一种建筑节能保温隔热材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及建筑节能保温材料领域，具体为一种建筑节能保温隔热材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、eps(聚苯乙烯)具有质量轻，导热系数低等优点，是世界上用量最大的建筑保温材料。但是，普通的eps是空心泡沫空隙结构，当接触明火后迅速塌陷燃烧，且燃烧热释放量大(约为1300kw/m2)，燃烧速度快(约为380mm/min)，在建筑中使用存在严重的安全隐患，而且力学性能不佳，这一定程度上制约其广泛应用。

2、中国专利cn103059435b公开了一种防火阻燃的聚苯乙烯复合保温材料，以及使用该材料制备保温板的方法，属于保温板材技术领域。该复合保温材料无机保温材料与有机保温材料复合，兼具无机材料耐火、隔热、阻燃及有机材料导热系数低的特性，在不改变聚苯乙烯导热系数的前提下即能提高复合保温材料的防火阻燃性能。虽然其燃烧性能达a2级，但是其力学强度较差。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种建筑节能保温隔热材料及其制备方法和应用。

2、所采用的技术方案如下：

3、一种建筑节能保温隔热材料，以重量份数计，包括以下组成成分：

4、聚苯乙烯-氧化石墨烯包覆空心玻璃微珠60～80份、酚醛树脂40～50份、发泡剂5～10g、增强纤维10～20份、填料10～20份、pva/羟基磷灰石复合气凝胶10～20份、固化剂0.5～1份、阻燃剂1～3份、表面活性剂0.1～0.2份。

5、其中，表面活性剂优选为非离子型表面活性剂，优选为吐温80。

6、进一步地，所述聚苯乙烯-氧化石墨烯包覆空心玻璃微珠的制备方法如下：

7、将氧化石墨烯加入水中制成悬浮液，再将空心玻璃微珠加入，60～80℃搅拌4～8h，离心，所得固体干燥后加入乙醇中搅拌均匀，再将硅烷偶联剂的乙醇溶液加入，升温至回流搅拌1～4h，离心，所得固体干燥得到中间体，将所述中间体、苯乙烯加入水中，并加入第一份数的引发剂，60～80℃搅拌反应1～3h，得到预聚溶液，将聚乙烯醇与活性磷酸钙加入水中制成分散剂溶液，再将所述预聚溶液和第二份数的引发剂加入所述分散剂溶液中，升温至90～95℃，反应7～10h后降温出料，洗涤干燥即可。

8、其中，硅烷偶联剂为kh-550、kh-560、kh-570中的任意一种，优选为kh-570；

9、引发剂为过氧化物引发剂，分无机过氧化物和有机过氧化物两类。无机过氧化物引发剂，有过氧化氢、过硫酸铵或过硫酸钾等，有机过氧化物引发剂，有过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮等，优选为过氧化二苯甲酰。

10、进一步地，所述发泡剂包括偶氮二甲酰胺和1,1,1,3-四氟丙烯；

11、所述偶氮二甲酰胺和1,1,1,3～四氟丙烯的质量比为1～5：1～5。

12、进一步地，所述增强纤维为芳纶纤维、奥纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、聚丙烯纤维、聚酰亚胺纤维、棉纤维、剑麻纤维、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石棉纤维中的任意一种或多种组合。

13、进一步地，所述填料为季铵盐-90膨润土和tempo氧化纳米纤维素；

14、所述季铵盐-90膨润土、tempo氧化纳米纤维素的质量比为1～5：1～5。

15、进一步地，所述pva/羟基磷灰石复合气凝胶的制备方法如下：

16、将纳米羟基磷灰石加入水中制成悬浮液，再将pva溶于水中制成溶液，两者混合搅拌均匀后再超声排除气泡，静置后先-25～-20℃低温预冷8～12h，再转移至-50～-40℃，20～25pa环境中低温干燥36～48h，最后于含硅酮树脂的氯仿溶液中浸渍30～60min，取出真空干燥即可。

17、进一步地，所述固化剂包括对甲苯磺酰氯和无机酸；

18、所述对甲苯磺酰氯和无机酸的质量比为1：1～3。

19、其中，所述无机酸为硫酸、磷酸或盐酸。

20、进一步地，所述阻燃剂包括季戊四醇、聚磷酸铵和溴化环氧树脂；

21、所述季戊四醇、聚磷酸铵和溴化环氧树脂的质量比为1：4～8：10～15。

22、本发明还提供了一种建筑节能保温隔热材料的制备方法：

23、将酚醛树脂、聚苯乙烯-氧化石墨烯包覆空心玻璃微珠、发泡剂、表面活性剂加热下混合均匀后，再与增强纤维、纳米填料、pva/羟基磷灰石复合气凝胶、固化剂、阻燃剂混合，填充到模具中，在110～120℃、0.12～0.15mpa条件下发泡成型，冷却、脱模即可。

