[发明专利]一种轻质无机泡沫材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于墙体保温、化工隔热工程、工厂烟道等领域的隔热保温材料，具体涉及一种轻质无机泡沫材料及其制备方法。

背景技术

随着能源短缺的日益加剧，坚持“节能减排”是我国的长期国策。我国建筑能耗占能源消耗总量的比例大且增速快，2012年5月住建部颁布的《“十二五”建筑节能专项规划》提出，“十二五”期间形成建筑节能1.16亿吨标准煤的目标。预计到2020年底，全国累计新增建筑面积将达200亿平方米，届时建筑隔热保温节能市场预计约达5万亿元。

另一方面，燃煤发电在我国电力生产中仍占很大比例，直接导致粉煤灰的产量逐年递增，预计“十二五”末粉煤灰年排放量达5.7亿吨。结合能源损耗和工业废物利用两大难题，以粉煤灰为主要原料，生产集保温、防火、隔热、降噪等功能于一体的与建筑同寿命的泡沫材料，具有广阔的应用前景。

目前，市场上的隔热保温材料主要有聚苯乙烯、酚醛、硬泡聚氨酯等有机保温板，以及泡沫混凝土、保温砖、泡沫陶瓷、泡沫玻璃等无机保温材料。有机保温板质轻、保温效果好，但其易燃且释放有毒气体。基于传统硅酸盐水泥的泡沫混凝土价格低、施工快，但其强度低、导热系数高、干缩大、吸水率高。泡沫陶瓷和泡沫玻璃强度高、导热系数低、吸水率低、不老化，但其成本较高。专利申请CN103664122A提出了一种新型轻质多孔保温材料及其制备方法，该方法制备的多孔保温材料质轻，容重在170～220kg/m³，保温效果好，导热系数在0.050～0.055W/(m·K)，但专利中材料抗压强度低于0.3MPa，不利于大规模生产和搬运。专利申请CN101514110A提出了一种粉煤灰耐火保温砖的制备方法，但专利中粉煤灰掺量低于30％，无法大量利用，且砖坯需压制成型，制得的耐火保温砖密度大于590kg/m³，导热系数高于0.18W/(m·K)，保温性能差。专利申请CN102531398A提出了一种粉煤灰泡沫玻璃的制备方法，该方法以粉煤灰和玻璃粉为主要原料，加入碳酸钠高温发泡，但制得的材料抗压强度低于1MPa，且高温发泡无法有效调控材料孔结构。因此，简化生产工艺并制备质轻、强度高、耐高温、保温效果优异、成本低的泡沫材料成为实际生产中急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种轻质无机泡沫材料及其制备方法，其原料包括活性硅铝质物料、玻璃粉、稳泡剂、碱激发剂、增韧剂、发泡剂，制法包括混料、常温发泡成型、泡沫坯体干燥、烧成等步骤。本发明不仅可以克服传统无机泡沫材料在高温发泡过程中孔结构难以有效调控的缺点，而且能够提高材料的隔热保温性能、力学性能和耐高温性能，解决保温板久置老化开裂的问题，同时降低粉煤灰所带来的环境危害。

根据本发明的一个方面，本发明的一种轻质无机泡沫材料原料包括活性硅铝质物料168～240重量份，玻璃粉0～72重量份，稳泡剂0.55～0.72重量份，碱激发剂155～173重量份，增韧剂0.5～0.74重量份，发泡剂4.2～13.4重量份。

所述的活性硅铝质物料由粉煤灰、偏高岭土组成，重量比为粉煤灰/偏高岭土为1.20～2.34。

所述玻璃粉为废平板玻璃粉，生产中也可用瓶罐玻璃、玻璃纤维废丝等细磨成的粉末来替代。

所述稳泡剂包括十二烷基硫酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸铝中的任意一种或多种。

所述碱激发剂是由工业水玻璃、强碱和水调制而成的改性水玻璃。

所述的增韧剂为苯丙乳液。

所述的发泡剂为工业双氧水。

本发明提供的制备轻质无机泡沫材料的方法，其具体步骤如下：

(1)原料预混合：将活性硅铝质原料、玻璃粉和稳泡剂按一定比例混合均匀得混合料；

(2)料浆制备：先将步骤(1)中的混合料和碱激发剂在2000～3000rpm下搅拌100～150s后，搅拌下再加入增韧剂后将转速调整为1500～2000rpm搅拌60～90s，得到均匀改性料浆；

(3)加入发泡剂：向均匀改性料浆中加入发泡剂在2000～3000rpm下搅拌15～30s；

(4)生坯成型：快速将步骤(3)中调制好的料浆注入模具，静置发泡，24h后脱模、养护3～7d，养护温度为20℃，相对湿度>80％，制得泡沫坯体；

(5)干燥：将养护至龄期的坯体切割成规则尺寸，在80～110℃下烘干8～12h；

(6)烧成：将干燥坯体置于高温炉内，升温至600～800℃，保温1-2h后降温，降温时关闭高温炉，随炉冷却，制得无机泡沫材料。