專利名稱：一種輕質(zhì)隔熱墻體材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)隔熱墻體材料及其制備方法，尤其涉及一種輕質(zhì)隔熱 墻體材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國鐵礦選礦廠的尾礦具有數(shù)量大、粒度小、類型繁多以及性質(zhì)復(fù)雜的特 點。目前，我國堆存的鐵尾礦量達幾十億噸，占金屬礦山尾礦堆存總量的近
1/3。這些廢棄堆存的鐵尾礦占用了大量的土地，花費了尾礦庫的建設(shè)資金， 不僅浪費了許多寶貴資源，而且還對周邊的水環(huán)境、大氣環(huán)境以及農(nóng)田造成嚴 重的安全隱患，如果管理不善甚至?xí)斐筛鞣N事故的發(fā)生。因此，充分利用這 些尾礦資源就具有非常重要的意義，資源化、減量化是解決尾礦問題的根本方 法。
目前對鐵尾礦的利用研究，主要為尾礦再選、井下充填、用作建筑材料原 料等，在用于制造建筑材料方面，主要采用的方法是以蒸養(yǎng)法制備蒸養(yǎng)磚，或 者用于制備燒結(jié)磚等，但是這幾種制備建筑材料方法的工藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)周 期長，性價比較低，產(chǎn)品銷售半徑小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種輕質(zhì)隔熱墻體材料及其制備方法，本發(fā)明制得的 輕質(zhì)隔熱墻體材料充分利用了鐵尾礦，具有氣孔率大，導(dǎo)熱系數(shù)小，耐壓強度 高的特點，制備方法簡單，成本較低，性價比高，產(chǎn)品銷售半徑大。
為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案
一種輕質(zhì)隔熱墻體材料，制得的該輕質(zhì)隔熱墻體材料以鐵尾礦和工業(yè)用水 為主要原料，鐵尾礦和工業(yè)用水按以下重量百分比配制鐵尾礦50%_60%，工 業(yè)用水40%-50%，并在鐵尾礦和工業(yè)用水中另加入外加劑，所述外加劑由分散劑、引發(fā)劑和催化劑組成；其中，所述外加劑占鐵尾 礦和工業(yè)用水總重量的百分比分別為分散劑0.2%-0.3%，單體3%-5%，交聯(lián) 劑0.25%-0.42%，發(fā)泡劑0.2%-0.6%，引發(fā)劑0.2%_0.4%，催化劑0.08%-0.13%。
上述輕質(zhì)隔熱墻體材料的制備方法，該方法采用凝膠注模結(jié)合發(fā)泡法制 備，具體包括以下步驟
將單體、交聯(lián)劑、分散劑與工業(yè)用水配制成預(yù)混液，調(diào)節(jié)pH值至5-7; 在預(yù)混液中加入鐵尾礦，使鐵尾礦懸浮于其中制成漿體，進行球磨； 球磨后加入發(fā)泡劑，在常溫下攪拌5 min 10min; 再加入催化劑及引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌均勻； 注入模具，注模后放在6(TC的環(huán)境中使其凝膠化； 脫模干燥，得到墻體材料；
其中，鐵尾礦和工業(yè)用水按以下重量百分比配制鐵尾礦50-60%，工業(yè)用 水40-50%;所述外加劑占所述鐵尾礦和所述工業(yè)用水總重量的百分比分別是 分散劑0. 2-0. 3%，單體3-5%，交聯(lián)劑0. 25-0. 42%，發(fā)泡劑0. 2-0. 6%，引發(fā)劑 0. 2-0. 4%，催化劑0. 08-0. 13%。