24、本发明还提供了一种上述建筑节能保温隔热材料在建造和/或装饰装配式建筑和/或被动房中的应用。

25、本发明的有益效果：

26、本发明提供了一种建筑节能保温隔热材料，空心玻璃微珠是一种经过特殊加工处理的玻璃微珠，具有明显的减轻重量和隔音保温效果，氧化石墨烯(go)具有大π共辄结构，可以与高分子聚合物之间有效结合而且go具有二维层间结构，可以在燃烧时作为壁垒减少热量释放，增加材料的阻燃性，发明人在聚苯乙烯与空心玻璃微珠中空心玻璃微珠之间加入一层氧化石墨烯层，既提高了保温隔热性能，又改善了阻燃性能，酚醛树脂是一种性能优异的防火、隔热、隔音、轻质节能材料，加入后可以提高阻燃性能和隔音保温性能，气凝胶具有极高的孔隙率和极低的导热系数，可以有效地降低固相热传导，抑制气相中的热传导和对流传热，内部的“无限屏蔽效应”可有效降低辐射传热，本发明中pva/羟基磷灰石复合气凝胶不仅具有上述效果，而且羟基磷灰石作为难燃组分能可以在燃烧过程中能隔绝空气，抑制热降解过程，阻止火焰蔓延，还由于pva与羟基磷灰石之间强烈的相互作用，加之硅酮树脂的引入，使其具有较好的力学性能，对于保温隔热材料还具有一定的填充效果，本发明所制备的保温隔热材料力学性能优良，其中，拉伸强度≥0.7mpa，压缩强度≥0.4mpa，还具有优异的阻燃防水性能，loi≥32％，ul 94等级v-0，导热系数≤0.040w/(m·k)。

技术特征：

1.一种建筑节能保温隔热材料，其特征在于，以重量份数计，包括以下组成成分：

2.如权利要求1所述的建筑节能保温隔热材料，其特征在于，所述聚苯乙烯-氧化石墨烯包覆空心玻璃微珠的制备方法如下：

3.如权利要求1所述的建筑节能保温隔热材料，其特征在于，所述发泡剂包括偶氮二甲酰胺和1,1,1,3-四氟丙烯；

4.如权利要求1所述的建筑节能保温隔热材料，其特征在于，所述增强纤维为芳纶纤维、奥纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、聚丙烯纤维、聚酰亚胺纤维、棉纤维、剑麻纤维、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石棉纤维中的任意一种或多种组合。

5.如权利要求1所述的建筑节能保温隔热材料，其特征在于，所述填料为季铵盐-90膨润土和tempo氧化纳米纤维素；

6.如权利要求1所述的建筑节能保温隔热材料，其特征在于，所述pva/羟基磷灰石复合气凝胶的制备方法如下：

7.如权利要求1所述的建筑节能保温隔热材料，其特征在于，所述固化剂包括对甲苯磺酰氯和无机酸；

8.如权利要求1所述的建筑节能保温隔热材料，其特征在于，所述阻燃剂包括季戊四醇、聚磷酸铵和溴化环氧树脂；

9.一种如权利要求1～8中任一项所述的建筑节能保温隔热材料的制备方法，其特征在于，将酚醛树脂、聚苯乙烯-氧化石墨烯包覆空心玻璃微珠、发泡剂、表面活性剂加热下混合均匀后，再与增强纤维、纳米填料、pva/羟基磷灰石复合气凝胶、固化剂、阻燃剂混合，填充到模具中，在110～120℃、0.12～0.15mpa条件下发泡成型，冷却、脱模即可。

10.一种如权利要求1～8中任一项所述的建筑节能保温隔热材料在建造和/或装饰装配式建筑和/或被动房中的应用。

技术总结
本发明涉及建筑节能保温材料领域，具体为一种建筑节能保温隔热材料及其制备方法和应用，以重量份数计，包括以下组成成分：聚苯乙烯‑氧化石墨烯包覆空心玻璃微珠60～80份、酚醛树脂40～50份、发泡剂5～10g、增强纤维10～20份、填料10～20份、PVA/羟基磷灰石复合气凝胶10～20份、固化剂0.5～1份、阻燃剂1～3份、表面活性剂0.1～0.2份，本发明所制备的保温隔热材料力学性能优良，其中，拉伸强度≥0.7MPa，压缩强度≥0.4MPa，还具有优异的阻燃防水性能，LOI≥32％，UL 94等级V‑0，导热系数≤0.040W/(m·K)。

技术研发人员：谢菲,阳小华,龚文彦,詹玉,徐峰
受保护的技术使用者：湖南诚友绿色建材科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12