专利名称：一种轻质隔热墙体材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种轻质隔热墙体材料及其制备方法，尤其涉及一种轻质隔热 墙体材料及其制备方法。
背景技术：
我国铁矿选矿厂的尾矿具有数量大、粒度小、类型繁多以及性质复杂的特 点。目前，我国堆存的铁尾矿量达几十亿吨，占金属矿山尾矿堆存总量的近
1/3。这些废弃堆存的铁尾矿占用了大量的土地，花费了尾矿库的建设资金， 不仅浪费了许多宝贵资源，而且还对周边的水环境、大气环境以及农田造成严 重的安全隐患，如果管理不善甚至会造成各种事故的发生。因此，充分利用这 些尾矿资源就具有非常重要的意义，资源化、减量化是解决尾矿问题的根本方 法。
目前对铁尾矿的利用研究，主要为尾矿再选、井下充填、用作建筑材料原 料等，在用于制造建筑材料方面，主要采用的方法是以蒸养法制备蒸养砖，或 者用于制备烧结砖等，但是这几种制备建筑材料方法的工艺比较复杂，生产周 期长，性价比较低，产品销售半径小。
发明内容
本发明的目的是提供一种轻质隔热墙体材料及其制备方法，本发明制得的 轻质隔热墙体材料充分利用了铁尾矿，具有气孔率大，导热系数小，耐压强度 高的特点，制备方法简单，成本较低，性价比高，产品销售半径大。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案
一种轻质隔热墙体材料，制得的该轻质隔热墙体材料以铁尾矿和工业用水 为主要原料，铁尾矿和工业用水按以下重量百分比配制铁尾矿50%_60%，工 业用水40%-50%，并在铁尾矿和工业用水中另加入外加剂，所述外加剂由分散剂、引发剂和催化剂组成；其中，所述外加剂占铁尾 矿和工业用水总重量的百分比分别为分散剂0.2%-0.3%，单体3%-5%，交联 剂0.25%-0.42%，发泡剂0.2%-0.6%，引发剂0.2%_0.4%，催化剂0.08%-0.13%。
上述轻质隔热墙体材料的制备方法，该方法采用凝胶注模结合发泡法制 备，具体包括以下步骤
将单体、交联剂、分散剂与工业用水配制成预混液，调节pH值至5-7; 在预混液中加入铁尾矿，使铁尾矿悬浮于其中制成浆体，进行球磨； 球磨后加入发泡剂，在常温下搅拌5 min 10min; 再加入催化剂及引发剂，继续搅拌均匀； 注入模具，注模后放在6(TC的环境中使其凝胶化； 脱模干燥，得到墙体材料；
其中，铁尾矿和工业用水按以下重量百分比配制铁尾矿50-60%，工业用 水40-50%;所述外加剂占所述铁尾矿和所述工业用水总重量的百分比分别是 分散剂0. 2-0. 3%，单体3-5%，交联剂0. 25-0. 42%，发泡剂0. 2-0. 6%，引发剂 0. 2-0. 4%，催化剂0. 08-0. 13%。
由以上方案及试验计算数据可见，本发明采用凝胶注模结合发泡法的工艺 使得铁尾矿得到充分的利用，而且，经测试证明，所制得的墙体材料具有气孔 率大，导热系数小，耐压强度高的特点，实现了墙体材料的轻质隔热化。经测 试，所制备的墙体材料体积密度不超过0.85g/cm3、耐压强度大于4.5MPa、导 热系数不超过0. 20W/ (m K)。
具体实施例方式
本发明是利用铁矿尾矿制备轻质隔热的墙体材料，其制备材料包括铁尾 矿、工业用水和外加剂，其中，外加剂包括分散剂、单体、交联剂、发泡剂、
引发剂和催化剂，其中，铁尾矿和工业用水按以下重量百分比配制铁尾矿为
