本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种复合发泡保温水泥板及其制备方法。
背景技术
随着我国墙体材料改革与建筑节能政策的强制实施，推动了建筑保温材料的快速发展。传统有机保温隔热材料虽然隔热性能好、质轻和价格便宜，但是易燃、且燃烧生有毒气体等缺隐，使得建筑节能和防火之间的矛盾不断加剧。作为理想的替代品，无机发泡绝热材料因其安全性高的突出优点而倍受青睐。但目前用于外墙的无机发泡绝热材料仍存在着容重大，易吸水，而且导热系数偏大等问题。因此，制备出一种低导热系数、憎水、轻质高强等综合性能优良且制备工艺简单的无机泡沫绝热材料是解决这一矛盾的有效途径。
其中，碳纤维由于具有优异的力学性能、耐高温、耐腐蚀性和导电性等特点，是一种综合性能较好的补强填料，但是未处理的碳纤维表面由大量惰性石墨微晶堆砌而成，所以原丝表面呈极性，表面能小，与水泥基体的浸润性差，界面综合性能差。此外，高性能的碳纤维表面光滑，比表面积小，这也使得纤维与基体之间不能形成有效的机械锚合作用，纤维与水泥基体之间的界面强度下降。
技术实现要素：
本发明提供了一种复合发泡保温水泥板及其制备方法，解决现有的机发泡绝热材料仍存在着容重大、易吸水、而且导热系数偏大的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种复合发泡保温水泥板，是由下述重量份的原料制备而成：硅酸盐水泥100～150份、细砂20～30份、水40～50份、发泡剂0.4～0.6份、羟丙基甲基纤维素0.18～0.24份、乳胶粉25～30份、白炭黑0.2～0.8份，改性碳纤维0.3～0.7份。
其中，优选地，所述发泡剂为a-烯烃基磺酸钠、聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种。
其中，优选地，所述改性碳纤维的制备方法是：将碳纤维置于浓硝酸中，在100℃的恒温水浴中处理2h，然后置于peg6000和α-氨丙基三乙氧基硅烷的混合水溶液中浸泡3～5h，然后清洗到中性烘干；所述混合水溶液中peg的质量分数为2～4％、α-氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为1～3％。
其中，优选地，所述碳纤维与所述浓硝酸的质量体积比为1：40～60g/ml。
一种复合发泡保温水泥板的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取硅酸盐水泥、细砂、羟丙基甲基纤维素、乳胶粉、白炭黑和改性碳纤维，先分别将其加入到搅拌锅中，然后用水泥胶砂搅拌机慢搅5min至增强材料分散均匀，即得混合发泡干粉物料；
(2)称取发泡剂加入到水中，搅拌均匀，得发泡溶液；
(3)向混合发泡干粉物料加入发泡溶液中，同时用搅拌机先低速搅拌30s，使混合料浆搅拌均匀；再快速搅拌5min，使混合发泡料浆充分引气发泡；
(4)将发泡料浆一次性快速倒入试模，轻微振动试模若干次，用刮刀刮平，养护8h后拆模，放入恒温恒湿养护箱养护3天，即得。
其中，优选地，所述恒温恒湿箱的温度为20±2℃，湿度95％以上。
本发明的有益效果：
(1)本发明利用乳胶粉遇水具有成膜的特性，形成微孔内壁覆膜的封闭孔隙构造，对泡沫保温材料进行憎水性进行改善，在大幅降低材料吸水性能的同时还提高了材料的力学性能。
(2)本发明加入改性碳纤维，碳纤维经浓硝酸处理后，碳纤维的表面粗糙度增加，含氧官能团的数量上升，与水泥基体的浸润性好，使得纤维与水泥基体之间不能形成有效的机械锚合作用，纤维与水泥基体之间的界面强度升高。
(3)本发明制得的水泥板孔结构粒径细腻、分布均匀，水泥水化产物形状规整、排列有序，使得水复合发泡保温水泥板具有交联网状结构，从而达到提高复合发泡保温水泥板的强度和韧性。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施提供一种复合发泡保温水泥板，是由下述重量份的原料制备而成：硅酸盐水泥120份、细砂25份、水45份、a-烯烃基磺酸钠0.5份、羟丙基甲基纤维素0.21份、乳胶粉28份、白炭黑0.5份，改性碳纤维0.5份。
