一种轻质无机泡沫材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于墙体保温、化工隔热工程、工厂烟道等领域的隔热保温材料，具体设及 一种轻质无机泡沫材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着能源短缺的日益加剧，坚持"节能减排"是我国的长期国策。我国建筑能耗占 能源消耗总量的比例大且增速快，2012年5月住建部颁布的r十二五"建筑节能专项规划》 提出，"十二五"期间形成建筑节能1. 16亿吨标准煤的目标。预计到2020年底，全国累计新 增建筑面积将达200亿平方米，届时建筑隔热保温节能市场预计约达5万亿元。
[0003] 另一方面，燃煤发电在我国电力生产中仍占很大比例，直接导致粉煤灰的产量逐 年递增，预计"十二五"末粉煤灰年排放量达5. 7亿吨。结合能源损耗和工业废物利用两大 难题，W粉煤灰为主要原料，生产集保温、防火、隔热、降噪等功能于一体的与建筑同寿命的 泡沫材料，具有广阔的应用前景。
[0004] 目前，市场上的隔热保温材料主要有聚苯己締、酪醒、硬泡聚氨醋等有机保温板， W及泡沫混凝±、保温砖、泡沫陶瓷、泡沫玻璃等无机保温材料。有机保温板质轻、保温效果 好，但其易燃且释放有毒气体。基于传统娃酸盐水泥的泡沫混凝±价格低、施工快，但其强 度低、导热系数高、干缩大、吸水率高。泡沫陶瓷和泡沫玻璃强度高、导热系数低、吸水率低、 不老化，但其成本较高。专利申请CN103664122A提出了一种新型轻质多孔保温材料及其制 备方法，该方法制备的多孔保温材料质轻，容重在170~22化g/m3,保温效果好，导热系数在 0. 050~0. 055W/(m?K)，但专利中材料抗压强度低于0. 3MPa，不利于大规模生产和搬运。 专利申请CN101514110A提出了一种粉煤灰耐火保温砖的制备方法，但专利中粉煤灰渗量 低于30 %，无法大量利用，且砖巧需压制成型，制得的耐火保温砖密度大于5Wkg/m3,导热 系数高于0. 18W/(m'K)，保温性能差。专利申请CN102531398A提出了一种粉煤灰泡沫玻璃 的制备方法，该方法W粉煤灰和玻璃粉为主要原料，加入碳酸钢高温发泡，但制得的材料抗 压强度低于IMPa，且高温发泡无法有效调控材料孔结构。因此，简化生产工艺并制备质轻、 强度高、耐高温、保温效果优异、成本低的泡沫材料成为实际生产中急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种轻质无机泡沫材料及其制备方法，其原料包括活性娃侣 质物料、玻璃粉、稳泡剂、碱激发剂、增初剂、发泡剂，制法包括混料、常温发泡成型、泡沫巧 体干燥、烧成等步骤。本发明不仅可W克服传统无机泡沫材料在高温发泡过程中孔结构难 W有效调控的缺点，而且能够提高材料的隔热保温性能、力学性能和耐高温性能，解决保温 板久置老化开裂的问题，同时降低粉煤灰所带来的环境危害。
[0006] 根据本发明的一个方面，本发明的一种轻质无机泡沫材料原料包括活性娃侣质物 料168~240重量份，玻璃粉0~72重量份，稳泡剂0. 55~0. 72重量份，碱激发剂155~ 173重量份，增初剂0. 5~0. 74重量份，发泡剂4. 2~13. 4重量份。
[0007] 所述的活性娃侣质物料由粉煤灰、偏高岭±组成，重量比为粉煤灰/偏高岭±为 1. 20 ~2. ：34。
[000引所述玻璃粉为废平板玻璃粉，生产中也可用瓶罐玻璃、玻璃纤维废丝等细磨成的 粉末来替代。
[0009] 所述稳泡剂包括十二烷基硫酸钢、硬脂酸巧、硬脂酸侣中的任意一种或多种。
[0010] 所述碱激发剂是由工业水玻璃、强碱和水调制而成的改性水玻璃。
[0011] 所述的增初剂为苯丙乳液。
[0012] 所述的发泡剂为工业双氧水。
[0013] 本发明提供的制备轻质无机泡沫材料的方法，其具体步骤如下：
[0014] (1)原料预混合；将活性娃侣质原料、玻璃粉和稳泡剂按一定比例混合均匀得混 合料；
[0015] (2)料浆制备：先将步骤（1)中的混合料和碱激发剂在2000~3000rpm下揽拌 100~150s后，揽拌下再加入增初剂后将转速调整为1500~2000巧m揽拌60~90s，得到 均匀改性料浆；
[0016] (3)加入发泡剂；向均匀改性料浆中加入发泡剂在2000~3000巧m下揽拌15~ 80s;
[0017] (4)生巧成型；快速将步骤做中调制好的料浆注入模具，静置发泡，2化后脱模、 养护3~7山养护温度为20°C，相对湿度>80%，制得泡沫巧体；
[001引 妨干燥：将养护至龄期的巧体切割成规则尺寸，在80~110°C下烘干8~12h;
