一种建筑外墙保温复合板及其加工工艺的制作方法

1.本发明属于建筑材料领域，具体地，涉及一种建筑外墙保温复合板及其加工工艺。


背景技术：

2.外墙保温板主要用于住宅、工业、公共建筑的墙体及楼房屋面、游泳池、冷库、锅炉及一些对防水有特殊要求的保温工程，一是可以防止和减少墙体与屋面的温度变形，可以直接包裹在建筑物外表，用于旧建筑改造，二是有利于室温保持稳定、减少太阳辐射和室外热量进入室内，三是改善室内热环境的空气质量。
3.eps是当前有保温系统以来使用最为广泛的保温材料之一，其施工技术成熟，保温效果好，但eps的防火性较差。sio2气凝胶属于无机类保温材料，燃烧性能a级，遇火不然，无毒无害，耐久性好，是目前应用比较广泛的保温性能较好的a级保温材料之一，但与有机类保温材料相比，其导热系数高，节能效果不好，易吸水，受潮后严重影响保温效果，其力学性能较差，抗拉强度低，上墙后其安全性能令人担忧。若能将两种材料有效结合，充分发挥各自防火和保温的特长，开发一种集防火和保温于一体的新型保温材料将为外墙外保温材料的发展提供新思路。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种建筑外墙保温复合板及其加工工艺。
5.本发明通过对sio2气凝胶进行热处理和表面改性处理，实现了将高密度聚乙烯发泡材料与无机保温隔热材料的有效结合，使得到的复合板兼具二者的性能，解决目前保温材料防火不保温，保温不防火的两难问题，扩大保温复合板的应用范围。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种建筑外墙保温复合板的加工工艺，包括如下步骤：
8.第一步、按照如下重量份备好原料：高密度聚乙烯85-95份、改性sio2气凝胶8-10份、发泡剂0.4-0.5份；
9.第二步、将高密度聚乙烯、改性sio2气凝胶和发泡剂混合，在高速搅拌机中搅拌20min，得预混物；
10.第三步、将预混物倒入平板硫化机，温度设定180℃，压力14mpa，处理时间为15min；此过程中，开模三次将发泡过程中的气体溢出，处理结束后，自然冷却，进行切割后，得到保温复合板。
11.进一步地，改性sio2气凝胶通过如下步骤制备；
12.s1、将sio2气凝胶研磨为粉末，过100目筛，置于石英坩埚中，再放入管式炉中，向管式炉内通高纯度氮气来排除管内空气，保持通气压力为0.3mpa，升温至600-680℃进行热处理，热处理时间为2h，其中升温速率设定为10℃/min，降温后，完成对sio2气凝胶的热处理；
13.在氮气氛围热处理过程中，硅甲基发生热解，其结构形式发生了改变，从si-(ch3)3经过si-(ch3)2最终转变为si-ch3，从而提高sio2气凝胶热稳定性；此外，氮气氛围下的热处理也引起sio2气凝胶次级颗粒和孔结构的改变，导致热量传递路径和快慢发生变化，从而提高气凝胶的热稳定性；此外，sio2气凝胶在处理后，表面孔隙结构的丰富，有利于后续偶联剂的表面改性，提高表面改性处理效果；
14.s2、将热处理后的sio2气凝胶在100℃下干燥3h后置于带有加热装置的翻拌料斗内；按照固液比1g:40ml将硅烷偶联剂kh570溶解于乙醇水溶液(质量分数50％)中，将偶联剂溶液升高温度至60℃，均匀喷洒于翻拌中的sio2气凝胶，喷洒完成后，继续于80℃下处理15min，冷却，将产物放入100℃烘箱中干燥4h，得到改性sio2气凝胶；sio2气凝胶与偶联剂溶液的用量之比为100g:50ml；
15.由于改性sio2气凝胶经过硅烷偶联剂kh570处理后，在表面引入了双键基团，使得改性sio2气凝胶与聚乙烯分子链发生化学作用，从而接枝于聚乙烯分子链上，使得sio2气凝胶与hdpe具有较高的界面强度；受弯曲应力时，聚乙烯与sio2气凝胶的界面会剥离，吸收部分应力，提高hdpe保温层材料的抗压强度；另外，适量的sio2气凝胶填充可以有效增强hdpe材料内部的气密性，并且限制hdpe基体中大分子链运动，增加黏滞效应，从而有效减少声波在hdpe中透射，提高复合板的隔音性能；此外，sio2气凝胶经过改性后在hdpe中分散较好，在发泡过程中具有更好的发泡效果，热能难以被传导，表现较佳的隔热性能。
16.本发明的有益效果：
17.本发明通过对sio2气凝胶进行热处理以及表面改性，一方面，能明显改善sio2气凝胶本身的热稳定性和保温隔热性；另一方面，能够在sio2气凝胶表面接枝双键基团，提高与高密度聚乙烯的界面强度，提升复合板的力学性能，并且，可以有效增强hdpe材料内部的气密性，并且限制hdpe基体中大分子链运动，增加黏滞效应，从而有效减少声波在hdpe中透射，提高复合板的隔音性能；sio2气凝胶经过改性后在hdpe中分散较好，在发泡过程中具有更好的发泡效果，热能难以被传导，表现较佳的隔热性能；本发明实现了将高密度聚乙烯发泡材料与无机保温隔热材料的有效结合，使得到的复合板兼具二者的性能，解决目前保温材料防火不保温，保温不防火的两难问题，扩大保温复合板的应用范围。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作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。
