地聚物基聚苯颗粒建筑外墙外保温材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种地聚物基聚苯颗粒建筑外墙外保温材料的制备方法。涉及建筑外墙外保温材料领域，其特征是包含有地聚物胶凝材料、改性聚苯颗粒、可再分散乳胶粉和甲基纤维素，各组成部分的重量百分比为：地聚物胶凝材料为30-50%，改性聚苯颗粒为39-60%，可再分散乳胶粉为1-3%，甲基纤维素为0-1%。制备过程中，将聚苯颗粒表面进行改性，制备出具有核壳结构的改性聚苯颗粒，有效的提高了其与地聚物胶凝材料的相容性，从而也提高了保温砂浆综合性能。由于利用地聚物胶凝材料代替了传统的水泥，使得本发明的地聚物基聚苯颗粒建筑外墙外保温材料具有生产工艺环保、节能的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑外墙外保温材料领域，具体涉及是一种地聚物基聚苯颗粒建筑外墙外保温材料的制备方法。

背景技术

在全世界日益增长的能源消耗中，无论是工业发达国家还是发展中国家，建筑能耗都在一个国家的总能耗中占相当大的比例。建筑将超越工业等其他行业成为用能主要增长点。有关部门发出警示，如不加快推行建筑节能，到2020年，全国建筑的能耗将高达11亿吨标准煤，是目前全国所有建筑消耗能源的3倍以上。建筑能耗往往是以采暖和空调能耗为主，因此建筑节能的重点是降低采暖和制冷能耗。其中最经济有效的节能措施就是加强建筑保温隔热。目前外墙保温作为建筑节能的重要技术手段，已经成为建筑节能的热点，其中聚苯颗粒（或EPS颗粒）保温砂浆外墙外保温系统，以切合我国建筑节能工作的发展状况，完成了对传统砂浆性能提升的优势而脱颖而出。聚苯颗粒保温砂浆通常是以水泥为胶结材，以废弃的EPS泡沫加工破碎成的细小颗粒，或采用原发EPS泡沫颗粒作为轻骨料，并加入适量粘结剂，按适当比例混合配制而成的。近年来，我国聚苯乙烯泡沫(EPS)发展迅速，年产量己达50万吨。EPS大多为一次性使用，每年有上千万立方米的废弃EPS因不能进行处理与降解而成为危害环境的白色污染。以破碎EPS颗粒作为主要轻骨料配制EPS保温砂浆，不仅可以变废为宝，并且只要采取适宜的技术路线，就能配制出高性能的保温砂浆。

地聚合物(geopolymer)指含活性硅铝基团的偏高岭土在激发剂的作用下经类似地球化学作用或地质合成作用而形成的一类新型无机胶凝材料，地聚物胶凝材料的生产工艺比水泥的简单，因此其使用性能及环境效益优于硅酸盐水泥，有望取代硅酸盐水泥，成为新一代建筑胶凝材料。地聚合物分子完全是由Si、Al、O元素等链节通过共价键构成的，具有三维网络结构,而且在高温下亦能保持网络结构完整,因而地聚物材料具有比普通水泥更高的强度、硬度、韧性、高温稳定性和抗冻性。已有工程师开发出地聚物基EPS轻质隔热板，使人们看到了地聚物基在外墙外保温材料中的应用前景。

实践表明要制备出合格的地聚物基聚苯颗粒建筑外墙外保温材料，解决地聚物胶凝材料与聚苯颗粒相容性是技术关键。本发明以可再分散乳胶粉和三乙醇胺复合改性剂为“桥梁”，利用其两亲性，疏水基团与EPS颗粒表面产生物理吸附，并在其表面上作定向排列；亲水基团向外指向溶液，与地聚物胶凝材料中的极性基团通过化学吸附结合，有效改善EPS颗粒和地聚物胶凝材料之间的界面状态。基于这一研究思路，采用可再分散乳胶粉和三乙醇胺复合改性剂对EPS颗粒表面改性，再加入地聚物胶凝材料制成具有核壳结构的改性聚苯颗粒，使EPS颗粒表面由憎水性变为亲水性，在此基础上配制出的保温砂浆综合性能优良。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产工艺环保、节能的地聚物基聚苯颗粒建筑外墙外保温材料的制备方法，以取代污染严重的传统的水泥基聚苯颗粒建筑外墙外保温材料的制备方法。

