一种胶囊型复合保温材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种胶囊型复合保温材料及其制备方法，属于建筑保温工程技术领域。

背景技术：

在20世纪80年代之前，我国在建筑上使用的保温材料大部分为无机保温材料，无机保温材料具有阻燃性高和使用寿命长的优点，但是因其自重大，保温效率差的缺点，已满足不了现有建筑的保温要求和节能标准。

于是，有机保温材料逐渐受到人们的青睐。常用的有机保温材料主要有模塑聚苯板、挤塑聚苯板以及聚氨酯等。但有机保温材料有着致命的缺点—易燃，更为致命的是，聚氨酯材料在燃烧过程中会释放出大量的烟雾和毒气。这些致命的缺点严重制约了有机保温材料在工程上的进一步应用。

因此，目前的建筑保温材料在选择上处于两难的境地。随着建筑行业的快速发展，一种新型的建筑保温材料被人们所认识—气凝胶。气凝胶材料是一种由纳米粒子或聚合物分子链组成的具备三维纳米结构的多孔材料，具有低密度、高孔隙率、高孔体积和高比表面积等结构特点，该材料是保温性能与防火性能于一体的新型保温材料。但是由于该材料易碎，而且成本昂贵，因此没有被大面积的应用于建筑工程领域。

由以上分析可知，开发一种轻质、保温效果好、阻燃性好、成本低、能源消耗少以及韧性好的保温材料迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明为了解决上述背景技术中提到的如何开发一种轻质、保温效果好、阻燃性好、成本低、能源消耗少以及韧性好的保温材料的技术问题，提出一种胶囊型复合保温材料及其制备方法，通过将气凝胶以胶囊的形式载入超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体中，在避免气凝胶被破坏的基础上，增强了超轻固体废弃物改性发泡水泥材料的保温效果。而且相比单一的气凝胶保温材料，成功的克服了成本昂贵的缺点。

本发明提出一种胶囊型复合保温材料，包括微胶囊、超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体和短切纤维，所述超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体中混有微胶囊和短切纤维，所述超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体包括水泥、电石渣、煤矸石粉、水、减水剂、发泡剂、稳泡剂和早强剂；

所述微胶囊包括微型胶囊壁和微型胶囊芯材，其中微型胶囊壁为无机材料或高分子材料，微型胶囊芯材为气凝胶材料。

优选地，所述超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体的胶凝材料由水泥、电石渣以及煤矸石粉组成，其质量配比为水泥：电石渣：煤矸石粉＝8.0:3.5:6.5；水胶比为0.45；发泡剂采用双氧水(h2o2)，掺量为胶凝材料质量的8％；稳泡剂采用硬脂酸钙，掺量为胶凝材料质量的1.7％；减水剂掺量为胶凝材料质量的0.3％；早强剂掺量为胶凝材料的5％。

优选地，所述短切纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或钢纤维中的一种，纤维掺量为胶凝材料质量的0.25％。

优选地，所述微胶囊的尺寸为5～200μm。

一种所述的胶囊型复合保温材料，具体包括以下步骤：

(1)先进行微胶囊的制备；

(2)配制超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体，搅拌过程中将短切纤维掺入浆体内部；

(3)将制备好的微胶囊均匀的掺入浆体当中，进行搅拌；

(4)将配制好的胶囊型复合保温材料倒入模具中；

(5)脱模后的保温板养护成型。

一种胶囊型复合保温材料，包括浆体层和胶囊层，所述浆体层和胶囊层交替排列，所述浆体层包括超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体和短切纤维，所述短切纤维混入超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体一体成型，所述胶囊层包括若干排成排的胶囊颗粒；

所述超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体包括水泥、电石渣、煤矸石粉、水、减水剂、发泡剂、稳泡剂和早强剂；