50-60%，工业用水为40-50%;各种外加剂占铁尾矿和工业用水总重量的百分比分别为分散剂0.2-0.3%,单体3-5%,交联剂0.25-0.42%,发泡剂0.2-0.6，引发剂0.2-0.4%,催化剂0. 08-0. 13%;单体与交联剂的比值为12: 1。
本发明中，分散剂可采用六偏磷酸钠或聚丙烯酰胺或三油酸甘油酯或蓖麻 油；单体可采用a-甲基丙烯酸或丙烯酰胺；交联剂可采用N， N'-亚甲基双丙
烯酰胺；引发剂可采用过硫酸铵；催化剂可采用四甲基乙二胺；发泡剂可采用 十二烷基磺酸钠或十二垸基苯磺酸钠或液态皂。在以下实施例中，以分散剂采 用六偏磷酸钠，单体采用a-甲基丙烯酸，交联剂采用N， N'-亚甲基双丙烯酰 胺，引发剂采用过硫酸铵，催化剂采用四甲基乙二胺，发泡剂采用十二烷基磺 酸钠为例进行说明。
本发明的墙体材料的制备采用凝胶注模结合发泡法，步骤如下
首先将单体、交联剂、分散剂与工业用水配制成预混液，调节PH值为5-
加入铁尾矿，铁尾矿悬浮于其中制成浆体，进行球磨； 球磨后加入发泡剂，在常温下搅拌5min 10min; 然后再加入催化剂及引发剂，继续搅拌均匀；
注入模具，注模后将其放入6(TC环境中使其凝胶化，模内的单体发生聚合 反应形成网状结构将铁尾矿包裹，成为由大分子网络定型的坯体；
脱模干燥，得到由铁尾矿和高聚物组成的墙体材料。
以下通过举例对本发明作进一步的说明
实施例1:
利用铁尾矿制备的轻质隔热墙体材料，铁尾矿和工业用水占总量的百分比 为铁尾矿50%、工业用水50%，各种外加剂占铁尾矿和工业用水总重量的百 分比分别为分散剂0.2%，单体3%，交联剂0.25%，发泡剂0.2%，引发剂 0.2%，催化剂0.08%。
采用凝胶注模结合发泡法制备，步骤如下将单体、交联剂、分散剂和工业用水配制成预混液，调节PH值到5;加入
铁尾矿，使铁尾矿悬浮于其中制成浆体，球磨8h;加入发泡剂，搅拌5min; 再加入引发剂、催化剂搅拌；注射入模，注模后将其放入6(TC环境中使其凝 胶化；然后脱模，干燥成轻质隔热墙体材料。
所制得的墙体材料的体积密度测试方法具体步骤如下
(1) 选取样品，注意选取有代表性的，不要破坏材料的原始孔隙结构， 并切取出方便测量的形状；
(2) 仔细测量各个样品尺寸，每个尺寸至少要测量3个分割位置，取平 均值；根据具体的几何形状计算体积；
(3) 在天平上称取样品的质量；
根据下式计算样品的体积密度
M
式中M—样品的质量；
^——样品的体积； A——样品体积密度
所制得的墙体材料的耐压强度采用YA71-45A液压机测定，试样规格采取 直径为(20±1) mm，高为(20±1)腿的圆柱体，每组试样不得少于3个。按 照国家标准对多孔陶瓷的抗压强度进行测试，计算公式为
式中&—压縮强度，MPa;
户——破坏载荷，N;
S——试样受力面积，mm2 所制得的墙体材料的导热系数用平板法测得。经测试，实施例l中制备的墙体材料的体积密度为0.80g/cm3，耐压强度 为5Mpa，导热系数为0. 189W/(m K)。
实施例2:
利用铁尾矿制备的轻质隔热墙体材料，铁尾矿和工业用水占总量的百分比 为铁尾矿55%、工业用水45%，各种外加剂占铁尾矿和工业用水总重量的百 分比分别为分散剂0.25%，单体4%，交联剂0.33%,发泡剂0.3%，引发剂 0.25%,催化剂0.09%。
采用凝胶注模结合发泡法制备，步骤如下
将单体、交联剂、分散剂和工业用水配制成预混液，调节PH值到6;加入 铁尾矿，使铁尾矿悬浮于其中制成浆体，球磨8h;加入发泡剂，搅拌5min; 再加入引发剂、催化剂搅拌；注入模具，注模后将其放入6(TC环境中使其凝 胶化，然后脱模，干燥成轻质隔热墙体材料。
所制得的墙体材料的体积密度测试方法具体的步骤如下
