本发明涉及一种无机复合保温材料及其制备方法，属于功能型水泥基材料领域。
背景技术
随着世界能源的不断消耗，各国日益重视节能环保，其中建筑能耗占社会总能耗的30％以上，所以建筑节能是减轻环境污染、解决能源危机的重要途径之一，按照国家规划，到2020年，全社会的新增建筑全部达到节能65％以上的目标。保温材料是实现节能目标的关键材料，因此，大力推进墙体材料的改进与革新，开发并推广新型生态环保节能墙体和屋面材料体系势在必行。目前，国内外使用的保温材料主要包括有机保温材料和无机保温材料两大类；有机保温材料具有较低的导热系数，但是其耐热性很差，用在墙体保温时存在极大的火灾隐患，如之前发生的央视新址火灾就是因为使用了有机保温材料才导致了火势无法控制，造成了重大的人身伤亡和巨大经济损失；而无机保温材料虽然在耐火性能方面具有较大优势，但是存在导热系数高，保温性能差的缺点，所以通过各种手段降低无机保温材料导热系数是未来发展的一种趋势。
本发明通过复合多种保温材料和措施，得到了一种基体强度高、轻质、耐高温、保温效果好的无机复合保温材料。
技术实现要素：
技术问题：本发明的目的在于提供一种无机复合保温材料及其制备方法，通过加入硅酸盐水泥提供足够的基体强度、加入了粉煤灰漂珠和蛭石降低了热传导系数，加入sic微粉降了低红外辐射导热，得到了一种强度高、导热系数低、耐高温的无机保温材料，满足对新型建材的需求。
技术方案：本发明提供了一种无机复合保温材料，该材料按照质量比包含以下组分：
水泥基材：粉煤灰漂珠：蛭石：sic(碳化硅)微粉：减水剂：分散剂＝22～25：14～16：37～41：4～6：0.1～0.7：0.1～0.3。
其中：
所述的水泥基材为是标号为p·ⅱ42.5或p·ⅱ52.5的硅酸盐水泥，主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等。
所述的粉煤灰漂珠为空心粉煤灰漂珠，颗粒均匀，表面光滑，其直径在1μm以下。
所述的蛭石为粒径≤5mm的蛭石颗粒。
所述的sic微粉的粒径为2.5～6.5μm。
所述的减水剂为是聚羧酸减水剂粉剂，其减水率30％～40％。
所述的分散剂为四甲基氢氧化铵。
本发明还提供了一种无机复合保温材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)sic分散液的制备：按比例将称好的sic微粉加入水中分散均匀，之后加入分散剂保持稳定分散得到sic分散液；
2)按比例称取水泥基材、粉煤灰漂珠、蛭石和减水剂干混均匀，之后按比例加入配制好的sic分散液，干料湿拌均匀后得到所述的无机复合保温材料。
其中：
步骤1)所述的按比例将称好的sic微粉加入水中分散均匀，其中sic微粉与加入的水质量比为sic微粉：水＝4～6：16～17.80；分散均匀是指通过超声波振荡分散均匀，超声波的声强为5w/cm2～10w/cm2，超声时间大于60min。
步骤2)所述的按比例称取水泥基材、粉煤灰漂珠、蛭石和减水剂干混均匀，是指将称取的原料放入搅拌机中，以150～200r/min的转速进行干混，搅拌时间大于5min。
步骤2)所述的干料湿拌均匀后得到所述的无机复合保温材料中，干料湿拌的转速大于1500r/min，搅拌时间大于5min。
将无机复合保温材料浇至特定的模具或者抹在需要做保温的墙体内侧，进行适当喷水并覆膜养护，28天后便可用于测试和使用。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1、本发明制备无机复合保温材料使用的水泥为普通硅酸盐水泥，成本低，具有良好经济效益；
2、本发明制备无机复合保温材料采用了粉煤灰微珠，有效消耗了火电厂工业的副产品，变废为宝，降低了对环境的危害；
3、本发明制备的无机复合保温材料与其他修补材料相比，该种无机复合保温材料不仅强度高，而且耐高温，同时具有低的导热系数，适合在较高温度下工作并具备一定强度的保温材料，具有显著的工程应用价值。
具体实施方式