[0019](6)烧成；将干燥巧体置于高温炉内，升温至600~800°C，保温1-化后降温，降温 时关闭高温炉，随炉冷却，制得无机泡沫材料。
[0020] 与现有技术相比本发明具有如下特点和有益效果：
[0021] 1)本发明充分利用工业废弃物粉煤灰和废玻璃为主要原料，经济环保；
[0022] 2)本发明可W在巧体烧成前方便、有效地调控孔结构，制备的泡沫材料闭孔率高 (〉70%)、孔径小且孔隙分布均匀，具有优良的隔热保温性能，导热系数为0.06~ 0. 12W/(m?K);
[0023] 3)本发明制备工艺简单，巧体成型不需压制，常温养护，烧制温度低，成本低；
[0024] 4)本发明通过烧成工艺明显提高了泡沫材料的力学性能和耐高温性能，抗压强度 大于1. 35MPa，便于搬运和施工。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明实施例4轻质无机泡沫材料的孔结构数码显微图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】，对本 发明进一步详细说明。应该理解，该些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的保护范 围。
[0027] 原料
[002引粉煤灰；I级低巧粉煤灰，来自神华集团国华电力公司。
[0029] 偏高岭±:市售锻烧高岭±，购自福建陶金峰新材料有限公司，产品型号 CPAS-5010 〇
[0030] 玻璃粉：市售100目废玻璃粉。
[0031] 表1粉煤灰、偏高岭±及玻璃粉的化学组成（wt% )
[0032]
【主权项】
1. 一种轻质无机泡沫材料，原料包括活性硅铝质物料168~240重量份，玻璃粉0~72重 量份，稳泡剂〇. 55~0. 72重量份，碱激发剂155~173重量份，增韧剂0. 5~0. 74重量份，发泡 剂4. 2~13. 4重量份。
2. 根据权利要求1所述的轻质无机泡沫材料，其特征在于，所述活性硅铝质物料由粉 煤灰、偏高岭土组成，重量比为粉煤灰/偏高岭土为I. 20~2. 34。
3. 根据权利要求1所述的轻质无机泡沫材料，其特征在于，所述玻璃粉为废旧玻璃磨 成的粉末。
4. 根据权利要求1所述的轻质无机泡沫材料，其特征在于，所述稳泡剂包括十二烷基 硫酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸铝中的任意一种或多种。
5. 根据权利要求1所述的轻质无机泡沫材料，其特征在于，所述碱激发剂是由工业水 玻璃、强碱和水调制而成的改性水玻璃。
6. 根据权利要求1所述的轻质无机泡沫材料，其特征在于，所述增韧剂为苯丙乳液。
7. 根据权利要求1所述的轻质无机泡沫材料，其特征在于，所述发泡剂为工业双氧水。
8. -种权利要求1-7中任一项所述的轻质无机泡沫材料的制备方法，其特征在于，包 括以下步骤： (1) 原料预混合：将活性硅铝质原料、玻璃粉和稳泡剂按一定比例混合均匀得混合 料； (2) 料浆制备：先将步骤（1)中的混合料和碱激发剂在2000~3000rpm下搅拌100~150s 后，搅拌下再加入增韧剂后将转速调整为1500~2000rpm下搅拌60~90s，得到均匀改性料 浆； (3) 加入发泡剂：向均匀改性料浆中加入发泡剂在2000~3000rpm下搅拌15~30s; (4) 生坯成型：快速将步骤（3)中调制好的料浆注入模具，静置发泡，24h后脱模、养护 3~7d，养护温度为20°C，相对湿度>80%，制得泡沫坯体； (5) 干燥：将养护至龄期的坯体切割成规则尺寸，在80~110°C下烘干8~12h; (6) 烧成：将干燥坯体置于高温炉内，升温至600~800°C，保温l_2h后降温，降温时关 闭高温炉，随炉冷却，制得无机泡沫材料。
【专利摘要】本发明提供了一种轻质无机泡沫材料及其制备方法。所用原料包括活性硅铝质物料168~240重量份，玻璃粉0~72重量份，稳泡剂0.55~0.72重量份，碱激发剂155~173重量份，增韧剂0.5~0.74重量份，发泡剂4.2~13.4重量份。制备步骤包括：原料预混、料浆制备、发泡、成坯、干燥烧成等步骤。本发明利用大量粉煤灰，经济环保，同时制备工艺简单，能够方便、有效地调控材料孔结构。本发明制得的无机泡沫材料质轻、强度高且隔热保温效果优异，可用作墙体保温、化工隔热工程、工厂烟道等领域的隔热保温材料。
【IPC分类】C04B28-00, C04B38-02
【公开号】CN104774032
【申请号】CN201510161579
【发明人】卢都友, 孙亚峰, 许仲梓, 陈贤瑞, 李孟浩, 李歀
【申请人】南京工业大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月7日