由以上方案及試驗計算數(shù)據(jù)可見，本發(fā)明采用凝膠注模結(jié)合發(fā)泡法的工藝 使得鐵尾礦得到充分的利用，而且，經(jīng)測試證明，所制得的墻體材料具有氣孔 率大，導(dǎo)熱系數(shù)小，耐壓強度高的特點，實現(xiàn)了墻體材料的輕質(zhì)隔熱化。經(jīng)測 試，所制備的墻體材料體積密度不超過0.85g/cm3、耐壓強度大于4.5MPa、導(dǎo) 熱系數(shù)不超過0. 20W/ (m K)。
具體實施例方式
本發(fā)明是利用鐵礦尾礦制備輕質(zhì)隔熱的墻體材料，其制備材料包括鐵尾 礦、工業(yè)用水和外加劑，其中，外加劑包括分散劑、單體、交聯(lián)劑、發(fā)泡劑、
引發(fā)劑和催化劑，其中，鐵尾礦和工業(yè)用水按以下重量百分比配制鐵尾礦為
50-60%，工業(yè)用水為40-50%;各種外加劑占鐵尾礦和工業(yè)用水總重量的百分比分別為分散劑0.2-0.3%,單體3-5%,交聯(lián)劑0.25-0.42%,發(fā)泡劑0.2-0.6，引發(fā)劑0.2-0.4%,催化劑0. 08-0. 13%;單體與交聯(lián)劑的比值為12: 1。
本發(fā)明中，分散劑可采用六偏磷酸鈉或聚丙烯酰胺或三油酸甘油酯或蓖麻 油；單體可采用a-甲基丙烯酸或丙烯酰胺；交聯(lián)劑可采用N， N'-亞甲基雙丙
烯酰胺；引發(fā)劑可采用過硫酸銨；催化劑可采用四甲基乙二胺；發(fā)泡劑可采用 十二烷基磺酸鈉或十二垸基苯磺酸鈉或液態(tài)皂。在以下實施例中，以分散劑采 用六偏磷酸鈉，單體采用a-甲基丙烯酸，交聯(lián)劑采用N， N'-亞甲基雙丙烯酰 胺，引發(fā)劑采用過硫酸銨，催化劑采用四甲基乙二胺，發(fā)泡劑采用十二烷基磺 酸鈉為例進行說明。
本發(fā)明的墻體材料的制備采用凝膠注模結(jié)合發(fā)泡法，步驟如下
首先將單體、交聯(lián)劑、分散劑與工業(yè)用水配制成預(yù)混液，調(diào)節(jié)PH值為5-
加入鐵尾礦，鐵尾礦懸浮于其中制成漿體，進行球磨； 球磨后加入發(fā)泡劑，在常溫下攪拌5min 10min; 然后再加入催化劑及引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌均勻；
注入模具，注模后將其放入6(TC環(huán)境中使其凝膠化，模內(nèi)的單體發(fā)生聚合 反應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將鐵尾礦包裹，成為由大分子網(wǎng)絡(luò)定型的坯體；
脫模干燥，得到由鐵尾礦和高聚物組成的墻體材料。
以下通過舉例對本發(fā)明作進一步的說明
實施例1:
利用鐵尾礦制備的輕質(zhì)隔熱墻體材料，鐵尾礦和工業(yè)用水占總量的百分比 為鐵尾礦50%、工業(yè)用水50%，各種外加劑占鐵尾礦和工業(yè)用水總重量的百 分比分別為分散劑0.2%，單體3%，交聯(lián)劑0.25%，發(fā)泡劑0.2%，引發(fā)劑 0.2%，催化劑0.08%。
采用凝膠注模結(jié)合發(fā)泡法制備，步驟如下將單體、交聯(lián)劑、分散劑和工業(yè)用水配制成預(yù)混液，調(diào)節(jié)PH值到5;加入
鐵尾礦，使鐵尾礦懸浮于其中制成漿體，球磨8h;加入發(fā)泡劑，攪拌5min; 再加入引發(fā)劑、催化劑攪拌；注射入模，注模后將其放入6(TC環(huán)境中使其凝 膠化；然后脫模，干燥成輕質(zhì)隔熱墻體材料。
所制得的墻體材料的體積密度測試方法具體步驟如下