其中，改性碳纤维的制备方法是：将碳纤维置于浓硝酸中，碳纤维与浓硝酸的质量体积比为1：50g/ml，在100℃的恒温水浴中处理2h，然后置于peg6000和α-氨丙基三乙氧基硅烷的混合水溶液中浸泡4h，然后清洗到中性烘干；所述混合水溶液中peg的质量分数为3％、α-氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为2％。
本实施例的复合发泡保温水泥板的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取硅酸盐水泥、细砂、羟丙基甲基纤维素、乳胶粉、白炭黑和改性碳纤维，先分别将其加入到搅拌锅中，然后用水泥胶砂搅拌机慢搅5min至增强材料分散均匀，即得混合发泡干粉物料；
(2)称取a-烯烃基磺酸钠加入到水中，搅拌均匀，得发泡溶液；
(3)向混合发泡干粉物料加入发泡溶液中，同时用搅拌机先低速搅拌30s，使混合料浆搅拌均匀；再快速搅拌5min，使混合发泡料浆充分引气发泡；
(4)将发泡料浆一次性快速倒入试模，轻微振动试模若干次，用刮刀刮平，养护8h后拆模，放入恒温恒湿养护箱养护3天，即得。
其中，恒温恒湿箱的温度为20±2℃，湿度为96％。
本实施例制备的水泥基泡沫绝热材料的干表观密度210kg/m3、抗压强度0.21mpa、吸水率7.95％、导热系数0.0480w/(m·k)。
实施例2
本实施提供一种复合发泡保温水泥板，是由下述重量份的原料制备而成：硅酸盐水泥100份、细砂30份、水40份、a-烯烃基磺酸钠0.6份、羟丙基甲基纤维素0.18～0.24份、乳胶粉25份、白炭黑0.8份，改性碳纤维0.3份。
其中，改性碳纤维的制备方法是：将碳纤维置于浓硝酸中，碳纤维与浓硝酸的质量体积比为1：40g/ml，在100℃的恒温水浴中处理2h，然后置于peg6000和α-氨丙基三乙氧基硅烷的混合水溶液中浸泡5h，然后清洗到中性烘干；所述混合水溶液中peg的质量分数为2％、α-氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为3％。
本实施例的复合发泡保温水泥板的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取硅酸盐水泥、细砂、羟丙基甲基纤维素、乳胶粉、白炭黑和改性碳纤维，先分别将其加入到搅拌锅中，然后用水泥胶砂搅拌机慢搅5min至增强材料分散均匀，即得混合发泡干粉物料；
(2)称取a-烯烃基磺酸钠加入到水中，搅拌均匀，得发泡溶液；
(3)向混合发泡干粉物料加入发泡溶液中，同时用搅拌机先低速搅拌30s，使混合料浆搅拌均匀；再快速搅拌5min，使混合发泡料浆充分引气发泡；
(4)将发泡料浆一次性快速倒入试模，轻微振动试模若干次，用刮刀刮平，养护8h后拆模，放入恒温恒湿养护箱养护3天，即得。
其中，恒温恒湿箱的温度为20±2℃，湿度为95％。
本实施例制备的水泥基泡沫绝热材料的干表观密度209kg/m3、抗压强度0.22mpa、吸水率7.96％、导热系数0.0475w/(m·k)。
实施例3
本实施提供一种复合发泡保温水泥板，是由下述重量份的原料制备而成：硅酸盐水泥150份、细砂20份、水50份、聚氧乙烯醚硫酸钠0.4份、羟丙基甲基纤维素0.24份、乳胶粉250份、白炭黑0.8份，改性碳纤维0.3份。
其中，改性碳纤维的制备方法是：将碳纤维置于浓硝酸中，碳纤维与浓硝酸的质量体积比为1：60g/ml，在100℃的恒温水浴中处理2h，然后置于peg6000和α-氨丙基三乙氧基硅烷的混合水溶液中浸泡3h，然后清洗到中性烘干；所述混合水溶液中peg的质量分数为4％、α-氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为1％。
本实施例的复合发泡保温水泥板的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取硅酸盐水泥、细砂、羟丙基甲基纤维素、乳胶粉、白炭黑和改性碳纤维，先分别将其加入到搅拌锅中，然后用水泥胶砂搅拌机慢搅5min至增强材料分散均匀，即得混合发泡干粉物料；