(1) 选取样品，注意选取有代表性的，不要破坏材料的原始孔隙结构，
并切取出方便测量的形状；
(2) 仔细测量各个尺寸，每个尺寸至少要测量3个分割位置，取平均 值；根据具体的几何形状计算体积；
(3) 在天平上称取样品的质量； 根据下式计算样品的体积密度
<formula>formula see original document page 7</formula>
式中JVf——样品的质量；
「——样品的体积； ^——样品体积密度所制得的墙体材料的耐压强度采用YA71-45A液压机测定，试样规格采取 直径为(20±1) nrai，高为(20±1) mm的圆柱体，每组试样不得少于3个。按 照国家标准对多孔陶瓷的抗压强度进行测试，计算公式为<formula>formula see original document page 8</formula>
式中&—压縮强度，MPa;
户——破坏载荷，N;
S——试样受力面积，mm2 所制得的墙体材料的导热系数用平板法测得。
经测试，实施例2制备的墙体材料的体积密度为0. 83g/cm3,耐压强度为 5. 5Mpa，导热系数为0. 195W/(m K)。
实施例3:
利用铁尾矿制备的轻质隔热墙体材料，铁尾矿和去离子占总量的百分比 为铁尾矿60%、工业用水40%,各种外加剂铁占尾矿和工业用水总重量的百 分比分散剂0.3%，单体4%，交联剂0.33%，发泡剂0.4%，引发剂0.3%，催 化剂0. 10%。
采用凝胶注模结合发泡法制备，步骤如下
将单体、交联剂、分散剂和工业用水配制成预混液，调节ra值到7;加入
铁尾矿，使铁尾矿悬浮于其中制成浆体，球磨8h;加入发泡剂，搅拌5min; 再加入引发剂、催化剂搅拌；注入模具，注模后将其放入6(TC环境中使其凝 胶化，然后脱模，干燥成轻质隔热墙体材料。
所制得的墙体材料的体积密度测试方法其具体的步骤如下
(1) 选取样品，注意选取有代表性的，不要破坏材料的原始孔隙结构， 并切取出方便测量的形状。
(2) 仔细测量各个尺寸，每个尺寸至少要测量3个分割位置，取平均 值；根据具体的几何形状计算体积；(3)在天平上称取样品的质量； 根据下式计算样品的体积密度
M
式中M一样品的质量；
K——样品的体积； A——样品体积密度
所制得的墙体材料的耐压强度采用YA71-45A液压机测定，试样规格采取 直径为(20±1) mm，高为(20±1) mm的圆柱体，每组试样不得少于3个。按 照国家标准对多孔陶瓷的抗压强度进行测试，计算公式为
凡2
式中&——压縮强度，MPa;
户——破坏载荷，N;
S——试样受力面积，ram2 所制得的墙体材料的导热系数用平板法测得。
经测试，实施例3制备的墙体材料的体积密度为0. 85g/cm3，耐压强度为 6Mpa，导热系数为0. 197W/ (m K)。
实施例4:
利用铁尾矿制备的轻质隔热墙体材料，铁尾矿和去离子占总量的百分比 为铁尾矿60%、工业用水40%，各种外加剂铁占尾矿和工业用水总重量的百 分比分散剂0.3%，单体5%，交联剂0.42%，发泡剂0.6%，引发剂0.4%，催 化剂0. 13%。
采用凝胶注模结合发泡法制备，步骤如下
将单体、交联剂、分散剂和工业用水配制成预混液，调节ra值到7;加入
铁尾矿，使铁尾矿悬浮于其中制成浆体，球磨8h;加入发泡剂，搅拌10min;再加入引发剂、催化剂搅拌；注射入模，注模后将其放入6(TC环境中使其凝 胶化，然后脱模，干燥成轻质隔热墙体材料。
