本发明涉及保温领域，具体涉及一种节能环保保温材料及其制备方法。
背景技术
建筑物隔热保温是节约能源、改善居住环境和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30-40％，绝大部分是采暖和空调的能耗，故建筑节能意义重大。保温材料发展很快，在工业和建筑中采用良好的保温技术与材料，往往可以起到事半功倍的效果，可以有效节约能源。随着社会进步和人民生活水平的提高，人们对建筑材料的要求越来越高，尤其是建筑材料中的保温材料。
2015年7月22日公告的中国专利文献一种复合型泡沫保温材料及其制备方法(授权公告号cn103044860b)，所述复合型泡沫保温材料，由如下组分构成：环氧树脂：10-20％，固化剂：10-15％，粉煤灰：40-60％，稀释剂：10-20％，阻燃剂：2-4％，双氧水：2-4％，发泡催化剂：0.2-0.4％。所述复合型泡沫保温材料的制备方法：环氧树脂和固化剂溶解于稀释剂，获得混合溶液；在混合溶液中加入粉煤灰、阻燃剂和发泡催化剂，搅拌后获得浆料；将双氧水加入浆料中，搅拌均匀后，倒入模具，在60-80℃条件下加热0.5-3小时后获得复合型泡沫保温材料；该材料具有良好的保温性和阻燃性，但是材料的抗机械冲击性不足，机械力学性能欠佳。
2017年3月22日公告得到中国专利文献(授权公告号cn105218021b)一种建筑节能保温材料的制备工艺，该工艺包括步骤：1)将普通硅酸盐水泥、陶瓷废料、粉煤灰和改性添加剂置于球磨机中进行球磨，混合均匀，制得混合料；2)将得到的混合料中加入水，搅拌均匀，得到混合浆料；3)将发泡剂加入到制得的混合浆料中，快速搅拌均匀，制得发泡水泥浆料；4)将制得的发泡水泥浆料倒入模具中，室温下成型，然后在高温下烧制，自然降温，切割成制品。本发明配方中选用了陶瓷废料、粉煤灰等工业废料，既降低了生产成本，同时又缓解了陶瓷废料、粉煤灰堆存处理带来的环境污染问题。本发明选用的陶瓷废料、粉煤灰可改善保温材料的保温性能，具有抗风化，耐腐蚀的优点，但是本发明材料的抗裂性和抗尺寸收缩性能差。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种节能环保保温材料及其制备方法，本发明保温材料通过原料间的协配作用，导热系数低，保温隔热性能优异，同时材料具有抗机械冲击性高、阻燃性好和抗裂性能高的优点。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种节能环保保温材料，包括以下重量份计的原料：
碳酸钙粉8-15份、工业煤渣12-25份、氧化铝5-12份、硬脂酸铝2-5份、废弃石棉8-15份、聚丙烯纤维5-9份、竹炭粉11-18份、椰壳粉12-18份、凹凸棒土7-16份、石英粉8-13份、钾长石11-23份、蒙脱石12-17份、废弃聚乙烯泡沫塑料15-21份、硅酸盐水泥20-28份、焦磷酸钠0.8-2份、渗透剂0.6-1.2份、减水剂0.6-1.2份、发泡剂0.4-0.8份和水10-15份。
优选地，包括以下重量份的原料：碳酸钙粉10-13份、工业煤渣17-21份、氧化铝7-10份、硬脂酸铝3-4份、废弃石棉10-13份、聚丙烯纤维6-8份、竹炭粉13-15份、椰壳粉14-16份、凹凸棒土10-13份、石英粉9-12份、钾长石15-19份、蒙脱石13-16份、废弃聚乙烯泡沫塑料17-19份、硅酸盐水泥22-26份、焦磷酸钠1.4-1.6份、渗透剂0.8-1份、减水剂0.8-1份、发泡剂0.5-0.7份和水11-14份。
优选地，包括以下重量份计的原料：碳酸钙粉12份、工业煤渣19份、氧化铝8份、硬脂酸铝3.5份、废弃石棉12份、聚丙烯纤维7份、竹炭粉14份、椰壳粉15份、凹凸棒土12份、石英粉11份、钾长石16份、蒙脱石14份、废弃聚乙烯泡沫塑料18份、硅酸盐水泥24份、焦磷酸钠1.5份、渗透剂0.9份、减水剂0.9份、发泡剂0.6份和水13份。
优选地，所述渗透剂为烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和硫酸化蓖麻油中的一种或几种结合。
