一種建筑用保溫耐熱板的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種保溫效果好、自重輕、可防火耐熱的保溫耐熱板的制備方法，包括以下步驟：（1）制備生物纖維素；（2）將生物纖維素溶于溶劑中，制成分散溶液；（3）在不斷攪拌下，向分散溶液中加入硅酸鹽水溶液進行反應(yīng)；（4）反應(yīng)完畢后的凝膠溶液經(jīng)過超臨界干燥制得氣凝膠；（5）將所述氣凝膠與其余輔料一起混合、壓制、成型后得到所述建筑用保溫耐熱板。由于本發(fā)明在保溫耐熱板中采用了由生物纖維素制備的氣凝膠產(chǎn)品，使得保溫板的重量、密度大為減少，且具有更好的耐熱、絕緣性。
【專利說明】一種建筑用保溫耐熱板的制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種建筑用保溫耐熱板的制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]建筑用保溫板說的通俗易懂就是給樓房保溫用的板子。保溫板是以聚苯乙烯樹脂為原料加上其他的原輔料與聚含物，通過加熱混合同時注入催化劑，然后擠塑壓出成型而制造的硬質(zhì)泡沫塑料板，具有防潮、防水性能，可使減少建筑物外圍護結(jié)構(gòu)厚度，從而增加室內(nèi)使用面積。
[0004]其常見種類有:
XPS保溫板，以聚苯乙烯樹脂為原料加上其他的原輔料與聚含物，通過加熱混合同時注入催化劑，然后擠塑壓出成型而制造的硬質(zhì)泡沫塑料板。它的學(xué)名為絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料(簡稱XPS)，XPS具有完美的閉孔蜂窩結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)讓XPS板有極低的吸水性(幾乎不吸水)、低熱導(dǎo)系數(shù)、高抗壓性、抗老化性(正常使用幾乎無老化分解現(xiàn)象)。
[0005]聚氨酯保溫板，聚氨酯在添加阻燃劑后，是一種難燃的自熄性材料，它的軟化點可達到250攝氏度以上，僅在較高溫度時才會出現(xiàn)分解:另外，聚氨酯在燃燒時會在其泡沫表面形成灰，這層灰有助隔離下面的泡沫。能有效地防止火災(zāi)蔓延。而且，聚氨酯在高溫下也不產(chǎn)生有害氣體。
[0006]水泥發(fā)泡保溫板，主要原料是水泥和粉煤灰，通過加入一些配料使其發(fā)泡而產(chǎn)生氣孔，從而達到保溫效果。
[0007]膨脹聚苯板，全稱聚苯乙烯泡沫板，該材料是由含有揮發(fā)性液體發(fā)泡劑的可發(fā)性聚苯乙烯珠粒，經(jīng)加熱預(yù)發(fā)后在模具中加熱成型的具有微細(xì)閉孔結(jié)構(gòu)的白色固體。苯板是易燃的，保溫效果好，但是容易吸水，而引起重量增加變形，防水措施必須要做到位，否則會直接影響使用壽命再加上防火性能低，施工工藝復(fù)雜，需要加設(shè)網(wǎng)格布。
[0008]酚醛保溫板，由酚醛泡沫制成，酚醛泡沫是一種新型不燃、防火低煙保溫材料，它是由酚醛樹脂加入發(fā)泡劑、固化劑及其它助劑制成的閉孔硬質(zhì)泡沫塑料。
[0009]巖棉板，是以玄武巖及其它天然礦石等為主要原料，經(jīng)高溫熔融成纖，加入適量粘結(jié)劑，固化加工而制成的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種保溫效果好、自重輕、可防火耐熱的保溫耐熱板的制備方法。根據(jù)此方法制得的保溫耐熱板具有保溫效果好、自重輕、防火效果好等技術(shù)效果。可以用于各類建筑的外墻保溫與內(nèi)墻保溫。
[0011]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種建筑用保溫耐熱板的制備方法，包括以下步驟:
(I)制備生物纖維素； (2)將生物纖維素溶于溶劑中，制成分散溶液；
(3)在不斷攪拌下，向分散溶液中加入硅酸鹽水溶液進行反應(yīng)；
