专利名称：磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑用材料，尤其是涉及一种绝热效果好、施工容易、强度理想、附着力强，并易于干化且不会剥落、环保的磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料。
背景技术：
建筑业是国民经济部门中的耗能大户，大约占全国能耗的25 %。为了社会与经济的可持续发展，目前迫切需要节约能源、合理利用自然资源，根据国家建筑发展规划的要求，建筑节能已成为我国建筑行业的一个重要发展方向，同时这也是缓解能源紧缺状况最为经济、有效的方法。外墙绝热主要有绝热板和绝热砂浆两种形式。预制的绝热板具有质量轻、导热系数低、吸水率低、施工方便等优点，但不适合外形不规则建筑部分的绝热；绝热砂浆则可以适合外形不规则建筑部分的现场施工，同样具有质量轻、导热系数低、吸水率低、 施工方便等特点，可以克服绝热板的不足。近年来，我国聚苯乙烯泡沫(EPQ发展迅速，年产量已达50多万吨，多为一次性使用，每年的废弃量达到千万立方米，其处理与降解困难而成为危害环境的白色污染。出于环境保护与资源综合利用需要，可将废弃的EPS加工成颗粒作为轻骨料，配制轻混凝土和轻质砂浆。现有国内绝热砂浆研制通常选用普通硅酸盐水泥、矿渣水泥或者石膏等作为胶结材料，有的添加一些粉煤灰或直接选用矿渣水泥，例如有双组份水泥基聚苯乙烯泡沫颗粒绝热涂料(申请号2006100393 . ；双组份石膏基聚苯乙烯泡沫颗粒绝热涂料(申请号200610039327. 5)； —种聚苯乙烯颗粒轻质空心砌块及其制备方法(申请号 200410073890. 5)；聚苯乙烯泡沫颗粒绝热砂浆(申请号200410053031. X)；聚苯乙烯泡沫塑料颗粒绝热砖(申请号01140185.0)。这些文献所述的技术方案中都加入有机粘合剂或者纤维以增加硬化材料的强度和粘结力，这不但增加了材料的成本，而且有机粘合剂大多有毒性，对人体健康有害。
发明内容
基于以上的问题，本发明的目的在于提供一种绝热效果好、施工容易、强度理想、 附着力强，并易于干化且不会剥落、环保的磷酸盐水泥基的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料。本发明通过以下技术措施实现的，一种磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，由磷酸盐水泥粉料、聚苯乙烯泡沫颗粒和水混合制备而成；各原料所占质量份数为 磷酸盐水泥粉料1份、聚苯乙烯泡沫颗粒0. 02 0. 04份、水0. 22 0. 26份。一种磷酸盐水泥粉料配方的优选方式，是由质量份数为镁砂2 3份、磷酸盐 2 3份、粉煤灰4 6份和缓凝剂0. 3 0. 8份组成。具体的，是由质量份数为镁砂2. 5 3. 0份、磷酸盐2 2. 5份、粉煤灰4 5份和缓凝剂0. 5 0. 8份组成。另一种磷酸盐水泥粉料配方的优选方式，由质量份数为镁砂2 3份、磷酸盐 2 3份、硅灰石4 6份和缓凝剂0. 3 0. 8份组成。
具体的，是由质量份数为镁砂2. 5 3. 0份、磷酸盐2 2. 5份、或硅灰石4 5 份，缓凝剂0.5 0.8份组成。其中的磷酸盐优选可溶性磷酸二氢盐，或者优选质量份额按可溶性磷酸二氢盐占 5 9份与可溶性磷酸氢二盐占1 5份混合的组合物。具体的可溶性磷酸二氢盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢钠或磷酸二氢铵，可溶性磷酸氢二盐为磷酸氢二钾、磷酸氢二钠或磷酸氢二铵。其中的缓凝剂优选硼的化合物。特别优选硼酸与五硼酸钠、四硼酸钠中任一种的组合物，或者硼酸与五硼酸钠、四硼酸钠的组合物。本发明还公开了这种磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料的制备方法 先将水与聚苯乙烯泡沫颗粒在搅拌机中混合均勻，然后再加入磷酸盐水泥粉料拌合均勻。