(1) 選取樣品，注意選取有代表性的，不要破壞材料的原始孔隙結(jié)構(gòu)， 并切取出方便測量的形狀；
(2) 仔細測量各個樣品尺寸，每個尺寸至少要測量3個分割位置，取平 均值；根據(jù)具體的幾何形狀計算體積；
(3) 在天平上稱取樣品的質(zhì)量；
根據(jù)下式計算樣品的體積密度
M
式中M—樣品的質(zhì)量；
^——樣品的體積； A——樣品體積密度
所制得的墻體材料的耐壓強度采用YA71-45A液壓機測定，試樣規(guī)格采取 直徑為(20±1) mm，高為(20±1)腿的圓柱體，每組試樣不得少于3個。按 照國家標(biāo)準(zhǔn)對多孔陶瓷的抗壓強度進行測試，計算公式為
式中&—壓縮強度，MPa;
戶——破壞載荷，N;
S——試樣受力面積，mm2 所制得的墻體材料的導(dǎo)熱系數(shù)用平板法測得。經(jīng)測試，實施例l中制備的墻體材料的體積密度為0.80g/cm3，耐壓強度 為5Mpa，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 189W/(m K)。
實施例2:
利用鐵尾礦制備的輕質(zhì)隔熱墻體材料，鐵尾礦和工業(yè)用水占總量的百分比 為鐵尾礦55%、工業(yè)用水45%，各種外加劑占鐵尾礦和工業(yè)用水總重量的百 分比分別為分散劑0.25%，單體4%，交聯(lián)劑0.33%,發(fā)泡劑0.3%，引發(fā)劑 0.25%,催化劑0.09%。
采用凝膠注模結(jié)合發(fā)泡法制備，步驟如下
將單體、交聯(lián)劑、分散劑和工業(yè)用水配制成預(yù)混液，調(diào)節(jié)PH值到6;加入 鐵尾礦，使鐵尾礦懸浮于其中制成漿體，球磨8h;加入發(fā)泡劑，攪拌5min; 再加入引發(fā)劑、催化劑攪拌；注入模具，注模后將其放入6(TC環(huán)境中使其凝 膠化，然后脫模，干燥成輕質(zhì)隔熱墻體材料。
所制得的墻體材料的體積密度測試方法具體的步驟如下
(1) 選取樣品，注意選取有代表性的，不要破壞材料的原始孔隙結(jié)構(gòu)，
并切取出方便測量的形狀；
(2) 仔細測量各個尺寸，每個尺寸至少要測量3個分割位置，取平均 值；根據(jù)具體的幾何形狀計算體積；
(3) 在天平上稱取樣品的質(zhì)量； 根據(jù)下式計算樣品的體積密度
<formula>formula see original document page 7</formula>
式中JVf——樣品的質(zhì)量；
「——樣品的體積； ^——樣品體積密度所制得的墻體材料的耐壓強度采用YA71-45A液壓機測定，試樣規(guī)格采取 直徑為(20±1) nrai，高為(20±1) mm的圓柱體，每組試樣不得少于3個。按 照國家標(biāo)準(zhǔn)對多孔陶瓷的抗壓強度進行測試，計算公式為<formula>formula see original document page 8</formula>
式中&—壓縮強度，MPa;
戶——破壞載荷，N;
S——試樣受力面積，mm2 所制得的墻體材料的導(dǎo)熱系數(shù)用平板法測得。
經(jīng)測試，實施例2制備的墻體材料的體積密度為0. 83g/cm3,耐壓強度為 5. 5Mpa，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 195W/(m K)。
實施例3:
利用鐵尾礦制備的輕質(zhì)隔熱墻體材料，鐵尾礦和去離子占總量的百分比 為鐵尾礦60%、工業(yè)用水40%,各種外加劑鐵占尾礦和工業(yè)用水總重量的百 分比分散劑0.3%，單體4%，交聯(lián)劑0.33%，發(fā)泡劑0.4%，引發(fā)劑0.3%，催 化劑0. 10%。