(2)称取聚氧乙烯醚硫酸钠加入到水中，搅拌均匀，得发泡溶液；
(3)向混合发泡干粉物料加入发泡溶液中，同时用搅拌机先低速搅拌30s，使混合料浆搅拌均匀；再快速搅拌5min，使混合发泡料浆充分引气发泡；
(4)将发泡料浆一次性快速倒入试模，轻微振动试模若干次，用刮刀刮平，养护8h后拆模，放入恒温恒湿养护箱养护3天，即得。
其中，恒温恒湿箱的温度为20±2℃，湿度为95％。
本实施例制备的水泥基泡沫绝热材料的干表观密度213kg/m3、抗压强度0.25mpa、吸水率7.87％、导热系数0.0490w/(m·k)。
实施例4
本实施提供一种复合发泡保温水泥板，是由下述重量份的原料制备而成：硅酸盐水泥140份、细砂22份、水48份、十二烷基硫酸钠0.55份、羟丙基甲基纤维素0.22份、乳胶粉29份、白炭黑0.7份，改性碳纤维0.4份。
其中，改性碳纤维的制备方法是：将碳纤维置于浓硝酸中，碳纤维与浓硝酸的质量体积比为1：50g/ml，在100℃的恒温水浴中处理2h，然后置于peg6000和α-氨丙基三乙氧基硅烷的混合水溶液中浸泡4h，然后清洗到中性烘干；所述混合水溶液中peg的质量分数为3％、α-氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为2％。
本实施例的复合发泡保温水泥板的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取硅酸盐水泥、细砂、羟丙基甲基纤维素、乳胶粉、白炭黑和改性碳纤维，先分别将其加入到搅拌锅中，然后用水泥胶砂搅拌机慢搅5min至增强材料分散均匀，即得混合发泡干粉物料；
(2)称取十二烷基硫酸钠加入到水中，搅拌均匀，得发泡溶液；
(3)向混合发泡干粉物料加入发泡溶液中，同时用搅拌机先低速搅拌30s，使混合料浆搅拌均匀；再快速搅拌5min，使混合发泡料浆充分引气发泡；
(4)将发泡料浆一次性快速倒入试模，轻微振动试模若干次，用刮刀刮平，养护8h后拆模，放入恒温恒湿养护箱养护3天，即得。
其中，恒温恒湿箱的温度为20±2℃，湿度为95％以上。
本实施例制备的水泥基泡沫绝热材料的干表观密度210kg/m3、抗压强度0.23mpa、吸水率7.94％、导热系数0.0480w/(m·k)。
实施例5
本实施提供一种复合发泡保温水泥板，是由下述重量份的原料制备而成：硅酸盐水泥140份、细砂28份、水42份、十二烷基苯磺酸钠0.5份、羟丙基甲基纤维素0.19份、乳胶粉26份、白炭黑0.3份，改性碳纤维0.7份。
其中，改性碳纤维的制备方法是：将碳纤维置于浓硝酸中，碳纤维与浓硝酸的质量体积比为1：50g/ml，在100℃的恒温水浴中处理2h，然后置于peg6000和α-氨丙基三乙氧基硅烷的混合水溶液中浸泡4h，然后清洗到中性烘干；所述混合水溶液中peg的质量分数为3％、α-氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为2％。
本实施例的复合发泡保温水泥板的制备方法，包括下述步骤：
(1)称取硅酸盐水泥、细砂、羟丙基甲基纤维素、乳胶粉、白炭黑和改性碳纤维，先分别将其加入到搅拌锅中，然后用水泥胶砂搅拌机慢搅5min至增强材料分散均匀，即得混合发泡干粉物料；
(2)称取十二烷基苯磺酸钠加入到水中，搅拌均匀，得发泡溶液；
(3)向混合发泡干粉物料加入发泡溶液中，同时用搅拌机先低速搅拌30s，使混合料浆搅拌均匀；再快速搅拌5min，使混合发泡料浆充分引气发泡；
(4)将发泡料浆一次性快速倒入试模，轻微振动试模若干次，用刮刀刮平，养护8h后拆模，放入恒温恒湿养护箱养护3天，即得。
其中，恒温恒湿箱的温度为20±2℃，湿度为97％。
本实施例制备的水泥基泡沫绝热材料的干表观密度208kg/m3、抗压强度0.22mpa、吸水率7.96％、导热系数0.0481w/(m·k)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。