本发明的无机复合保温材料运用传热学原理和复合材料机理，通过基于工作性能、力学性能、传热性能的配合比设计，优选配合比，通过sic分散液的配制，预混、搅拌、浇筑及养护研发了强度高、导热系数低，耐高温的无机保温材料，可以广泛用于民用和工业用建筑结构的保温，具有重要的理论意义和显著的工程应用价值，市场前景十分广阔。
本发明的无机复合保温材料使用了硅酸盐水泥作为胶凝材料以提供一定强度，同时掺入大量的空心粉煤灰漂珠以增加纳米级微空隙来减少热传导；蛭石作为集料不仅可以减少基体收缩，还可以降低材料的密度，其内部有大量的孔结构，可以将空气阻断成不连通的气囊，降低了导热系数；加入sic微粉作为遮光剂，可以对红外光进行散射，减少辐射传热，由于其颗粒微小需要加入分散剂对之进行分散已得到稳定的分散液；通过复合多种保温材料和措施，得到一种基体强度高、轻质、耐高温、保温效果好的无机复合保温材料。
硅酸盐水泥是标号为为p·ⅱ42.5或p·ⅱ52.5的普通硅酸盐水泥，主要是矿物相是硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等；这种水泥是建材市场上最大宗的水泥，价格便宜，强度高，性能稳定，非常适合作为保温材料的胶凝材料。
粉煤灰漂珠为从电厂产出的粉煤灰中优选的颗粒均匀，表面光滑的空心微珠，粒径普遍在1μm以下，具有良好的减水效果和较低的导热系数。
蛭石是粒径≤5mm的蛭石颗粒，其密度小，内部有大量微孔，可以降低导热系数。
sic微粉是一种粒径在2.5～6.5μm的微粉，而红外辐射的波段主要在2.5～7.0μm之间，加入sic微粉可以有效散射红外光，降低辐射导热。
本发明提供的无机复合保温材料具有以下优势：
(1)基体强度高：与其他低密度的无机保温材料相比，本发明提供的无机复合保温材料养护3天抗压强度10mpa，养护28天抗压强度可大于29mpa；
(2)收缩小：其长期干缩值不大于800个微应变；
(3)耐高温性好：其可以在0～300℃温度条件下稳定工作；
(4)导热系数低：其在100℃时的导热系数低于0.10w/(m·k)。
与其他保温材料相比，该种无机复合保温材料不仅强度高，而且耐高温，同时具有低的导热系数，是一种适合在较高温度下工作并具备一定强度的保温材料，具有广泛的应用前景，以及良好的社会效益和经济效益。
下面结合实施例对本发明做进一步阐述。
实施例1：
一种无机复合保温材料，该材料按照质量比包含以下组分：
水泥基材：粉煤灰漂珠：蛭石：sic微粉：减水剂：分散剂＝22：14：41：6：0.7：0.3。
所述的水泥基材为是标号为p·ⅱ52.5的普通硅酸盐水泥；
所述的粉煤灰漂珠颗粒均匀，表面光滑，其直径在1μm以下；
所述的蛭石是粒径≤5mm的蛭石颗粒；
所述的sic微粉的粒径为2.5～6.5μm；
所述的减水剂为是聚羧酸减水剂粉剂，减水率为30％；
所述的分散剂为四甲基氢氧化铵。
一种无机复合保温材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)sic分散液的制备：按比例将称好的sic微粉加入水中，在声强为5w/cm2条件下超声振荡65min使其分散均匀，之后加入分散剂四甲基氢氧化铵保持稳定分散得到sic分散液，其中sic微粉与加入的水质量比为sic微粉:水＝6:16；
2)按比例称取水泥基材、粉煤灰漂珠、蛭石和减水剂放入搅拌机中，以150r/min的转速进行干混搅拌8min，干混均匀后按比例加入配制好的sic分散液，在转速1500r/min条件下干料湿拌6min，搅拌均匀后得到所述的无机复合保温材料。
将无机复合保温材料浇至特定的模具或者抹在需要做保温的墙体内侧，进行适当喷水并覆膜养护，28天后便可用于测试和使用，测得其性能如下：抗压强度为28.3mpa，密度为1803.4kg/m3，导热系数为0.093w/(m·k)。
实施例2：
一种无机复合保温材料，该材料按照质量比包含以下组分：
水泥基材：粉煤灰漂珠：蛭石：sic微粉：减水剂：分散剂＝25：16：37：4：0.1：0.1。
所述的水泥基材为是标号为p·ⅱ42.5的普通硅酸盐水泥；
所述的粉煤灰漂珠颗粒均匀，表面光滑，其直径在1μm以下；
所述的蛭石是粒径≤5mm的蛭石颗粒；