采用凝膠注模結(jié)合發(fā)泡法制備，步驟如下
將單體、交聯(lián)劑、分散劑和工業(yè)用水配制成預(yù)混液，調(diào)節(jié)ra值到7;加入
鐵尾礦，使鐵尾礦懸浮于其中制成漿體，球磨8h;加入發(fā)泡劑，攪拌5min; 再加入引發(fā)劑、催化劑攪拌；注入模具，注模后將其放入6(TC環(huán)境中使其凝 膠化，然后脫模，干燥成輕質(zhì)隔熱墻體材料。
所制得的墻體材料的體積密度測試方法其具體的步驟如下
(1) 選取樣品，注意選取有代表性的，不要破壞材料的原始孔隙結(jié)構(gòu)， 并切取出方便測量的形狀。
(2) 仔細測量各個尺寸，每個尺寸至少要測量3個分割位置，取平均 值；根據(jù)具體的幾何形狀計算體積；(3)在天平上稱取樣品的質(zhì)量； 根據(jù)下式計算樣品的體積密度
M
式中M一樣品的質(zhì)量；
K——樣品的體積； A——樣品體積密度
所制得的墻體材料的耐壓強度采用YA71-45A液壓機測定，試樣規(guī)格采取 直徑為(20±1) mm，高為(20±1) mm的圓柱體，每組試樣不得少于3個。按 照國家標(biāo)準(zhǔn)對多孔陶瓷的抗壓強度進行測試，計算公式為
凡2
式中&——壓縮強度，MPa;
戶——破壞載荷，N;
S——試樣受力面積，ram2 所制得的墻體材料的導(dǎo)熱系數(shù)用平板法測得。
經(jīng)測試，實施例3制備的墻體材料的體積密度為0. 85g/cm3，耐壓強度為 6Mpa，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 197W/ (m K)。
實施例4:
利用鐵尾礦制備的輕質(zhì)隔熱墻體材料，鐵尾礦和去離子占總量的百分比 為鐵尾礦60%、工業(yè)用水40%，各種外加劑鐵占尾礦和工業(yè)用水總重量的百 分比分散劑0.3%，單體5%，交聯(lián)劑0.42%，發(fā)泡劑0.6%，引發(fā)劑0.4%，催 化劑0. 13%。
采用凝膠注模結(jié)合發(fā)泡法制備，步驟如下
將單體、交聯(lián)劑、分散劑和工業(yè)用水配制成預(yù)混液，調(diào)節(jié)ra值到7;加入
鐵尾礦，使鐵尾礦懸浮于其中制成漿體，球磨8h;加入發(fā)泡劑，攪拌10min;再加入引發(fā)劑、催化劑攪拌；注射入模，注模后將其放入6(TC環(huán)境中使其凝 膠化，然后脫模，干燥成輕質(zhì)隔熱墻體材料。
同理，所制得的墻體材料體積密度、耐壓強度及導(dǎo)熱系數(shù)可采用前述方法 測試。經(jīng)測試，實施例4制備的墻體材料的體積密度為0.81g/cm3，耐壓強度 為6. 2Mpa，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 198W/ (m K)。
本發(fā)明采用凝膠注模結(jié)合發(fā)泡法的工藝使得鐵尾礦得到充分的利用，而 且，經(jīng)測試證明，所制得的墻體材料具有氣孔率大，導(dǎo)熱系數(shù)小，耐壓強度高 的特點，實現(xiàn)了墻體材料的輕質(zhì)隔熱化。經(jīng)測試，所制備的墻體材料體積密度 不超過0.85g/cm3、耐壓強度大于4. 5MPa、導(dǎo)熱系數(shù)不超過0. 20W/(m K)。
權(quán)利要求