本发明采用直径小于5mm的平均堆积密度为8 21kg/m3的聚苯乙烯泡沫颗粒。 镁砂是重烧镁砂(生产时的煅烧温度在1300°C以上)、电熔镁砂、海水镁砂中的一种或者其组合物。本发明中提到的粉煤灰是指低钙灰粉煤灰，镁砂和粉煤灰的细度为45微米方孔筛筛余10% — 40%。硅灰石应采用平均粒径为10 38 μ m细粉。最好采用粉体状磷酸盐材料，若采用颗粒状磷酸盐材料，其颗粒粒径< 1. 5毫米。磷酸盐水泥是一种通过化学结合的胶凝材料，利用酸性磷酸盐与碱性碱土金属氧化物间的酸碱反应而形成。磷酸盐水泥在室温下与水发生化学反应，随后凝结硬化，最终的水化产物又具有陶瓷制品的特性，具有较高的力学性能和良好的致密度和耐酸碱腐蚀性能，既不同于陶瓷制品，也与普通硅酸盐水泥有所区别，是介于其中的一种材料。使用磷酸盐水泥时操作简单方便，其过程类似于普通硅酸盐水泥。但是与普通硅酸盐水泥相比，磷酸盐水泥具有比较突出的下列性能常温下高强快干，具有小时强度；低温凝结速度快，能够在负温环境中迅速凝结；与旧混凝土的粘接强度高，不需要再使用界面粘结剂；耐磨性及抗冻性好，干缩小。因此，磷酸盐水泥可用于军事工程的抢修、抢建方面。 在民用方面，磷酸盐水泥对高速公路、机场跑道、市政主干道的快速修补也是非常适用的材料。粉煤灰和硅灰石可以调节磷酸盐水泥基材料的颜色、凝结时间、流动性及强度。通过改善磷酸盐水泥基材料的流动性，在保持流动性不变的情况下，可以降低水胶比，提高磷酸盐水泥基材料的粘结性能。还可降低磷酸盐水泥材料的成本。本发明摒弃了有机胶黏剂和纤维材料，从而提高了环保性，具有高强作用的磷酸盐胶凝材料与聚苯乙烯泡沫颗粒实现良好的结聚，使形成的隔热材料的绝热效果好、耐腐蚀、抗裂、易施工和易干化；本发明是一种附着力强、不易出现剥脱的建筑用绝热材料。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。实施例1 磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，由磷酸盐水泥粉料、聚苯乙烯泡沫颗粒和水组成。采用直径小于5mm的平均堆积密度为8 21kg/m3的聚苯乙烯泡沫颗粒。磷酸盐水泥粉料是由镁砂、磷酸盐、粉煤灰(或硅灰石)和缓凝剂组成，
镁砂采用的是购自山东鲁东耐火材料有限公司的重烧镁砂，煅烧温度为1500°C， 其中氧化镁含量为91 %，细度为45微米方孔筛筛余15 % ；所用的磷酸盐材料，均购自武汉华创化工有限公司，所含有效物质含量均为98 %，均为颗粒状，粒度< 2. Omm,使用前磨细； 粉煤灰为深圳妈湾电厂低钙粉煤灰，属于二级灰，细度为45微米方孔筛筛余12% ；硅灰石细粉购自江西南方硅灰石有限公司，平均粒径为18μπι。采用市购化学试剂硼砂(十水四硼酸钠)作为缓凝剂。聚苯乙烯泡沫颗粒的直径小于5mm，平均堆积密度为15kg/m3。采用饮用水作为拌合用水。配制磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，按质量比例称取上述镁砂3 份，钠的磷酸盐(磷酸二氢钠与磷酸氢二钠按质量比为8 2混合)3份，粉煤灰4份，硼砂 0. 02份，水0. 23份，聚苯乙烯泡沫颗粒0. 17份。先将水与聚苯乙烯泡沫颗粒在搅拌机中混合，使水在聚苯乙烯泡沫颗粒表面润湿，再加入磷酸盐水泥粉料拌合均勻，然后将拌合均勻的物料成型测定导热系数、抗压强度和干容重。在30CmX30CmX3Cm试模中成型试块，用于测定导热系数。在尺寸为 IOcmX IOcmX IOcm三联试模中成型试块，用于测定抗压强度和容重。按上述方法拌合混合料并成型试体，在7天后测定试体性能，导热系数为 0. 0995ff/m · K，抗压强度为 680kPa，干容重为 560kg/m3。实施例2 磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，材料来源同实施例1，按质量比例称取镁砂2. 5份，钾的磷酸盐(磷酸二氢钾与磷酸氢二钾按质量比为8 2混合)2.5份， 粉煤灰5份，硼砂0. 02份，水0. 