所述的sic微粉的粒径为2.5～6.5μm；
所述的减水剂为是聚羧酸减水剂粉剂，减水率为33％；
所述的分散剂为四甲基氢氧化铵。
一种无机复合保温材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)sic分散液的制备：按比例将称好的sic微粉加入水中，在声强为7w/cm2条件下超声振荡70min使其分散均匀，之后加入分散剂四甲基氢氧化铵保持稳定分散得到sic分散液,其中sic微粉与加入的水质量比为sic微粉:水＝4:17.8；
2)按比例称取水泥基材、粉煤灰漂珠、蛭石和减水剂放入搅拌机中，以200r/min的转速进行干混搅拌6min，干混均匀后按比例加入配制好的sic分散液，在转速1500r/min条件下干料湿拌7min，搅拌均匀后得到所述的无机复合保温材料。
将无机复合保温材料浇至特定的模具或者抹在需要做保温的墙体内侧，进行适当喷水并覆膜养护，28天后便可用于测试和使用，测得其性能如下：抗压强度为29.5mpa，密度为1815.4kg/m3，导热系数为0.097w/(m·k)。
实施例3：
一种无机复合保温材料，该材料按照质量比包含以下组分：
水泥基材：粉煤灰漂珠：蛭石：sic微粉：减水剂：分散剂＝23：15.5：39：5：0.4：0.2。
所述的水泥基材为是标号为p·ⅱ52.5的普通硅酸盐水泥；
所述的粉煤灰漂珠颗粒均匀，表面光滑，其直径在1μm以下；
所述的蛭石是粒径≤5mm的蛭石颗粒；
所述的sic微粉的粒径为2.5～6.5μm；
所述的减水剂为是聚羧酸减水剂粉剂，减水率为36％；
所述的分散剂为四甲基氢氧化铵。
一种无机复合保温材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)sic分散液的制备：按比例将称好的sic微粉加入水中，在声强为9w/cm2条件下超声振荡80min使其分散均匀，之后加入分散剂四甲基氢氧化铵保持稳定分散得到sic分散液，其中sic微粉与加入的水质量比为sic微粉:水＝5:16.9；
2)按比例称取水泥基材、粉煤灰漂珠、蛭石和减水剂放入搅拌机中，以170r/min的转速进行干混搅拌10min，干混均匀后按比例加入配制好的sic分散液，在转速1500r/min条件下干料湿拌8min，搅拌均匀后得到所述的无机复合保温材料。
将无机复合保温材料浇至特定的模具或者抹在需要做保温的墙体内侧，进行适当喷水并覆膜养护，28天后便可用于测试和使用，测得其性能如下：抗压强度为29.1mpa，密度为1833.6kg/m3，导热系数为0.095w/(m·k)。
实施例4：
一种无机复合保温材料，该材料按照质量比包含以下组分：
水泥基材：粉煤灰漂珠：蛭石：sic微粉：减水剂：分散剂＝24：15：38：5.2：0.62：0.18。
所述的水泥基材为是标号为p·ⅱ42.5的普通硅酸盐水泥；
所述的粉煤灰漂珠颗粒均匀，表面光滑，其直径在1μm以下；
所述的蛭石是粒径≤5mm的蛭石颗粒；
所述的sic微粉的粒径为2.5～6.5μm；
所述的减水剂为是聚羧酸减水剂粉剂，减水率为40％；
所述的分散剂为四甲基氢氧化铵。
一种无机复合保温材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)sic分散液的制备：按比例将称好的sic微粉加入水中，在声强为10w/cm2条件下超声振荡100min使其分散均匀，之后加入分散剂四甲基氢氧化铵保持稳定分散得到sic分散液，其中sic微粉与加入的水质量比为sic微粉:水＝5.2:17；
2)按比例称取水泥基材、粉煤灰漂珠、蛭石和减水剂放入搅拌机中，以190r/min的转速进行干混搅拌15min，干混均匀后按比例加入配制好的sic分散液，在转速1500r/min条件下干料湿拌10min，搅拌均匀后得到所述的无机复合保温材料。
其中：
将无机复合保温材料浇至特定的模具或者抹在需要做保温的墙体内侧，进行适当喷水并覆膜养护，28天后便可用于测试和使用，测得其性能如下：抗压强度为29.9mpa，密度为1837.2kg/m3，导热系数为0.098w/(m·k)。