1、一種輕質(zhì)隔熱墻體材料，其特征在于，制得的該輕質(zhì)隔熱墻體材料以鐵尾礦和工業(yè)用水為主要原料，鐵尾礦和工業(yè)用水按以下重量百分比配制鐵尾礦50％-60％，工業(yè)用水40％-50％；在鐵尾礦和工業(yè)用水中加入所述外加劑，所述外加劑由分散劑、單體、交聯(lián)劑、發(fā)泡劑、引發(fā)劑和催化劑組成；其中，所述外加劑占鐵尾礦和工業(yè)用水總重量的百分比分別為分散劑0.2％-0.3％，單體3％-5％，交聯(lián)劑0.25％-0.42％，發(fā)泡劑0.2％-0.6％，引發(fā)劑0.2％-0.4％，催化劑0.08％-0.13％。
2、 如權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)隔熱墻體材料，其特征在于所述分散劑為 六偏磷酸鈉，所述單體為a-甲基丙烯酸，所述交聯(lián)劑為N， If-亞甲基雙丙烯 酰胺，所述引發(fā)劑為過硫酸銨，所述催化劑為四甲基乙二胺，所述發(fā)泡劑為十 二烷基磺酸鈉。
3、 權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)隔熱墻體材料的制備方法，其特征在于，該方 法采用凝膠注模結(jié)合發(fā)泡法制備，具體包括以下步驟將單體、交聯(lián)劑、分散劑與工業(yè)用水配制成預(yù)混液，調(diào)節(jié)pH值至5-7; 在預(yù)混液中加入鐵尾礦，使鐵尾礦懸浮于其中制成漿體，進行球磨； 球磨后加入發(fā)泡劑，在常溫下攪拌5min 10min; 再加入催化劑及引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌均勻； 注入模具，注模后放在6(TC的環(huán)境中使其凝膠化； 脫模干燥，得到墻體材料；其中，鐵尾礦和工業(yè)用水按以下重量百分比配制鐵尾礦50-60%，工業(yè)用 水40-50%;所述外加劑占所述鐵尾礦和所述工業(yè)用水總重量的百分比分別是 分散劑0. 2-0. 3%，單體3-5%,交聯(lián)劑0. 25-0. 42%，發(fā)泡劑0. 2-0. 6%，引發(fā)劑 0. 2-0. 4%，催化劑0. 08-0. 13%。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述分散劑為六偏磷酸鈉， 所述單體為ct-甲基丙烯酸，所述交聯(lián)劑為N， N'-亞甲基雙丙烯酰胺，所述引 發(fā)劑為過硫酸銨，所述催化劑為四甲基乙二胺，所述發(fā)泡劑為十二烷基磺酸 鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輕質(zhì)隔熱墻體材料及其制備方法，采用凝膠注模結(jié)合發(fā)泡法法制備，該墻體材料以鐵尾礦和工業(yè)用水為主要原料，鐵尾礦和工業(yè)用水按以下重量百分比配制鐵尾礦50％-60％，工業(yè)用水40％-50％，并在鐵尾礦和工業(yè)用水中另加入外加劑，外加劑由分散劑、單體、交聯(lián)劑、發(fā)泡劑、引發(fā)劑和催化劑組成；其中，外加劑占鐵尾礦和工業(yè)用水總重量的百分比分別為分散劑0.2％-0.3％，單體3％-5％，交聯(lián)劑0.25％-0.42％，發(fā)泡劑0.2％-0.6％，引發(fā)劑0.2％-0.4％，催化劑0.08％-0.13％。所制得的墻體材料具有氣孔率大，導(dǎo)熱系數(shù)小，耐壓強度高的特點，實現(xiàn)了墻體材料的輕質(zhì)隔熱化。
文檔編號B09B3/00GK101602614SQ20091002312
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者尹洪峰, 袁蝴蝶 申請人:西安建筑科技大學(xué)