25份，聚苯乙烯泡沫颗粒0. 02份。按照实施例1所述的方法拌合混合料并成型试体，在7天后测定试体性能，导热系数为0. 0851ff/m · K，抗压强度为853kPa，干容重为490kg/m3。实施例3:磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，材料来源同实施例1，按质量比例称取镁砂2. 4份，铵的磷酸盐(磷酸二氢铵与磷酸氢二铵按质量比为8 2混合)2.6份， 粉煤灰5份，硼砂0. 02份，水0. 27份，聚苯乙烯泡沫颗粒0. 023份。按照实施例1所述的方法拌合混合料并成型试体，在7天后测定试体性能，导热系数为0. 0911ff/m · K，抗压强度为640kPa，干容重为418kg/m3。实施例4 磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，材料来源同实施例1，按质量比例称取镁砂3份，钠的磷酸盐(磷酸二氢钠与磷酸氢二钠按质量比为8 2混合)3份，硅灰石4份，硼砂0. 04份，水0. 25份，聚苯乙烯泡沫颗粒0. 017份。按照实施例1所述的方法拌合混合料并成型试体，在7天后测定试体性能，导热系数为0. 1558ff/m · K，抗压强度为1250kPa，干容重为680kg/m3。实施例5 磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，材料来源同实施例1，按质量比例称取镁砂2. 7份，磷酸二氢钾2. 7份，硅灰石4. 6份，硼砂0. 04份，水0. 27份，聚苯乙烯泡沫颗粒0. 02份；按照实施例1所述的方法拌合混合料并成型试体，在7天后测定试体性能，导热系数为0. 1391ff/m · K，抗压强度为881kPa，干容重为603kg/m3。实施例6 磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，材料来源同实施例1，按质量比例称取镁砂2. 3份，磷酸二氢钾2. 3份，硅灰石5. 4份，硼砂0. 04份，水0. 23份，聚苯乙烯泡沫颗粒0. 023份。按照实施例1所述的方法拌合混合料并成型试体，在7天后测定试体性能，导热系数为0. 1136ff/m · K，抗压强度为670kPa，干容重为589kg/m3。实施例7 磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，材料来源同实施例1，按质量比例称取镁砂2. 2份，钠的磷酸盐(磷酸二氢钠与磷酸氢二钠按质量比为8 2混合)2.2份， 粉煤灰5. 6份，硼砂0. 06份，水0. 27份，聚苯乙烯泡沫颗粒0. 017份。按照实施例1所述的方法拌合混合料并成型试体，在7天后测定试体性能，导热系数为0. 1340ff/m · K，抗压强度为9!35kPa，干容重为664kg/m3。实施例8 磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，材料来源同实施例1，按质量比例称取镁砂2. 0份，磷酸二氢钾2. 0份，粉煤灰6份，硼砂0. 06份，水0. 23份，聚苯乙烯泡沫颗粒0. 02份；按照实施例1所述的方法拌合混合料并成型试体，在7天后测定试体性能，导热系数为0. 1195ff/m · K，抗压强度为676kPa，干容重为537kg/m3。实施例9 磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，材料来源同实施例1，按照实施例 1所述的材料配制本发明磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，按质量比例称取镁砂2.0份，铵的磷酸盐(磷酸二氢铵与磷酸氢二铵按质量比为8 2混合)2.0份，硅灰石6份，硼砂0. 06份，水0. 25份，聚苯乙烯泡沫颗粒0. 023份。 按照实施例1所述的方法拌合混合料并成型试体，在7天后测定试体性能，导热系数为0. 1005ff/m · K，抗压强度为563kPa，干容重为608kg/m3。 以上是对本发明磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料及其制备方法其进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，其特征在于由磷酸盐水泥粉料、聚苯乙烯泡沫颗粒和水混合制备而成；各原料所占质量份数为磷酸盐水泥粉料1份、 聚苯乙烯泡沫颗粒0. 02 0. 04份、水0. 22 0. 26份。
