高效节能保温材料及其制备方法与流程

本发明提供一种高效节能保温材料及其制备方法。

背景技术：

目前的保温材料主要为固体、絮状以及泡沫状，这种保温材料存在很多问题：耐火性差，易燃，污染环境，对高温保温效果差。施工时需采用粘贴、挂网、固定等多道工序，十分繁琐，同时传统保温材料形状的局限性导致了在狭窄空间等特殊部位施工不便。固体或絮状以及施工工艺的原因使做好的保温层始终存在缝隙，从而影响保温效果。此类保温材料不可循环使用，三年后必须更新，既浪费资源能源也污染环境。

技术实现要素：

技术问题

本发明的目的在于解决现有保温材料耐火性差，易燃，污染环境，施工工艺复杂等问题，提供一种高效节能保温材料，具有耐高温、清洁无污染、隔热、耐火性强、可循环使用、施工工艺简单、高效率的特点，可广泛应用于各种需要采取保温措施的高温主辅设备及管道外表面保温。

技术方案

本发明的目的是通过如下措施来实现：

一种高效节能保温材料，由以下重量份的原料组成：水400-500份，珍珠岩粉200-250份，硅酸钠10-20份，硅酸铝棉30-40份，海泡石粉10-30份，白泥粉0.1-0.5份，膨润土0.1-0.3份，熟胶粉I 0.3-0.7份，熟胶粉II 0.1-0.5份，纤维素0.3-0.7份，发泡剂2-5份，阻燃剂1-10份，聚丙烯酰胺0.3-0.7份，聚乙烯醇0.1-0.5份，磷酸铝0.1-0.5份。

优选地，所述高效节能保温材料由以下重量份的原料组成：水450份，珍珠岩粉220份，硅酸钠15份，硅酸铝棉35份，海泡石粉20份，白泥粉0.3份，膨润土0.2份，熟胶粉I 0.5份，熟胶粉II 0.3份，纤维素0.5份，发泡剂3份，阻燃剂8份，聚丙烯酰胺粉末0.5份，聚乙烯醇粉末0.3份，磷酸铝0.3份。

其中，熟胶粉是羧甲基淀粉的一种，由天然淀粉经羧甲基化、交联、熟胶化制成，外形为不规则片状物，具有速溶性和高粘性，是新型建筑用高性能粘合剂。熟胶粉I为适用于各种干混砂浆的添加剂，熟胶粉II为适用于内墙耐水腻子的添加剂。

海泡石是一种纤维状富镁硅酸盐粘土矿物，具有极强的吸附性能和密封性能。

发泡剂可以增加保温材料中气体的含量，从而增强保温的效果。

所述发泡剂可选择异氰酸酯，基本原理是异氰酸酯与水发生化学反应释放出CO₂，CO₂起发泡作用。

所述异氰酸酯的例子包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)等。

阻燃剂可以提高保温材料的阻燃性能和热稳定性。

以重量份计，所述阻燃剂包含：八溴二苯基乙烷22份，三氧化二锑15份，三苯基磷酸酯8份。

所述阻燃剂可以通过如下方法制备：将八溴二苯基乙烷、三氧化二锑和三苯基磷酸酯在混合机中进行充分混合，即得所述阻燃剂。

八溴二苯基乙烷与三氧化二锑一起使用可以增强阻燃效果。三苯基磷酸酯可以提高保温材料的热稳定性。

本发明还提供了一种制备高效节能保温材料的方法，包括：

(1)将硅酸铝棉和纤维素加入水中，浸泡30-50小时；

(2)将步骤(1)的浸泡液加入到涡流式搅拌器中，充分搅拌1-2小时，成雪花状；

(3)加入聚丙烯酰胺粉末，继续搅拌0.5-1小时；

(4)依次加入磷酸铝、硅酸钠、海泡石粉、白泥粉、膨润土、熟胶粉I、熟胶粉II、阻燃剂，继续搅拌成膏体；

(5)逐步加入珍珠岩粉、聚乙烯醇粉末、发泡剂，充分搅拌，膏体混合膨胀；

(6)将膨胀后的膏体分装在密闭容器中；或者将膨胀后的膏体倒入模具中加压成型，然后烘干成高效节能保温型材。

其中，在步骤(1)中，在硅酸铝棉中加入纤维素可以缩短浸泡时间，并软化硅酸铝棉。

在步骤(6)中，将膨胀后的膏体立即称量分装在密闭容器中，开封后要及时将膏体材料涂抹在需保温的设备上；或者将膨胀后的膏体倒入模具中加压成型，烘干成高效节能保温型材，使用时将保温型材直接包裹在或铺装在需要保温的设备上。

