[发明专利]一种轻质高强碱式硫酸镁发泡保温材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种轻质高强碱式硫酸镁发泡保温材料及其制备方法，所述碱式硫酸镁发泡保温材料的基体为具有针杆状形貌的碱式硫酸镁晶体相互交错形成，所述碱式硫酸镁的化学式为5Mg(OH)₂·MgSO₄·7H₂O(5·1·7相)。制备方法：先将加入剂加入硫酸镁溶液并搅拌；再加入甜菜碱类发泡剂溶液，搅拌得到含有大量均匀气泡的硫酸镁溶液；再加入氧化镁，高速搅拌，发生水化胶凝反应，得到碱式硫酸镁发泡浆体并浇筑到模具中，室温下空气中养护，得到轻质高强碱式硫酸镁发泡保温材料。本发明制备的碱式硫酸镁发泡保温材料，机械性能以及保温性能均优于同等密度下的蒸压加气混凝土砌块，且工艺简单、成本低廉、绿色环保，易实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种轻质高强碱式硫酸镁发泡保温材料及其制备方法。

背景技术

建筑总能耗约占全国总能耗的50％左右，随着对建筑节能的要求不断提高，需要大量的优质保温材料。市场上常见的无机保温材料以钙基保温材料为主，该类保温材料往往需要掺加大量的硅酸盐水泥，硅酸盐水泥的生产过程不仅浪费大量的石灰石，而且熟料必须高温煅烧(＞1300℃)，不仅能耗高，而且会产生大量的二氧化碳；而镁基保温材料具有轻质、装饰性能好的特点，其主要原料氧化镁一般由菱镁矿、白云石煅烧而得，煅烧温度低(＜800℃)，且原料易得。因此，开发镁基发泡保温材料以替代现有的硅酸盐发泡材料，不仅可提高材料的装饰性能，还可降低能耗，减少环境污染。

镁基保温材料的基体材料主要包括磷氧镁胶凝材料、氯氧镁胶凝材料和硫氧镁胶凝材料。其中，硫氧镁胶凝材料具有与磷氧镁胶凝材料和氯氧镁胶凝材料类似的质轻、快凝、早强和耐磨等优点，但不存在氯氧镁胶凝材料的返卤吸潮、抗水性差以及氯离子对钢筋的强腐蚀性等缺点，是最有可能规模化应用的镁基胶凝材料。专利201510953998.1公布了一种质轻高强硫氧镁发泡板材及其制备方法，该专利采用轻烧氧化镁、七水硫酸镁溶液、聚丙烯纤维(0.6-0.9mm)等，制备了一种轻质高强、孔结构良好、保温隔音效果好的硫酸镁发泡板材，当密度小于200kg/m³，其强度大于0.7MPa，导热系数小于0.045W/(m·k)。专利CN106555454A公布了一种性能优异的装配式镁基胶凝材料发泡轻质复合楼板及其制备方法，该复合楼板包括镁基胶凝材料发泡层、镁基胶凝材料纤维面层、上钢丝网片层、下钢丝网片层等。但该工艺相对复杂，且需要大量的钢丝网片、聚丙烯纤维或聚乙烯纤维，导致其成本的增加。

高性能的发泡保温材料不仅取决于基体材料的性能，而且与孔的形貌、尺寸和均匀性密切相关，均匀的孔结构有利于提高发泡材料的力学性能。常用的发泡剂分为化学发泡剂和物理发泡剂。化学发泡剂如铝粉发泡剂，主要通过分解产生气体来发泡，对浆体的pH要求较高，发泡过程难控制，发泡效果受环境影响；物理发泡主要通过加入表面活性剂如松香类、蛋白质类等，在搅拌下充分发泡，工艺简单、成本低。松香类发泡剂产生的泡沫稳定性差、发泡倍数低，制备的产品容重较大；蛋白类发泡剂稳定性好，但是成本高。专利2014105118980.4公布了一种菱镁水泥复合发泡剂，该专利采用制革废弃物、麦麸、氢氧化钠、盐酸、月桂酸硫酸钠、十六烷基乙氧基磺基甜菜碱等为原料制备复合发泡剂，该发泡剂产生的泡沫富有弹性、泡沫稳定性好、泌水量低，在干密度为315kg/m³时，菱镁水泥的导热系数仅为0.056W/(m·k)，但该配方组份复杂、掺入的强酸强碱易造成环境污染。

鉴于此，本发明在外加剂作用下，以甜菜碱类表面活性剂作为发泡剂，制备以大量具有5·1·7相的针杆状碱式硫酸镁晶体为基体材料、孔结构更加均匀、孔径分布更加狭窄的高性能发泡保温材料。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种轻质高强碱式硫酸镁发泡保温材料及其制备方法，该发泡保温材料以大量针杆状5·1·7相碱式硫酸镁晶体为基体材料，孔结构均匀、孔径分布狭窄、质轻高强、保温性能优异。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：