專利名稱：多孔型石膏保溫材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)膠凝材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用無(wú)機(jī)發(fā)泡 制備多孔型石膏保溫材料的方法。
背景技術(shù)：
建筑節(jié)能已成為我國(guó)建筑業(yè)的中心工作之一。據(jù)有關(guān)部門的預(yù)測(cè)，建
筑用能約為全國(guó)總能耗的20%,而建筑材料在使用過(guò)程中的能耗占有很大 比例。為了減少建筑物的散熱損失，采用保溫性能良好的建筑材料是一項(xiàng) 重要的措施。
水泥、石灰、石膏是傳統(tǒng)的三大膠凝材料。水泥和石灰在生產(chǎn)過(guò)程中 耗能大、排放大量引起溫室效應(yīng)的C02。相對(duì)而言，石膏材料的生產(chǎn)和使 用的能耗低，不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，石膏的導(dǎo)熱系數(shù)更小，有一定的保溫性 能。我國(guó)是石膏資源非常豐富的國(guó)家，天然石膏的儲(chǔ)量居世界之首，因此 大力發(fā)展石膏保溫建筑材料符合我國(guó)國(guó)情，而且環(huán)境效益顯著。
石膏保溫材料已經(jīng)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。從保溫的機(jī)理上看，材 料保溫性能由兩個(gè)方面決定 一是保溫材料的材質(zhì)；二是保溫材料的孔隙 率，孔隙率增加意味著固體物質(zhì)減少，相應(yīng)降低了材料的導(dǎo)熱系數(shù)，從而 獲得較好的保溫效果。從第一方面入手提高保溫性能，可以在石膏中加入 輕質(zhì)骨料，如膨脹珍珠巖、聚苯乙烯泡沫等。然而，膨脹珍珠巖吸水性強(qiáng)、 易粉化、在料漿施工中體積收縮率大，使得產(chǎn)品后期強(qiáng)度小、保溫性能降 低，而聚苯乙烯泡沫制得的保溫材料有耐溫低、強(qiáng)度小、遇火高溫下產(chǎn)生 有害氣體和抗老化性能差、施工中容易反彈等缺點(diǎn)。因此，提高石膏材料 的孔隙率、制備多孔型石膏材料是提高石膏材料保溫性能的另 一條出路。 多孔型石膏材料還有利于減小石膏制品的容重、減小建筑結(jié)構(gòu)的負(fù)荷，有 利于提高建筑物中的隔音效果。
多孔型石膏材料的制備方法多樣?？梢圆捎眉尤氡砻婊钚詣┑扔袡C(jī)添加劑的辦法，在發(fā)泡機(jī)中使水、表面活性劑與石膏粉快速攪拌，使足夠的 空氣混入其中，被動(dòng)地形成泡沫漿料，水化硬化后得到多孔型石膏材料，
如公開號(hào)為CN1458912的發(fā)明專利，報(bào)道了一種表面活性劑組合物被動(dòng) 成泡制備多孔型石膏材料。多孔型石膏材料也可以用無(wú)^/L主動(dòng)發(fā)泡的方法 制備。如公開號(hào)為CN101094822的發(fā)明專利申請(qǐng)，報(bào)道了一種無(wú)機(jī)發(fā)泡 制備石膏材料的方法，將半7K石膏與碳酸釣混合，再與稀磷酸水溶液混合， 碳酸鉤與磷酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，形成多孔型石膏；公開號(hào)為CN1332133 的發(fā)明專利申請(qǐng)，報(bào)道了一種制備發(fā)泡石膏的方法，將建筑石膏與一種混 合液攪拌、反應(yīng)，該混合液由93。/。濃好u酸和水組成。
采用廉價(jià)易得、對(duì)環(huán)境和人體無(wú)害的無(wú)機(jī)礦物作為發(fā)泡劑制備多孔型 石膏，是一種綠色制備技術(shù)，符合多孔型石膏材料制備技術(shù)發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多孔型石膏保溫材料的無(wú)4幾發(fā)泡制備方法，可以得到 容重小、能夠有效減少建筑物自重或基礎(chǔ)載荷、保溫性能優(yōu)異的多孔型石 膏材料。
一種多孔型石膏保溫材料的制備方法，包括將半水石膏粉、產(chǎn)氣劑 A、增稠劑、凝結(jié)調(diào)節(jié)劑攪拌均勻制成粉料；將產(chǎn)氣劑B制備成水溶液； 再將上述粉料和溶液混合攪拌，產(chǎn)氣劑A和產(chǎn)氣劑B在在石膏水化的過(guò)程 中反應(yīng)，釋放出二氧化碳?xì)怏w，隨著石膏的凝結(jié)固化，最后形成多孔型石 膏保溫材料。
半水石膏粉為ot半水石膏粉或P半水石膏粉。
所述的產(chǎn)氣劑A是酸式碳酸鹽，如碳酸氫銨、碳酸氬鈉、碳酸氫鈣或 碳酸氫鉀；所述的產(chǎn)氣劑B是水解呈酸性的硫酸鹽， 一般的強(qiáng)酸弱堿鹽均 可，優(yōu)選^5克酸鋁鉀或碌u酸鋁。本發(fā)明方法選用了兩種特定產(chǎn)氣劑共同作為 發(fā)泡劑，其中的產(chǎn)氣劑B水解呈酸性，使產(chǎn)氣劑A酸式碳酸鹽分解產(chǎn)生二 氧化碳，特別是當(dāng)產(chǎn)氣劑B為鋁鹽時(shí)，由于鋁鹽具有一定的膠凝作用，對(duì) 增強(qiáng)石膏的強(qiáng)度有利。
所述的產(chǎn)氣劑A和產(chǎn)氣劑B的添加總量為石膏粉質(zhì)量的0.1-5。/。， A、 B 兩種物質(zhì)之間的比例可以根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)生二氧化-友的反應(yīng)式來(lái)確定。所述的增稠劑為纖維素醚，如羧曱基纖維素、羥乙基纖維素或甲基纖
維素，添加量為石膏4分質(zhì)量的0.1-2.5%。
所述的凝結(jié)調(diào)節(jié)劑為二水石膏、粉煤灰、火山灰，添加量為石膏粉質(zhì) 量的0.5-25%
產(chǎn)氣劑A和B開始反應(yīng)產(chǎn)氣的同時(shí)石膏開始水化凝結(jié)，使料漿固化， 形成優(yōu)良的多孔結(jié)構(gòu)。如果發(fā)氣快、凝結(jié)慢，料漿內(nèi)部形成的泡孔會(huì)因自 重而塌陷和逸出；如果發(fā)氣慢，凝結(jié)快，石膏體膨脹率低，可能會(huì)出現(xiàn)裂 紋，也就是說(shuō)，只有發(fā)氣過(guò)程與凝結(jié)過(guò)程協(xié)調(diào)一致才能得到理想的多孔型 石膏。因此，必須加入凝結(jié)調(diào)節(jié)劑，用以調(diào)節(jié)石膏的凝結(jié)時(shí)間。再者，產(chǎn) 氣劑發(fā)生氣泡后，如果石膏漿體粘度過(guò)小，則氣泡容易逸出，不利于形成 均勻的多孔型石膏材料，因此需要添加增稠劑。