(4)反應(yīng)完畢后的凝膠溶液經(jīng)過超臨界干燥制得氣凝膠；
(5)將所述氣凝膠與其余輔料一起混合、壓制、成型后得到所述建筑用保溫耐熱板。
[0012]本發(fā)明的制備方法，其中所述步驟(I)制備生物纖維素為采用可發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素的菌種接種入發(fā)酵培養(yǎng)基中進行靜態(tài)發(fā)酵得到的膜狀生物纖維素凝膠或動態(tài)發(fā)酵得到的粒狀生物纖維素凝膠。
[0013]本發(fā)明的制備方法，其中所述可發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素的菌種包括醋酸菌屬(Acetobacter)、土壤桿菌屬(Agrobacterium)、根瘤菌屬(Rhizobium)和八疊球菌屬(Sarcina)，優(yōu)選為木葡糖酸醋桿菌。其中生物纖維素的發(fā)酵生產(chǎn)，可以使用任何能夠為上述微生物提供生長繁殖條件的發(fā)酵培養(yǎng)基，優(yōu)選使用含有椰子水的發(fā)酵培養(yǎng)基。
[0014]本發(fā)明的制備方法，其中所述步驟(2)中用于溶解生物纖維素的溶劑為:氫氧化鈉水溶液、氫氧化鋰水溶液、氨水中的一種或幾種的組合；所述氫氧化鈉水溶液的濃度為4-10% ;所述氫氧化鋰水溶液的濃度為2-6% ;所述氨水的濃度為30-40%。
[0015]本發(fā)明的制備方法，其中所述步驟(2)中加入溶劑后，優(yōu)選在200w-450w的功率條件下超聲分散0.5-2小時，制得分散溶液。
[0016]本發(fā)明的制備方法，其中所述步驟(3)中硅酸鹽水溶液的濃度為:0.5-2.5mol/L ；加入硅酸鹽溶液后在50-80溫度下保溫反應(yīng)I個小時，調(diào)節(jié)pH值至6.0-7.0 ;再保溫反應(yīng)I個小時后，用去離子水洗滌終止反應(yīng)。
[0017]本發(fā)明的制備方法，其中所述步驟(4)中超臨界干燥為高溫乙醇超臨界干燥或低溫二氧化碳超臨界干燥。
[0018]本發(fā)明的制備方法，其中所述步驟(5)中的所述輔料包括聚氨酯、聚苯乙烯樹脂、酚醛樹脂、或巖棉等，壓制成型方法采用常規(guī)技術(shù)中已知的成型方法，可以按任意比重在所述氣凝膠中添加上述輔料，根據(jù)需要保溫耐熱的效果可以適當(dāng)增加所述氣凝膠所占的比重。
[0019]本發(fā)明的制備方法，創(chuàng)新性地使用生物纖維素這種新型材料作為保溫耐熱的主要材料。生物纖維素(Biocellulose),又被稱為細(xì)菌纖維素(Bacterial cellulose, BC),其是由醋酸菌屬的微生物，如木醋桿菌等發(fā)酵制成的纖維素產(chǎn)品。目前多以廢棄物，如椰子水、菠蘿皮汁等作為原料，因此其成本低廉。得到的產(chǎn)品中含有高達95%以上的水分，因此又被稱為生物纖維素凝膠。生物纖維素凝膠的制備方法是本領(lǐng)域已知的，如CN101671708、CN1840677A、CN101319242A中均有所公開。生物纖維素與植物纖維素相比無木質(zhì)素、果膠和半纖維素等伴生產(chǎn)物，具有高結(jié)晶度(可達95%，植物纖維素的為65%)和高的聚合度(DP值2 000?8 000);其具有超精細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，生物纖維素纖維是由直徑3?4納米的微纖組合成40?60納米粗的纖維束，并相互交織形成發(fā)達的超精細(xì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；其彈性模量為一般植物纖維的數(shù)倍至十倍以上，并且抗張強度高；生物纖維素有很強的持水能力，同時具有較高的生物相容性、適應(yīng)性和良好的生物可降解性。