所述胶囊颗粒包括胶囊壁和胶囊芯材，其中胶囊壁为pe耐高温透明壳，胶囊芯材为气凝胶材料，所述胶囊壁为球体。

优选地，所述超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体的胶凝材料由水泥、电石渣以及煤矸石粉组成，其质量配比为水泥：电石渣：煤矸石粉＝8.0:3.5:6.5；水胶比为0.45；发泡剂采用双氧水(h2o2)，掺量为胶凝材料质量的8％；稳泡剂采用硬脂酸钙，掺量为胶凝材料质量的1.7％；减水剂掺量为胶凝材料质量的0.3％；早强剂掺量为胶凝材料的5％。

优选地，所述胶囊壁直径为0.8～1.0cm，胶囊芯材直径为0.3～0.5cm。

优选地，所述气凝胶材料为二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶或碳气凝胶中的一种。

一种所述的胶囊型复合保温材料，具体包括以下步骤：

(1)气凝胶材料以及pe耐高温透明壳的制备；

(2)将制备好的气凝胶植入pe耐高温透明壳内部，随后密封，形成胶囊颗粒；

(3)配制超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体，搅拌过程中将短切纤维掺入浆体内部；

(4)将搅拌好的浆体分两次倒入模具中，首次倒入高度不超过模具高度的1/2，形成浆体层；

(5)紧接着将预制好的胶囊层铺洒在浆体上面；

(6)随后进行第二次浆料注模；

(7)脱模后，保温板养护成型。

本发明所述的胶囊型复合保温材料及其制备方法的有益效果为：

1、本发明通过将气凝胶以胶囊为载体的形式掺入超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体中，可有效改善超轻固体废弃物改性发泡水泥保温材料的保温性能。

2、此外，该方法不仅可有效保护气凝胶，还会降低整个保温材料的成本。

3、本发明采用电石渣和煤矸石粉代替发泡水泥保温材料里面的部分水泥，不仅可以降低发泡水泥保温材料的成本，而且解决了固体废弃物堆放量大、环境污染严重以及处理难度大的问题。本发明所研发的保温材料具有轻质、保温效果好、阻燃性好、成本低、能源消耗少以及韧性好等优点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明所述具体实施方式一胶囊型复合保温材料示意图；

图2为本发明所述具体实施方式一胶囊示意图；

图3为本发明所述具体实施方式二胶囊型复合保温材料示意图；

图4为本发明所述具体实施方式二胶囊示意图；

其中，1-微胶囊；2-短切纤维；3-浆体层；4-胶囊层；5-微型胶囊壁；6-微型胶囊芯材；7-胶囊壁；8-胶囊芯材。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

本发明提出了一种胶囊型复合保温材料，按照胶囊壁材料组成成分的不同，该复合保温材料又可分为两种，其对应的制备过程为具体实施方式一和具体实施方式二。

具体实施方式一：参见图1-2说明本实施方式。本实施方式所述的胶囊型复合保温材料，包括微胶囊1、超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体和短切纤维2，所述超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体中混有微胶囊1和短切纤维2，所述超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体包括电石渣、煤矸石粉细粉、水泥、水、减水剂、发泡剂、稳泡剂和早强剂，

所述微胶囊1包括微型胶囊壁5和微型胶囊芯材6，其中微型胶囊壁5为无机材料或高分子材料，微型胶囊芯材6为气凝胶材料。

所述超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体的胶凝材料由水泥、电石渣以及煤矸石粉组成，其质量配比为水泥：电石渣：煤矸石粉＝8.0:3.5:6.5；水胶比为0.45；发泡剂采用双氧水(h2o2)，掺量为胶凝材料质量的8％；稳泡剂采用硬脂酸钙，掺量为胶凝材料质量的1.7％；减水剂掺量为胶凝材料质量的0.3％；早强剂掺量为胶凝材料的5％。

所述电石渣的主要作用是激发煤矸石粉的活性，加速浆体的水化反应，从而提高浆体的早期强度。

所述发泡剂采用双氧水(h2o2)。

所述短切纤维2的主要作用是防止开裂，增强保温材料的整体韧性，提高其抗弯、抗震性能。所述短切纤维2可为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、钢纤维等等中的一种，纤维掺量为胶凝材料质量的0.25％。