具体步骤为：

（1）将硅藻土在马弗炉中450℃下焙烧两次，每次2小时；将粉煤灰原灰，磨成250-350目的粉末；用氢氧化钠调节工业级水玻璃溶液获得碱激发剂模数为1-1.4的碱激发剂。

（2）将蒸馏水以及步骤（1）获得的硅藻土、粉煤灰和碱激发剂混合，搅拌均匀后，再继续搅拌0.5小时，得到地聚物胶凝材料；蒸馏水、硅藻土和粉煤灰的重量百分比分别为：18-24%、70-74%、6-12%，碱激发剂模数为1-1.4。

（3）在超声波辅助下，分别将可再分散乳胶粉和三乙醇胺溶解于水中，分别配成重量百分比为3%的水溶液，并将上述两种水溶液按体积比为1:1混合，得复合改性剂溶液。

（4）将步骤（3）所得复合改性剂喷洒在不断翻动的聚苯颗粒（EPS）表面，直至颗粒表面润湿完全，再加入步骤（2）制得的地聚物胶凝材料，继续搅拌0.5小时，放入烘箱，缓慢加热至完全干燥，得蓬松状改性聚苯颗粒，地聚物胶凝材料和聚苯颗粒（EPS）的重量比3-4：1。

（5）将重量百分比为8-20%的水加入到不断翻动的重量百分比为39-60%的步骤（4）制得的改性聚苯颗粒中，然后加入重量百分比为30-50%的步骤（2）所得的地聚物胶凝材料、重量百分比为1-3%的可再分散乳胶粉和重量百分比为0-1%的甲基纤维素，在不断搅拌下加入水，直至浆料的粘稠度适度时停止加入，再搅拌10分钟，即可获得保温砂浆。

（6）把步骤（5）制得的保温砂浆倒入钢模具中，抹平，在室温条件下养护24小时，脱模，再在室温下养护14天，得到保温材料。

本发明生产工艺环保、节能。

附图说明

图1为本发明实施例经过改性聚苯颗粒制备出来的保温材料断面图。

图2为未经过改性聚苯颗粒制备出来的保温材料断面图。

具体实施方式

实施例:

（1）将硅藻土在马弗炉中450℃下焙烧两次，每次2小时；将粉煤灰原灰，磨成300目的粉末；用氢氧化钠调节工业级水玻璃溶液获得碱激发剂模数为1.2的碱激发剂（量取29.5mL波美度为39.7、W（Na₂O）=8.75%、W（SiO₂）=27.6%、模数为3.26、密度1.40g/mL的水玻璃，再称取氢氧化钠（以Na₂O计）质量8g.，混合而成）。

（2）将蒸馏水以及步骤（1）获得的硅藻土、粉煤灰和、碱激发剂混合，搅拌均匀后，再继续搅拌0.5小时，得到地聚物胶凝材料；蒸馏水、硅藻土和粉煤灰的重量百分比分别为：20%、72%、8%，碱激发剂模数为1.2。

（3）在超声波辅助下，分别将可再分散乳胶粉和三乙醇胺溶解于水中，分别配成重量百分比为3%的水溶液，并将上述两种水溶液按体积比为1:1混合，得复合改性剂溶液。

（4）将步骤（3）所得复合改性剂喷洒在不断翻动的聚苯颗粒（EPS）表面，直至颗粒表面润湿完全，再加入步骤（2）制得的地聚物胶凝材料，继续搅拌0.5小时，放入烘箱，缓慢加热至完全干燥，得蓬松状改性聚苯颗粒，地聚物胶凝材料和聚苯颗粒（EPS）的重量比3.5：1。

（5）将重量百分比为17%的水加入到不断翻动的重量百分比为45%的步骤（4）制得的改性聚苯颗粒中，然后加入重量百分比为35%的步骤（2）所得的地聚物胶凝材料、重量百分比为2%的可再分散乳胶粉和重量百分比为1%的甲基纤维素，在不断搅拌下加入水，直至浆料的粘稠度适度时停止加入，再搅拌10分钟，即可获得保温砂浆。

（6）把步骤（5）制得的保温砂浆倒入钢模具中，抹平，在室温条件下养护24小时，脱模，再在室温下养护14天，得到保温材料。

按上述方法制备出来的保温材料（图1）和由未经过改性的聚苯颗粒制备出来保温材料（图2）断面的对比照片显示聚苯颗粒经过改性显著改善EPS颗粒与地聚物胶凝材料的界面相容性。