本發(fā)明的有益效果是
(1) 本發(fā)明釆用酸式碳酸鹽分解產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，用產(chǎn)生的二氧 化碳?xì)怏w自發(fā)發(fā)泡，工藝簡(jiǎn)單。
(2) 本發(fā)明的多孔型石膏材料，其原料和輔料皆具有綠色特點(diǎn)，無(wú) 毒、無(wú)味、無(wú)害，并具有不燃的特性；產(chǎn)氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物系產(chǎn)品的必要 組分，對(duì)產(chǎn)品無(wú)任何不利影響。
(3) 本發(fā)明的多孔型石膏材料，導(dǎo)熱系數(shù)低，具有保溫、隔熱性能；
(4) 本發(fā)明的多孔型石膏材料具有容重小的特點(diǎn)，有效降低了建筑 物的自重以及對(duì)&出載荷的負(fù)擔(dān)；
(5 )本發(fā)明的多孔型石膏材料物理性能穩(wěn)定，具有優(yōu)異的抗壓強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l
以ot半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為 產(chǎn)氣劑A 碳酸氪鈉 0.6%
產(chǎn)氣劑B 硫酸鋁 0.4%
增稠劑 羥乙基纖維素 0.2%
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 粉煤灰 12%
將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與a半水石膏攪拌形成均勻粉料，按照水灰比0.30 (質(zhì)量比)，將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌 均勻。水化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度14.8MPa， ld抗折強(qiáng)度 5.47MPa,容重971kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)0.17W/m'K。
實(shí)施例2
以a半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為
產(chǎn)氣劑A 碳酸氬鈉 0.6%
產(chǎn)氣劑B 碌u酸鋁鉀 0.6%
增稠劑 羧曱基纖維素 0.4%
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 二水石膏 16%
將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與a半水石膏攪拌形成均勻粉料， 按照水灰比0.31,將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌均勻。水 化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度13.5MPa， ld抗折強(qiáng)度4.91MPa， 容重932kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)0.16W/m-K。
實(shí)施例3
以ct半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為
產(chǎn)氣劑A 碳酸氪鉀 0.7%
產(chǎn)氣劑B 碌^酸鋁鐘 0.9%
增稠劑 羥乙基纖維素 0.1%
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 粉煤灰 7%
將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與a半水石膏攪拌形成均勻粉料， 按照水灰比0.30，將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌均勻。水 化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度16.2MPa， ld抗折強(qiáng)度6.22MPa， 容重1048kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)0.18W/m'K。
實(shí)施例4
以a半7K石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為 產(chǎn)氣劑A 碳酸氬銨 0.2%
產(chǎn)氣劑B 碌u酸鋁 0.3%增稠劑 甲基纖維素 0.3%
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 二水石膏 8%
將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與a半水石膏攪拌形成均勻粉料， 按照水灰比0.31,將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌均勻。水 化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度20.5MPa， ld抗折強(qiáng)度7.04MPa, 容重1337g/m3 ，導(dǎo)熱系數(shù)0.22百/111《。
實(shí)施例5
以a半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為
產(chǎn)氣劑A 碳酸氬4丐 1.0%
產(chǎn)氣劑B 石危酸鋁鉀 2.2%
增稠劑 曱基纖維素 0.3%
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 火山灰 8%