优选地，所述减水剂为木质素磺酸钠和木质素磺酸钙中的一种或几种结合。
优选地，所述发泡剂为硼氢化钾、邻苯二甲酸酐和硝酸铁按照质量比3:1:1混合组成。
本发明中还公开了一种节能环保保温材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)将工业煤渣放入研磨机中粉碎至颗粒粒径小于0.1毫米后，与钾长石和蒙脱石混合投入煅烧炉中焙烧，即得物料s1；
(2)将竹炭粉、椰壳粉、凹凸棒土混合放入煅烧炉中焙烧，至球磨机中研磨，过100-200目筛，即得物料s2；
(3)将废弃聚乙烯泡沫塑料和废弃石棉混合加入到粉碎机中粉碎，过100-200目筛，即得物料s3；
(4)将物料s1、物料s2、物料s3和其他剩余的原料加入到到搅拌机中搅拌，以800-1200转/分钟的速度，搅拌30-40分钟，即得混合料；
(5)将步骤(4)中的混合料注入成型模具中，加压成型，养护，即得所述节能环保保温材料；
优选地，所述步骤(1)中的焙烧为在700-800摄氏度下，焙烧2-3小时，升温至1000-1200摄氏度煅烧40-50分钟后，降温至700-800摄氏度，继续焙烧2-3小时。
优选地，所述步骤(2)中的焙烧为在350-500摄氏度下，焙烧4-5小时。
优选地，所述步骤(5)中的养护为在常温下静置5-8小时后，以8摄氏度/小时的速度升温至50-65摄氏度，蒸汽养护10-15小时后，自然风干。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明保温材料通过原料间的协配作用，导热系数低，保温隔热性能优异，同时材料具有抗机械冲击性高、阻燃性好和抗裂性能高的优点。
(2)本发明添加废弃聚乙烯泡沫塑料为辅助粘结剂，通过热压煅烧时，熔融粘结原料，增强材料的粘结性，同时提高材料的抗裂性和抗尺寸收缩性，本发明添加椰壳粉填充到材料中，可以增强材料的柔韧性、抗风化性和抗尺寸收缩性。
(3)本发明添加废弃石棉，可以提高材料的保温性能，同时废弃石棉填充其中，可以增强材料的抗裂性。
(4)本发明中添加有聚丙烯纤维，聚丙烯纤维强度高，韧性好，添加到材料中可以增强混凝土的抗冲击性和防水隔热性。
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1
一种节能环保保温材料，包括以下重量份计的原料：
碳酸钙粉8份、工业煤渣12份、氧化铝5份、硬脂酸铝2份、废弃石棉8份、聚丙烯纤维5份、竹炭粉11份、椰壳粉12份、凹凸棒土7份、石英粉8份、钾长石11份、蒙脱石12份、废弃聚乙烯泡沫塑料15份、硅酸盐水泥20份、焦磷酸钠0.8份、渗透剂0.6份、减水剂0.6份、发泡剂0.4份和水10份。
渗透剂为烷基磺酸钠。
减水剂为木质素磺酸钠。
发泡剂为硼氢化钾、邻苯二甲酸酐和硝酸铁按照质量比3:1:1混合组成。
本实施例中的节能环保保温材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)将工业煤渣放入研磨机中粉碎至颗粒粒径小于0.1毫米后，与钾长石和蒙脱石混合投入煅烧炉中焙烧，即得物料s1；
(2)将竹炭粉、椰壳粉、凹凸棒土混合放入煅烧炉中焙烧，至球磨机中研磨，过100目筛，即得物料s2；
(3)将废弃聚乙烯泡沫塑料和废弃石棉混合加入到粉碎机中粉碎，过100目筛，即得物料s3；
(4)将物料s1、物料s2、物料s3和其他剩余的原料加入到到搅拌机中搅拌，以800转/分钟的速度，搅拌30分钟，即得混合料；
(5)将步骤(4)中的混合料注入成型模具中，加压成型，养护，即得所述节能环保保温材料；
步骤(1)中的焙烧为在700摄氏度下，焙烧2小时，升温至1000摄氏度煅烧40分钟后，降温至700摄氏度，继续焙烧2小时。
步骤(2)中的焙烧为在350摄氏度下，焙烧4小时。
步骤(5)中的养护为在常温下静置5小时后，以8摄氏度/小时的速度升温至50摄氏度，蒸汽养护10小时后，自然风干。
实施例2
一种节能环保保温材料，包括以下重量份计的原料：
