讲究的，保温材料的组份、含量以及制备方法是作为一个整体方案来解决目前保温建材在各方面性能上的不足，从上述表中数据分析不难看出，原料成分间的协同互相作用使得本发明的成品保温板在机械性能、保温性能、憎水抗菌性、饰面性、功能性等方面提升显著，大大提高了本发明保温材料的应用领域及前景，能够满足目前以及日后市场、建筑行业对高性能保温材料的迫切需求，推动社会发展。
由于本发明保温材料的设计思路和发明目的之要求，本发明的组分选择及含量选择是非显而易见的，绝非本领域技术人员结合现有技术即可轻易想到。这在本发明保温材料的制备方法上有进一步的体现，结合本发明的实施例可以看到，本发明在制备方法上采用分批分次加入原料，而非是现有技术常规的一次性加入(例如对比例12)，这种工艺是与本发明保温材料生产原料组分的特殊配比相适应的，只有采用这种工艺，才能保障最终制备出的保温板所具有的优异特性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。