保存在密闭容器中的膏状高效节能保温材料，开封后要及时将膏体材料涂抹在需保温的设备上，以防止材料中的空气大量外溢。必要时表面干燥后，再涂一层凝固层，以加强表面强度，防止震击破损。

施工方法：根据介质温度得出最佳保温层的总厚度，先涂第一层，第一层厚度一般为20～30mm，在第一层干燥程度达到90％左右后，再涂第二层，依次类推直至达到所需的保温厚度。

本发明的保温材料的耐高温能力可达到1000℃以上，容重为150～180kg/m³，附着力强，在复杂的外观形状下均可包裹牢固。

有益效果

本发明的保温材料隔热效果好，并具有很强的耐高温性能和阻燃性能；导热系数低，粘贴能力强，耐酸碱，无毒无尘无污染。

本发明的保温材料为膏体，可以在管道狭窄及特殊部位使用，而且只需普通瓦工即可操作，施工简单，极大提高了施工效率。

本发明可广泛应用于各种需要采取保温措施的高温主辅设备及管道的外表面保温，并可以形成严密无缝的完整保温层，最大幅度地减少散热损失，极大地提高了热能利用率，提升了保温性能。

加工工艺简单，无需加热消耗能源，无需静置，缩短了制备时间。

本发明可现场进行加工，减少了运输费用，在使用时不易燃，无危害，不龟裂，不易风化脱落，拆除掉的废弃保温材料可以重复利用，有效节约资源。

附图说明

图1为保温材料隔热测试装置的示意图。

图2为红外测温探头测得的不锈钢圆盘的表面温度曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的高效节能保温材料进行详细描述。

本发明的保温材料中所使用的原料均可以从市场上直接购买，其中熟胶粉I、熟胶粉II均购买自北京安顺达装饰材料有限公司。

本发明使用二氧化碳类发泡剂，通过异氰酸酯和水反应生成CO₂，CO₂起发泡作用。

所述异氰酸酯可为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯。

阻燃剂通过如下方法制备：

将八溴二苯基乙烷2.2kg、三氧化二锑1.5kg、三苯基磷酸酯0.8kg在混合机中进行充分混合，得到阻燃剂粉末。

实施例1

准备原料：

水450kg，珍珠岩粉220kg，硅酸钠15kg，硅酸铝棉35kg，海泡石粉20kg，白泥粉0.3kg，膨润土0.2kg，熟胶粉I 0.5kg，熟胶粉II 0.3kg，纤维素0.5kg，甲苯二异氰酸酯3kg，阻燃剂8kg，聚丙烯酰胺粉末0.5kg，聚乙烯醇粉末0.3kg，磷酸铝0.3kg。

高效节能保温材料制备

(1)将35kg硅酸铝棉和0.5kg纤维素加入到450kg水中，浸泡48小时；

(2)将步骤(1)的浸泡液加入到涡流式搅拌器中，充分搅拌1小时，成雪花状；

(3)加入0.5kg聚丙烯酰胺粉末，继续搅拌0.5小时；

(4)依次加入0.3kg磷酸铝、15kg硅酸钠、20kg海泡石粉、0.3kg白泥粉、0.2kg膨润土、0.5kg熟胶粉I、0.3kg熟胶粉II、8kg阻燃剂，继续搅拌成膏体；

(5)逐步加入220kg珍珠岩粉、0.3kg聚乙烯醇粉末、3kg甲苯二异氰酸酯，充分搅拌，膏体混合膨胀；

(6)将膨胀后的膏体分装在密闭容器中。

实施例2

准备原料：

水480kg，珍珠岩粉250kg，硅酸钠16kg，硅酸铝棉36kg，海泡石粉25kg，白泥粉0.4kg，膨润土0.2kg，熟胶粉I 0.5kg，熟胶粉II 0.3kg，纤维素0.6kg，二苯基甲烷二异氰酸酯3kg，阻燃剂10kg，聚丙烯酰胺粉末0.5kg，聚乙烯醇粉末0.3kg，磷酸铝0.4kg。

高效节能保温材料制备

(1)将36kg硅酸铝棉和0.6kg纤维素加入到480kg水中，浸泡48小时；

(2)将步骤(1)的浸泡液加入到涡流式搅拌器中，充分搅拌1小时，成雪花状；

(3)加入0.5kg聚丙烯酰胺粉末，继续搅拌0.5小时；

(4)依次加入0.4kg磷酸铝、16kg硅酸钠、25kg海泡石粉、0.4kg白泥粉、0.2kg膨润土、0.5kg熟胶粉I、0.3kg熟胶粉II、10kg阻燃剂，继续搅拌成膏体；