19.实施例1
20.制备改性sio2气凝胶；
21.s1、将sio2气凝胶研磨为粉末，过100目筛，置于石英坩埚中，再放入管式炉中，向管式炉内通高纯度氮气来排除管内空气，保持通气压力为0.3mpa，升温至600℃进行热处理，热处理时间为2h，其中升温速率设定为10℃/min，降温后，完成对sio2气凝胶的热处理；
22.s2、将1kg热处理后的sio2气凝胶在100℃下干燥3h后置于带有加热装置的翻拌料斗内；将20g硅烷偶联剂kh570溶解于800ml乙醇水溶液(质量分数50％)中，取500ml偶联剂
溶液升高温度至60℃，均匀喷洒于翻拌中的sio2气凝胶，喷洒完成后，继续于80℃下处理15min，冷却，将产物放入100℃烘箱中干燥4h，得到改性sio2气凝胶。
23.实施例2
24.制备改性sio2气凝胶；
25.s1、将sio2气凝胶研磨为粉末，过100目筛，置于石英坩埚中，再放入管式炉中，向管式炉内通高纯度氮气来排除管内空气，保持通气压力为0.3mpa，升温至680℃进行热处理，热处理时间为2h，其中升温速率设定为10℃/min，降温后，完成对sio2气凝胶的热处理；
26.s2、将1kg热处理后的sio2气凝胶在100℃下干燥3h后置于带有加热装置的翻拌料斗内；将20g硅烷偶联剂kh570溶解于800ml乙醇水溶液(质量分数50％)中，取500ml偶联剂溶液升高温度至60℃，均匀喷洒于翻拌中的sio2气凝胶，喷洒完成后，继续于80℃下处理15min，冷却，将产物放入100℃烘箱中干燥4h，得到改性sio2气凝胶。
27.实施例3
28.制备建筑外墙保温复合板：
29.第一步、按照如下重量份备好原料：高密度聚乙烯8.5kg、实施例1制得的改性sio2气凝胶0.8kg、发泡剂0.04kg；
30.第二步、将高密度聚乙烯、改性sio2气凝胶和发泡剂混合，在高速搅拌机中搅拌20min，得预混物；
31.第三步、将预混物倒入平板硫化机，温度设定180℃，压力14mpa，处理时间为15min；此过程中，开模三次将发泡过程中的气体溢出，处理结束后，自然冷却，进行切割后，得到保温复合板。
32.实施例4
33.制备建筑外墙保温复合板：
34.第一步、按照如下重量份备好原料：高密度聚乙烯9kg、实施例2制得的改性sio2气凝胶0.9kg、发泡剂0.045kg；
35.第二步、将高密度聚乙烯、改性sio2气凝胶和发泡剂混合，在高速搅拌机中搅拌20min，得预混物；
36.第三步、将预混物倒入平板硫化机，温度设定180℃，压力14mpa，处理时间为15min；此过程中，开模三次将发泡过程中的气体溢出，处理结束后，自然冷却，进行切割后，得到保温复合板。
37.实施例5
38.制备建筑外墙保温复合板：
39.第一步、按照如下重量份备好原料：高密度聚乙烯9.5kg、实施例1制得的改性sio2气凝胶1kg、发泡剂0.05kg；
40.第二步、将高密度聚乙烯、改性sio2气凝胶和发泡剂混合，在高速搅拌机中搅拌20min，得预混物；
41.第三步、将预混物倒入平板硫化机，温度设定180℃，压力14mpa，处理时间为15min；此过程中，开模三次将发泡过程中的气体溢出，处理结束后，自然冷却，进行切割后，得到保温复合板。
42.对比例1
43.将实施例3中的改性sio2气凝胶换成普通sio2气凝胶，其余原料及制备过程不变。
44.对比例2
45.将实施例3中的改性sio2气凝胶原料去掉，其余原料及制备过程不变。
46.性能测试：
47.对实施例3-5和对比例1-2制得的复合板，力学性能测试：拉伸强度按gb/t 1040.1-2018进行测试，抗压性能按gb/t 1040.2-2006进行测试，样品尺寸80mm*10mm*4mm；测试导热系数和燃烧等级；按gb/t 19889.3—2005进行隔音性能测试(500hz和1000hz频率的隔音量)；测试结果如下表所示：
[0048][0049]
由上表数据可知，实施例3-5制得的保温复合板的拉伸强度为20.8mpa以上、抗压强度在37.6mpa以上，说明本发明制得的复合板具有较优的力学性能；相较于对比例1，说明二氧化硅气凝胶经过改性处理后，能够增强与聚乙烯的界面粘结性，从而能够提高聚乙烯复合材料的力学性能；实施例3-5制得的复合板的导热系数小于0.041，说明改性气凝胶的加入，能够有效提升板材的保温隔热性能，燃烧等级均达到了b1级，说明复合板具有无机二氧化硅气凝胶的难燃性能；另外，通过500hz和1000hz的隔音量可知，改性二氧化硅气凝胶的加入能够有效提高聚乙烯复合板的隔音性能。
[0050]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0051]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。