碳酸钙粉15份、工业煤渣25份、氧化铝12份、硬脂酸铝5份、废弃石棉15份、聚丙烯纤维9份、竹炭粉18份、椰壳粉18份、凹凸棒土16份、石英粉13份、钾长石23份、蒙脱石17份、废弃聚乙烯泡沫塑料21份、硅酸盐水泥28份、焦磷酸钠2份、渗透剂1.2份、减水剂1.2份、发泡剂0.8份和水15份。
渗透剂为烷基苯磺酸钠。
减水剂为木质素磺酸钙。
发泡剂为硼氢化钾、邻苯二甲酸酐和硝酸铁按照质量比3:1:1混合组成。
本实施例中的节能环保保温材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)将工业煤渣放入研磨机中粉碎至颗粒粒径小于0.1毫米后，与钾长石和蒙脱石混合投入煅烧炉中焙烧，即得物料s1；
(2)将竹炭粉、椰壳粉、凹凸棒土混合放入煅烧炉中焙烧，至球磨机中研磨，过200目筛，即得物料s2；
(3)将废弃聚乙烯泡沫塑料和废弃石棉混合加入到粉碎机中粉碎，过200目筛，即得物料s3；
(4)将物料s1、物料s2、物料s3和其他剩余的原料加入到到搅拌机中搅拌，以1200转/分钟的速度，搅拌40分钟，即得混合料；
(5)将步骤(4)中的混合料注入成型模具中，加压成型，养护，即得所述节能环保保温材料；
步骤(1)中的焙烧为在800摄氏度下，焙烧3小时，升温至1200摄氏度煅烧50分钟后，降温至800摄氏度，继续焙烧3小时。
步骤(2)中的焙烧为在500摄氏度下，焙烧5小时。
步骤(5)中的养护为在常温下静置8小时后，以8摄氏度/小时的速度升温至65摄氏度，蒸汽养护15小时后，自然风干。
实施例3
一种节能环保保温材料，包括以下重量份计的原料：
碳酸钙粉10份、工业煤渣17份、氧化铝7份、硬脂酸铝3份、废弃石棉10份、聚丙烯纤维6份、竹炭粉13份、椰壳粉14份、凹凸棒土10份、石英粉9份、钾长石15份、蒙脱石13份、废弃聚乙烯泡沫塑料17份、硅酸盐水泥22份、焦磷酸钠1.4份、渗透剂0.8份、减水剂0.8份、发泡剂0.5份和水11份。
渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
减水剂为木质素磺酸钙。
发泡剂为硼氢化钾、邻苯二甲酸酐和硝酸铁按照质量比3:1:1混合组成。
本实施例中的节能环保保温材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)将工业煤渣放入研磨机中粉碎至颗粒粒径小于0.1毫米后，与钾长石和蒙脱石混合投入煅烧炉中焙烧，即得物料s1；
(2)将竹炭粉、椰壳粉、凹凸棒土混合放入煅烧炉中焙烧，至球磨机中研磨，过180目筛，即得物料s2；
(3)将废弃聚乙烯泡沫塑料和废弃石棉混合加入到粉碎机中粉碎，过150目筛，即得物料s3；
(4)将物料s1、物料s2、物料s3和其他剩余的原料加入到到搅拌机中搅拌，以1000转/分钟的速度，搅拌30-40分钟，即得混合料；
(5)将步骤(4)中的混合料注入成型模具中，加压成型，养护，即得所述节能环保保温材料；
步骤(1)中的焙烧为在750摄氏度下，焙烧2.4小时，升温至1100摄氏度煅烧43分钟后，降温至760摄氏度，继续焙烧2.4小时。
步骤(2)中的焙烧为在450摄氏度下，焙烧4.5小时。
步骤(5)中的养护为在常温下静置6小时后，以8摄氏度/小时的速度升温至60摄氏度，蒸汽养护13小时后，自然风干。
实施例4
一种节能环保保温材料，包括以下重量份计的原料：
碳酸钙粉13份、工业煤渣21份、氧化铝10份、硬脂酸铝4份、废弃石棉13份、聚丙烯纤维8份、竹炭粉15份、椰壳粉16份、凹凸棒土13份、石英粉12份、钾长石19份、蒙脱石16份、废弃聚乙烯泡沫塑料19份、硅酸盐水泥26份、焦磷酸钠1.6份、渗透剂1份、减水剂1份、发泡剂0.7份和水14份。
渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
减水剂为木质素磺酸钠。
发泡剂为硼氢化钾、邻苯二甲酸酐和硝酸铁按照质量比3:1:1混合组成。
本实施例中的节能环保保温材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)将工业煤渣放入研磨机中粉碎至颗粒粒径小于0.1毫米后，与钾长石和蒙脱石混合投入煅烧炉中焙烧，即得物料s1；