微型胶囊壁5的主要功能包括两方面：一方面是作为载体，将气凝胶材料均匀混合到浆体中，第二方面是保护气凝胶材料。气凝胶材料可为二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶等。

一种所述的胶囊型复合保温材料，具体包括以下步骤：

(1)先进行微胶囊1的制备；

(2)配制超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体，搅拌过程中将短切纤维2掺入浆体内部；

(3)将制备好的微胶囊1均匀的掺入浆体当中，进行搅拌；

(4)将配制好的胶囊型复合保温材料倒入模具中；

(5)脱模后的保温板养护成型。

具体实施方式二：参见图3-4说明本实施方式。本实施方式所述的胶囊型复合保温材料包括浆体层3和胶囊层4，所述浆体层3和胶囊层4交替排列，所述浆体层3包括超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体和短切纤维，所述短切纤维混入超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体一体成型，所述胶囊层4包括若干排成排的胶囊颗粒；

所述超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体包括电石渣、煤矸石粉、水泥、水、减水剂、发泡剂、稳泡剂和早强剂。

所述超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体的胶凝材料由水泥、电石渣以及煤矸石粉组成，其质量配比为水泥：电石渣：煤矸石粉＝8.0:3.5:6.5；水胶比为0.45；发泡剂采用h2o2，掺量为胶凝材料质量的8％；稳泡剂采用硬脂酸钙，掺量为胶凝材料质量的1.7％；减水剂掺量为胶凝材料质量的0.3％；早强剂掺量为胶凝材料的5％。

所述胶囊颗粒包括胶囊壁7和胶囊芯材8，其中胶囊壁7为pe耐高温透明壳，胶囊芯材8为气凝胶材料，所述胶囊壁为球体。之所以在这里采用铺层的方式主要包括两方面原因：(1)通过采用铺层的方式可以对胶囊颗粒起到很好的保护作用，以免在搅拌过程中对胶囊颗粒造成不同程度的损坏。(2)由于气凝胶材料成本昂贵，会导致保温材料成本大幅度增加，而采用铺层的方式可以在保证保温材料性能的情况下，又可以降低其成本。

所述胶囊壁7直径为0.8～1.0cm，胶囊芯材8直径为0.3～0.5cm。所述胶囊壁为球体，其主要功能包括两个方面，一方面保护气凝胶材料；第二方面增加材料增强整体保温性能，其原理为：1.胶囊壁作为芯材植入pe耐高温透明壳内部，由于气凝胶具有比空气还低的导热系数，当热量穿过气凝胶材料时，会有效降低热量的扩散速度，从而提高材料的保温效果。2.由于pe耐高温透明壳内部为静止的空气，如果热量经气凝胶表面而进行传递，会增加热量的传递路径，同样可以起到降低热量的扩散速度的作用。

所述气凝胶材料为二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶或碳气凝胶中的一种。

所述超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体包括水泥、电石渣、煤矸石粉、水、减水剂、发泡剂、稳泡剂和早强剂。所述电石渣的主要作用是激发煤矸石粉的活性，加速浆体的水化反应，从而提高浆体的早期强度。所述发泡剂为双氧水(h2o2)。所述短切纤维的主要作用是防止开裂，增强保温材料的整体韧性，提高其抗弯、抗震性能。所述短切纤维可为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、钢纤维等等中的一种。

一种所述的胶囊型复合保温材料，具体包括以下步骤：

(1)气凝胶材料以及pe耐高温透明壳的制备；

(2)将制备好的气凝胶植入pe耐高温透明壳内部，随后密封，形成胶囊颗粒；

(3)配制超轻固体废弃物改性发泡水泥浆体，搅拌过程中将短切纤维掺入浆体内部；

(4)将搅拌好的浆体分两次倒入模具中，首次倒入高度不超过模具高度的1/2；

(5)紧接着将预制好的胶囊铺洒在浆体上面；

(6)随后进行第二次浆料注模；

(7)脱模后，保温板养护成型。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。