生物纖維素凝膠現(xiàn)有的產(chǎn)品主要用于食品、化妝品中，如用于制作果凍、酸奶，增加膳食纖維的攝入；或者用于制作面膜產(chǎn)品的載體；這些產(chǎn)品在制作過程中對生物纖維素的性狀要求較高，一般均要經(jīng)過切割，此時會產(chǎn)生很多的切割廢棄物、邊角料，通常情況下廢棄不用。[0020]本發(fā)明優(yōu)選使用生物纖維素加工時的廢棄物，如制作果凍或面膜時切割后的廢棄邊角料，或者發(fā)酵過程中成膜性狀不好的廢棄物等，不但可以降低成本，還可以將加工廢棄物二次利用。剛生產(chǎn)得到的生物纖維素為凝膠性質(zhì)的產(chǎn)品，纖維結(jié)晶程度高，但是具有高持水性和高彈性，無法直接將其用于建筑材料的制備。發(fā)明人研究將其溶于堿性溶劑后，可以打破生物纖維素分子結(jié)構(gòu)中大量的氫鍵結(jié)構(gòu)，降低天然生物纖維素的結(jié)晶程度，再螯合二氧化硅，在超臨界干燥條件下使得分子結(jié)構(gòu)中大量的水分子逸出，而充滿氣體分子，形成重量超輕、密度低、導(dǎo)熱差、絕緣性好、耐熱效果好的二氧化硅型氣凝膠產(chǎn)品。再將所述氣凝膠產(chǎn)品與諸如聚氨酯、聚苯乙烯樹脂、酚醛樹脂、或巖棉等輔料經(jīng)過常規(guī)技術(shù)壓制成型后得到建筑用的保溫耐熱板產(chǎn)品?？筛鶕?jù)保溫效果的需要適當(dāng)調(diào)整所述氣凝膠所占的比例，比例越高，自重越輕，且保溫效果越好。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合【具體實施方式】和對比實驗來對本發(fā)明作進一步的說明，但是下文中的具體實施方法不應(yīng)當(dāng)被理解為對本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠在本發(fā)明基礎(chǔ)上顯而易見地作出的各種改變和變化，應(yīng)該均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0022]一、生物纖維素的生產(chǎn) 實施例1
以椰子水作為培養(yǎng)基，接種經(jīng)過活化的木葡糖酸醋桿菌，接種量為培養(yǎng)基重量的8%，28°C下淺盤靜態(tài)發(fā)酵7天，在培養(yǎng)基表面獲得生物纖維素膜，厚度為15mm。將其切割為適當(dāng)形狀的面膜產(chǎn)品后，剩余的邊角小塊凝膠產(chǎn)品備用。
[0023]實施例2
以葡萄糖3wt%、鹿糖2wt%、酵母膏l(xiāng)wt%、蛋白胨0.5wt%、磷酸氫二鈉0.2wt%、磷酸氫二鉀0.lwt%、硫酸鎂0.lwt%、瓊脂2wt%和91.lwt%的水配制成培養(yǎng)基,接種經(jīng)過活化的木醋桿菌，接種量為培養(yǎng)基重量的10%，26°C下在搖瓶或其他容器中動態(tài)發(fā)酵5天，在培養(yǎng)基中獲得球形的生物纖維素凝膠顆粒。
[0024]二、制備氣凝膠 實施例3
將實施例1得到的邊角小塊凝膠產(chǎn)品溶于6%的氫氧化鈉水溶液中，連續(xù)攪拌，并在300w的功率條件下超聲分散I小時，制得分散溶液。繼續(xù)攪拌，加入2.5mol/L的硅酸鹽溶液后在50-80溫度下保溫反應(yīng)I個小時，調(diào)節(jié)pH值至6.0-7.0 ;再保溫反應(yīng)I個小時后，用去離子水洗滌終止反應(yīng)。將螯合了二氧化硅的凝膠溶液經(jīng)過高溫乙醇超臨界干燥制得氣凝膠產(chǎn)品。
[0025]實施例4
將實施例2得到的生物纖維素凝膠顆粒溶于4%的氫氧化鈉水溶液和2%的氫氧化鋰水溶液的混合溶液中，連續(xù)攪拌，并在200w的功率條件下超聲分散1.5小時，制得分散溶液。繼續(xù)攪拌，加入1.5mol/L的硅酸鹽溶液后在50-80溫度下保溫反應(yīng)1.5個小時，調(diào)節(jié)pH值至6.0-7.0 ;再保溫反應(yīng)I個小時后，用去離子水洗滌終止反應(yīng)。將螯合了二氧化硅的凝膠溶液經(jīng)過低溫二氧化碳超臨界干燥制得氣凝膠產(chǎn)品。