2.根据权利要求1所述的磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，其特征在于所述磷酸盐水泥粉料是由质量份数为镁砂2 3份、磷酸盐2 3份、粉煤灰4 6份和缓凝剂0. 3 0. 8份组成。
3.根据权利要求2所述的磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，其特征在于所述磷酸盐水泥粉料是由质量份数为镁砂2. 5 3. 0份、磷酸盐2 2. 5份、粉煤灰 4 5份和缓凝剂0. 5 0. 8份组成。
4.根据权利要求1所述的磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，其特征在于所述磷酸盐水泥粉料是由质量份数为镁砂2 3份、磷酸盐2 3份、硅灰石4 6份和缓凝剂0. 3 0. 8份组成。
5.根据权利要求4所述的磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，其特征在于所述磷酸盐水泥粉料是由质量份数为镁砂2. 5 3. 0份、磷酸盐2 2. 5份、硅灰石 4 5份，缓凝剂0. 5 0. 8份组成。
6.根据权利要求1所述的磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，其特征在于所述磷酸盐为可溶性磷酸二氢盐，或者为质量份额按可溶性磷酸二氢盐占5 9份与可溶性磷酸氢二盐占1 5份混合的组合物。
7.根据权利要求1所述的磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，其特征在于所述可溶性磷酸二氢盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢钠或磷酸二氢铵，所述可溶性磷酸氢二盐为磷酸氢二钾、磷酸氢二钠或磷酸氢二铵。
8.根据权利要求1所述的磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，其特征在于所述缓凝剂为硼的化合物。
9.根据权利要求8所述的磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，其特征在于所述硼的化合物为硼酸与五硼酸钠、四硼酸钠中任一种的组合物，或者硼酸与五硼酸钠、四硼酸钠的组合物。
10.根据权利要求1所述的磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，其特征在于其制备方法是先将水与聚苯乙烯泡沫颗粒在搅拌机中混合均勻，然后再加入磷酸盐水泥粉料拌合均勻。
全文摘要
本发明公开了一种磷酸盐水泥胶结的聚苯乙烯泡沫颗粒绝热材料，由磷酸盐水泥粉料、聚苯乙烯泡沫颗粒和水混合制备而成；各原料所占质量份数为磷酸盐水泥粉料1份、聚苯乙烯泡沫颗粒0.02～0.04份、水0.22～0.26份。其制备方法是先将水与聚苯乙烯泡沫颗粒在搅拌机中混合均匀，然后再加入磷酸盐水泥粉料拌合均匀。本发明具有绝热效果好、施工容易、强度理想、附着力强，并易于干化且不会剥落、环保等优点。
文档编号C04B16/08GK102452830SQ20101052498
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者丁铸, 张松, 董必钦, 邢锋 申请人:深圳大学