將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與ct半水石膏攪拌形成均勻粉料， 按照水灰比0.32,將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌均勻。水 化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度18.5MPa, ld抗折強(qiáng)度5.97MPa, 容重1238kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)0,21W/m'K。
實(shí)施例6
以a半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為
產(chǎn)氣劑A 碳酸氬4丐 1.0%
產(chǎn)氣劑B 碌b酸鋁鉀 2.0%
增稠劑 羧曱基纖維素 0.6%
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 火山灰 6%
將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與P半水石膏攪拌形成均勻粉料， 按照水灰比0.31，將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌均勻。水 化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度19.2MPa, ld抗折強(qiáng)度5.88MPa， 容重1213kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)a20W/m-K。
實(shí)施例7以P半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為:
產(chǎn)氣劑A 碳酸氬鈉 0.4%
產(chǎn)氣劑B 硫酸鋁 0.4%
增稠劑 羧曱基纖維素 0.3%
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 粉煤灰 4%
將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與P半水石膏攪拌形成均勻粉料， 按照水灰比0.30,將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌均勻。水 化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度15.2MPa， ld抗折強(qiáng)度5.26MPa， 容重1206kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)0.20 W/m-K。
實(shí)施例8
以P半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為
產(chǎn)氣劑A 碳酸氫鈉 0.4%
產(chǎn)氣劑B 碌^酸鋁鉀 0.3%
增稠劑 甲基纖維素 0.4%
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 粉煤灰 11。/0
將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與P半水石膏攪拌形成均勻粉料， 按照水灰比0.31，將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌均勻。水 化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度7.8MPa, ld抗折強(qiáng)度2.44MPa， 容重1172kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)0.19W/m-K。
實(shí)施例9
以P半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為
產(chǎn)氣劑A 碳酸氬鉀 0.4%
產(chǎn)氣劑B 硫酸鋁 0.4%
增稠劑 羧甲基纖維素 0.2%
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 粉煤灰 4%
將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與P半水石膏攪拌形成均勻粉料， 按照水灰比0.30,將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌均勻。水 化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度8.3MPa， ld抗折強(qiáng)度2.52MPa，容重1243kg/m3 ，導(dǎo)熱系數(shù)0.21 W/m-K。 實(shí)施例IO
以P半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為:
產(chǎn)氣劑A 碳酸氬銨 0.3%
產(chǎn)氣劑B 碌^酸鋁鉀 0.8%
增稠劑 羥乙曱基纖維素 0.3 %
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 二7jc石膏 10%
將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與P半水石膏攪拌形成均勻粉料， 按照水灰比0.31，將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌均勻。水 化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度7.7MPa， ld抗折強(qiáng)度l(^MPa, 容重1312kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)0.22W/m-K。
實(shí)施例ll
以p半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為
產(chǎn)氣劑A 碳酸氬4丐 0.8%
產(chǎn)氣劑B 硫酸鋁 1.4%
增稠劑 羥乙曱基纖維素 0.3%