[0026]三、制備建筑用保溫耐熱板實施例5
將實施例3得到的氣凝膠按體積百分比20%與30%的聚氨酯、50%的巖棉混合后，壓制成型制成建筑用保溫耐熱板，板的厚度按實際需要而確定。
[0027]對比實施例5
將體積百分比50%的聚氨酯、50%的巖棉混合后，壓制成型制成建筑用保溫耐熱板，板的尺寸同實施例5。
[0028]測定實施例5和對比實施例5的保溫板的重量和導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱性的檢測方法為:在密封環(huán)境中，將保溫板的一側(cè)降溫為零下10度的環(huán)境，另一側(cè)為室溫20度的環(huán)境，放置2小時后，測定保溫板另「側(cè)室溫的溫度，結(jié)果如下:
【權(quán)利要求】
1.一種建筑用保溫耐熱板的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)制備生物纖維素； (2)將生物纖維素溶于溶劑中，制成分散溶液； (3)在不斷攪拌下，向分散溶液中加入硅酸鹽水溶液進行反應(yīng)； (4)反應(yīng)完畢后的凝膠溶液經(jīng)過超臨界干燥制得氣凝膠； (5)將所述氣凝膠與其余輔料一起混合、壓制、成型后得到所述建筑用保溫耐熱板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)制備生物纖維素為采用可發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素的菌種接種入發(fā)酵培養(yǎng)基中進行靜態(tài)發(fā)酵得到的膜狀生物纖維素凝膠或動態(tài)發(fā)酵得到的粒狀生物纖維素凝膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述可發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素的菌種包括醋酸菌屬(Acetobacter)、土壤桿菌屬(Agrobacterium)、根瘤菌屬(Rhizobium)和八疊球菌屬(Sarcina),優(yōu)選為木葡糖酸醋桿菌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中用于溶解生物纖維素的溶劑為:氫氧化鈉水溶液、氫氧化鋰水溶液、氨水中的一種或幾種的組合；所述氫氧化鈉水溶液的濃度為4-10% ;所述氫氧化鋰水溶液的濃度為2-6% ;所述氨水的濃度為30-40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中加入溶劑后，在200w-450w的功率條件下超聲分散0.5-2小時，制得分散溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中硅酸鹽水溶液的濃度為:0.5-2.5mol/L ;加入硅酸鹽溶液后在50-80溫度下保溫反應(yīng)I個小時，調(diào)節(jié)pH值至6.0-7.0 ;再保溫反應(yīng)I個小時后,用去離子水洗滌終止反應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中超臨界干燥為高溫乙醇超臨界干燥或低溫二氧化碳超臨界干燥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(5)中的所述輔料包括聚氨酯、聚苯乙烯樹脂、酚醛樹脂、或巖棉。
9.權(quán)利要求1-8任一項所述的制備方法制備得到的建筑用保溫耐熱板。
10.含有權(quán)利要求9所述的建筑用保溫耐熱板的建筑材料。
【文檔編號】E04B1/94GK103790248SQ201410038424
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】鐘春燕, 鐘宇光 申請人:鐘春燕