同理，所制得的墙体材料体积密度、耐压强度及导热系数可采用前述方法 测试。经测试，实施例4制备的墙体材料的体积密度为0.81g/cm3，耐压强度 为6. 2Mpa，导热系数为0. 198W/ (m K)。
本发明采用凝胶注模结合发泡法的工艺使得铁尾矿得到充分的利用，而 且，经测试证明，所制得的墙体材料具有气孔率大，导热系数小，耐压强度高 的特点，实现了墙体材料的轻质隔热化。经测试，所制备的墙体材料体积密度 不超过0.85g/cm3、耐压强度大于4. 5MPa、导热系数不超过0. 20W/(m K)。
权利要求
1、一种轻质隔热墙体材料，其特征在于，制得的该轻质隔热墙体材料以铁尾矿和工业用水为主要原料，铁尾矿和工业用水按以下重量百分比配制铁尾矿50％-60％，工业用水40％-50％；在铁尾矿和工业用水中加入所述外加剂，所述外加剂由分散剂、单体、交联剂、发泡剂、引发剂和催化剂组成；其中，所述外加剂占铁尾矿和工业用水总重量的百分比分别为分散剂0.2％-0.3％，单体3％-5％，交联剂0.25％-0.42％，发泡剂0.2％-0.6％，引发剂0.2％-0.4％，催化剂0.08％-0.13％。
2、 如权利要求1所述的轻质隔热墙体材料，其特征在于所述分散剂为 六偏磷酸钠，所述单体为a-甲基丙烯酸，所述交联剂为N， If-亚甲基双丙烯 酰胺，所述引发剂为过硫酸铵，所述催化剂为四甲基乙二胺，所述发泡剂为十 二烷基磺酸钠。
3、 权利要求1所述的轻质隔热墙体材料的制备方法，其特征在于，该方 法采用凝胶注模结合发泡法制备，具体包括以下步骤将单体、交联剂、分散剂与工业用水配制成预混液，调节pH值至5-7; 在预混液中加入铁尾矿，使铁尾矿悬浮于其中制成浆体，进行球磨； 球磨后加入发泡剂，在常温下搅拌5min 10min; 再加入催化剂及引发剂，继续搅拌均匀； 注入模具，注模后放在6(TC的环境中使其凝胶化； 脱模干燥，得到墙体材料；其中，铁尾矿和工业用水按以下重量百分比配制铁尾矿50-60%，工业用 水40-50%;所述外加剂占所述铁尾矿和所述工业用水总重量的百分比分别是 分散剂0. 2-0. 3%，单体3-5%,交联剂0. 25-0. 42%，发泡剂0. 2-0. 6%，引发剂 0. 2-0. 4%，催化剂0. 08-0. 13%。
4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于所述分散剂为六偏磷酸钠， 所述单体为ct-甲基丙烯酸，所述交联剂为N， N'-亚甲基双丙烯酰胺，所述引 发剂为过硫酸铵，所述催化剂为四甲基乙二胺，所述发泡剂为十二烷基磺酸 钠。
全文摘要
本发明公开了一种轻质隔热墙体材料及其制备方法，采用凝胶注模结合发泡法法制备，该墙体材料以铁尾矿和工业用水为主要原料，铁尾矿和工业用水按以下重量百分比配制铁尾矿50％-60％，工业用水40％-50％，并在铁尾矿和工业用水中另加入外加剂，外加剂由分散剂、单体、交联剂、发泡剂、引发剂和催化剂组成；其中，外加剂占铁尾矿和工业用水总重量的百分比分别为分散剂0.2％-0.3％，单体3％-5％，交联剂0.25％-0.42％，发泡剂0.2％-0.6％，引发剂0.2％-0.4％，催化剂0.08％-0.13％。所制得的墙体材料具有气孔率大，导热系数小，耐压强度高的特点，实现了墙体材料的轻质隔热化。
文档编号B09B3/00GK101602614SQ20091002312
公开日2009年12月16日 申请日期2009年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者尹洪峰, 袁蝴蝶 申请人:西安建筑科技大学