(2)将竹炭粉、椰壳粉、凹凸棒土混合放入煅烧炉中焙烧，至球磨机中研磨，过150目筛，即得物料s2；
(3)将废弃聚乙烯泡沫塑料和废弃石棉混合加入到粉碎机中粉碎，过180目筛，即得物料s3；
(4)将物料s1、物料s2、物料s3和其他剩余的原料加入到到搅拌机中搅拌，以900转/分钟的速度，搅拌34分钟，即得混合料；
(5)将步骤(4)中的混合料注入成型模具中，加压成型，养护，即得所述节能环保保温材料；
步骤(1)中的焙烧为在780摄氏度下，焙烧2.6小时，升温至1150摄氏度煅烧42分钟后，降温至740摄氏度，继续焙烧3小时。
步骤(2)中的焙烧为在450摄氏度下，焙烧4.2小时。
步骤(5)中的养护为在常温下静置6小时后，以8摄氏度/小时的速度升温至58摄氏度，蒸汽养护13小时后，自然风干。
实施例5
一种节能环保保温材料，包括以下重量份计的原料：
碳酸钙粉12份、工业煤渣19份、氧化铝8份、硬脂酸铝3.5份、废弃石棉12份、聚丙烯纤维7份、竹炭粉14份、椰壳粉15份、凹凸棒土12份、石英粉11份、钾长石16份、蒙脱石14份、废弃聚乙烯泡沫塑料18份、硅酸盐水泥24份、焦磷酸钠1.5份、渗透剂0.9份、减水剂0.9份、发泡剂0.6份和水13份。
渗透剂为硫酸化蓖麻油。
减水剂为木质素磺酸钠。
发泡剂为硼氢化钾、邻苯二甲酸酐和硝酸铁按照质量比3:1:1混合组成。
本实施例中的节能环保保温材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)将工业煤渣放入研磨机中粉碎至颗粒粒径小于0.1毫米后，与钾长石和蒙脱石混合投入煅烧炉中焙烧，即得物料s1；
(2)将竹炭粉、椰壳粉、凹凸棒土混合放入煅烧炉中焙烧，至球磨机中研磨，过160目筛，即得物料s2；
(3)将废弃聚乙烯泡沫塑料和废弃石棉混合加入到粉碎机中粉碎，过200目筛，即得物料s3；
(4)将物料s1、物料s2、物料s3和其他剩余的原料加入到到搅拌机中搅拌，以900转/分钟的速度，搅拌36分钟，即得混合料；
(5)将步骤(4)中的混合料注入成型模具中，加压成型，养护，即得所述节能环保保温材料；
优选地，所述步骤(1)中的焙烧为在780摄氏度下，焙烧2.6小时，升温至1050摄氏度煅烧46分钟后，降温至760摄氏度，继续焙烧2.8小时。
步骤(2)中的焙烧为在400摄氏度下，焙烧4.6小时。
步骤(5)中的养护为在常温下静置7小时后，以8摄氏度/小时的速度升温至62摄氏度，蒸汽养护13小时后，自然风干。
对比例1
一种复合保温材料，包括以下重量份数的原料：环氧树脂20份、粉煤灰50份、双氧水4份、稀释剂20份、阻燃剂4份、发泡剂0.7份和固化剂14份。
一种复合保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照复合型泡沫保温材料原料的重量份数称取原料；
(2)将环氧树脂和固化剂溶解于稀释剂中，获得混合溶液；
(3)在步骤(2)的混合溶液中加入除双氧水以外的其他原料，进行搅拌，获得浆料；
(4)在步骤(3)的浆料中加入双氧水，搅拌均匀后，倒入模具，在60-80℃条件下加热0.5-3h，获得复合保温材料。
将实施例1-5制得的节能环保保温材料和对比例1中制得复合保温材料进行性能测试，测试结果如表1所示：
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明保温材料通过原料间的协配作用，导热系数低，保温隔热性能优异，同时材料具有抗机械冲击性高、阻燃性好和抗裂性能高的优点。
(2)本发明添加废弃聚乙烯泡沫塑料为辅助粘结剂，通过热压煅烧时，熔融粘结原料，增强材料的粘结性，同时提高材料的抗裂性和抗尺寸收缩性，本发明添加椰壳粉填充到材料中，可以增强材料的柔韧性、抗风化性和抗尺寸收缩性。
(3)本发明添加废弃石棉，可以提高材料的保温性能，同时废弃石棉填充其中，可以增强材料的抗裂性。
(4)本发明中添加有聚丙烯纤维，聚丙烯纤维强度高，韧性好，添加到材料中可以增强混凝土的抗冲击性和防水隔热性。
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。