(5)逐步加入250kg珍珠岩粉、0.3kg聚乙烯醇粉末、3kg二苯基甲烷二异氰酸酯，充分搅拌，膏体混合膨胀；

(6)将膨胀后的膏体分装在密闭容器中。

实施例3

准备原料：

水420kg，珍珠岩粉210kg，硅酸钠12kg，硅酸铝棉33kg，海泡石粉18kg，白泥粉0.3kg，膨润土0.1kg，熟胶粉I 0.3kg，熟胶粉II 0.3kg，纤维素0.5kg，甲苯二异氰酸酯4kg，阻燃剂5kg，聚丙烯酰胺粉末0.25kg，聚乙烯醇粉末0.25kg，磷酸铝0.25kg。

高效节能保温材料制备

(1)将33kg硅酸铝棉和0.5kg纤维素加入到420kg水中，浸泡48小时；

(2)将步骤(1)的浸泡液加入到涡流式搅拌器中，充分搅拌1小时，成雪花状；

(3)加入0.25kg聚丙烯酰胺粉末，继续搅拌0.5小时；

(4)依次加入0.25kg磷酸铝、12kg硅酸钠、18kg海泡石粉、0.3kg白泥粉、0.1kg膨润土、0.3kg熟胶粉I、0.3kg熟胶粉II、5kg阻燃剂，继续搅拌成膏体；

(5)逐步加入210kg珍珠岩粉、0.25kg聚乙烯醇粉末、4kg甲苯二异氰酸酯，充分搅拌，膏体混合膨胀；

(6)将膨胀后的膏体分装在密闭容器中。

对比例1

除了省略发泡剂、阻燃剂、聚丙烯酰胺粉末、聚乙烯醇粉末和磷酸铝以外，按照与实施例1相同的方式进行。

对比例2

除了省略发泡剂以外，按照与实施例1相同的方式进行。

对比例3

除了省略阻燃剂以外，按照与实施例1相同的方式进行。

高效节能保温材料的性能测试

下面对实施例1-3和对比例1-3制备的保温材料的性能进行测试。

1、保温材料理化性能测试

依据GB/T 17371-2008标准对保温材料的理化性能进行测试，测试结果见表1。

表1

2、保温材料的隔热性能测试

(1)试样制备

将实施例1和对比例1制备的保温材料分别做成直径为约200mm、高度为100mm的圆柱体。

(2)测试装置

图1为保温材料的隔热性能测试装置，包括：保温材料1，不锈钢圆盘2，热电偶3，氧气-乙炔火焰加热炬4，红外测温探头5。

在保温材料1的上部镶有直径为35mm、厚度为6mm的圆形耐热不锈钢圆盘2，与不锈钢圆盘2的中心对应在试样下部镶有直径为6mm的热电偶3，热电偶3的顶端与不锈钢圆盘2的中心的距离为80mm。

试验用氧气-乙炔火焰加热炬4对不锈钢圆盘2进行加热，在加热过程中，氧气、乙炔的流量如下：氧气流量：1.7L/Min；乙炔流量：1.6L/Min。不锈钢圆盘导热快，并且不锈钢圆盘的边缘镶入保温材料内，故其与保温材料接触的底部的温差较小，可视为一个温度较平均的热源，则热源的直径约为低温端的热电偶的测温直径的6倍。

用红外测温探头5测不锈钢圆盘的温度，从加热开始计时，50秒后由红外测温探头测得不锈钢圆盘温度上升到1000℃以上，加热30分钟后停止加热。图2为红外测温探头测得的不锈钢圆盘的表面温度曲线。

用XMTA数显调节仪显示热电偶测得的温度，记录不同加热时间下的热电偶的温度，保温材料的隔热测试结果见表2。

表2

结果显示，与对比例1相比，根据实施例1的被测材料的一面在1100℃加热30分钟的条件下，非加热面的温度只升高了3℃(从22℃升高到25℃)，说明根据本发明的高效节能保温材料具有良好的隔热性能。

3、保温材料的阻燃性能测试

将实施例1-3和对比例1-3制备的保温材料分别做成125mm×13mm×1.5mm的试片。

按照UL-94测试标准测试保温材料的阻燃性。测试结果见表3。

表3

结果显示，由于使用了阻燃剂，根据本发明的保温材料具有极佳的阻燃性。

本发明保温材料主要适用于各种锅炉，尤其火力发电厂锅炉本体、热力系统的密封保温，锅炉烟风道、冷却系统的密封保温，汽轮机本体上下缸的密封保温，各种高低温加热器、除氧器、压力容器、水箱、高低温管道、阀门、旋转体震动设备的密封保温；同时也适用于石油行业的炼油炉本体的保温；各种焦化厂、化工厂、冶金、建筑等行业的保温等。