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 二水石膏 12%
將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與P半水石膏攪拌形成均勻粉料， 按照水灰比0.32,將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌均勻。水 化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度7.5MPa， ld抗折強(qiáng)度191MPa， 容重1272kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)0.21 W/m-K。
實(shí)施例12
以P半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為
產(chǎn)氣劑A 碳酸氳鈉 0.8%
產(chǎn)氣劑B 硫酸鋁 2.0%
增稠劑 甲基纖維素 0.6%
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 火山灰 6%將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與P半水石膏攪拌形成均勻粉料， 按照水灰比0.32，將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌均勻。水 化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度6.8MPa， ld抗折強(qiáng)度2.62MPa, 容重1218kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)0.20 W/m-K。
實(shí)施例13
以P半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加各組分的質(zhì)量比為 產(chǎn)氣劑A 石友酸氫4丐 0.8%
產(chǎn)氣劑B 硫酸鋅 2.8%
增稠劑 甲基纖維素 0.6°/。
凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 火山灰 6%
將產(chǎn)氣劑A、增稠劑和凝結(jié)調(diào)節(jié)劑與P半水石膏攪拌形成均勻粉料， 按照水灰比0.32，將產(chǎn)氣劑B溶于水中，再將粉料加入其中攪拌均勻。水 化硬化后，產(chǎn)品性能參數(shù)為ld抗壓強(qiáng)度6.5MPa， ld抗折強(qiáng)度2.34MPa, 容重1237kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)0.20\￥/111《。
權(quán)利要求
1、一種多孔型石膏保溫材料的制備方法，其特征在于將半水石膏粉、產(chǎn)氣劑A、增稠劑、凝結(jié)調(diào)節(jié)劑攪拌均勻制成粉料，將產(chǎn)氣劑B溶于水制成溶液，再將上述粉料和溶液混合均勻，產(chǎn)氣劑A和B在石膏水化的過(guò)程中反應(yīng)，釋放出氣體二氧化碳，隨著石膏的凝結(jié)固化，最后形成多孔型石膏保溫材料；所述的產(chǎn)氣劑A是酸式碳酸鹽，所述的產(chǎn)氣劑B是水解呈酸性的硫酸鹽。
2、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的半水石膏粉 為a半7jc石膏粉或p半水石膏粉。
3、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的產(chǎn)氣劑A為 碳酸氫銨、碳酸氬鈉、碳酸氬釣或碳酸氬鉀。
4、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的產(chǎn)氣劑B為 硫酸鋁、硫酸鋅或硫酸鋁鐘。
5、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的產(chǎn)氣劑A和 產(chǎn)氣劑B的添加總量為半7jc石膏并分質(zhì)量的0.1-5 %。
6、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的增稠劑為纖 維素醚，添加量為石膏粉質(zhì)量的0.1-2.5 %。
7、 如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述的纖維素醚為 羧曱基纖維素、羥乙基纖維素或甲基纖維素。
8、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的凝結(jié)調(diào)節(jié)劑 為二水石膏、粉煤灰、火山灰，添加量為石膏粉質(zhì)量的0.5-25%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔型石膏保溫材料的制備方法，將半水石膏粉、產(chǎn)氣劑A、增稠劑、凝結(jié)調(diào)節(jié)劑攪拌均勻制成粉料，將產(chǎn)氣劑B溶于水制成溶液。再將上述粉料和溶液混合均勻，產(chǎn)氣劑A和B在石膏水化的過(guò)程中反應(yīng)，釋放出氣體二氧化碳，隨著石膏的凝結(jié)固化，最后形成多孔型石膏材料。所述的產(chǎn)氣劑A是酸式碳酸鹽；所述的產(chǎn)氣劑B是水解呈酸性的硫酸鹽。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，主要物料為無(wú)毒無(wú)害無(wú)污染的無(wú)機(jī)礦物，產(chǎn)氣反應(yīng)的產(chǎn)物除了二氧化碳?xì)怏w之外，其他組分構(gòu)成了產(chǎn)品的必要組分，產(chǎn)品具有環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B38/02GK101514111SQ20091009717
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者官寶紅, 鋒 楊, 樓文斌, 章亭洲 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)