CN102797301A - 一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板及其制备方法，包括低温泡沫玻璃保温层、钢丝网架表面层和腹丝，所述的钢丝网架渗进低温泡沫玻璃的表面处并与之贴合，且在钢丝网架上穿插有对钢丝网架和低温泡沫玻璃起固定、支撑作用的腹丝；其制备方法，包括：（1）制备溶胶；（2）将带腹丝的钢丝网架进行去油污处理，然后置于溶胶中浸泡；（3）将溶胶干燥得到中间料，并将其进行碎裂处理；同时将浸泡后的带腹丝钢丝网架进行相同的干燥处理；（4）将干燥处理后的带腹丝钢丝网架和碎裂后的中间料进行热处理，即得。本发明的复合保温板结构简单，表面抗裂性能佳，抗拉强度和抗折强度大，抗疲劳性及稳定性良好；本发明的工艺简单，成本低。
Description
技术领域
本发明属于复合保温板及其制备领域，特别涉及一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板及其制备方法。
背景技术
近年来，南京中环国际广场、哈尔滨经纬360度双子星大厦、济南奥体中心、北京央视新址附属文化中心、上海胶州教师公寓、沈阳皇朝万鑫大厦等相继发生建筑外保温材料火灾，造成严重人员伤亡和财产损失，建筑易燃可燃外保温材料已成为一类新的火灾隐患，由此引发的火灾已呈多发势头。公安部、住房和城乡建设部以公通字[2009]46号文发布了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》，其中第二条规定民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。在此基础上，中华人民共和国公安部进一步以公消[2011]65号发布了《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求》的通知。目前市场上无机保温材料少见，性价比高的无机保温材料更是罕见。当市场占有量达90%的有机保温材料处于停滞观望之时，作为达到防火等级A级的外墙外保温无机材料——泡沫玻璃和岩棉却迎来了前所未有的市场良机。今年以来，岩棉价格已由42元/平方米左右飙升至200多元/平方米。即便如此，市场需求仍然供不应求。保温泡沫玻璃也在其广泛应用上出现瓶颈问题。在有机保温材料处于停滞观望之时，低温泡沫玻璃保温材料也应运而生。
低温泡沫玻璃保温材料是将硅酸盐水溶液、含硼或含铝原料通过胶体化学工艺得到高粘度溶胶，然后将得到的溶胶进行低温干燥及发泡热处理得到的一种新型非晶态、多孔水合玻璃材料。这种低温泡沫玻璃与泡沫玻璃有着许多相同之处：内部充满无数开口或闭口的小气孔，气孔的面积占总体积的80%~90%，孔径大小为0.5~2mm，也有的小到几微米；一种性能优越的绝热保温、防火的轻质建筑材料和装饰材料，A级不燃与建筑物同寿命。
用于建筑外保温的低温泡沫玻璃保温材料能达到保温防火的功效。但是，由于低温泡沫玻璃保温材料脆性大，它的应用场合有一定的限制性，如外加装饰层的外保温工程。为了提高材料的柔韧性，通常的做法是将钢丝网和脆性材料进行复合。传统的复合保温板结构包括保温层、粘结剂层、增强层的复合保温层，或者用锚钉将保温层和增强层结合在一起的保温层。这种“以粘为主，以锚为辅，粘锚结合”的复合方式保温层结构都存在着不同的缺点，有的施工复杂质量不高，有的复合层结构不牢靠。而且低温泡沫玻璃和钢丝网是两种完全不同材质的材料，要想很好地解决两者之间的界面结合问题也是一大技术难点。因此，寻求一种新的复合方法是拓宽低温泡沫玻璃保温材料广泛应用中首当其冲要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板及其制备方法，该复合保温板结构简单，表面抗裂性能佳，抗拉强度和抗折强度大，抗疲劳性及稳定性良好，承重能力大，抗震性能也非常好，该方法操作简单，成本低。
本发明的一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板，包括：保温层、表面层和腹丝，所述的保温层为低温泡沫玻璃，表面层为钢丝网架，所述的钢丝网架渗进低温泡沫玻璃的表面处并与之贴合，且在钢丝网架上穿插有对钢丝网架和低温泡沫玻璃起固定、支撑作用的腹丝。
所述的腹丝的穿插方式为斜插。
所述的腹丝采用与表面层相同的钢丝制成。
本发明的一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板的制备方法，包括：
（1）通过胶体化学工艺在不凝胶的前提下得到高粘度溶胶；
（2）将带腹丝的钢丝网架进行去油污处理，然后置于上述高粘度溶胶中浸泡，取出后得到浸泡后的带腹丝钢丝网架；
（3）将步骤（1）得到的溶胶进行干燥得到中间料并将其进行碎裂处理，碎裂后的中间料颗粒粒径范围为0.3～1.6mm；同时将步骤（2）得到的浸泡后的带腹丝钢丝网架进行相同的干燥处理；
（4）将步骤（3）得到的干燥处理后的带腹丝钢丝网架放进模具中，随后将步骤（3）得到的碎裂后中间料均匀地放进模具中，最后密封模具并进行热处理，即得低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板。
步骤（1）中所述的胶体化学工艺的具体操作为：含硼原料、含铝原料、碱ROH中的一种或几种与硅酸盐水溶液在搅拌下混合均匀，其中含硼原料与含铝原料的添加量不同时为零，R为Li、Na、K等碱金属元素中的一种或几种。
所述的含硼原料为硼酸、硼砂、含硼矿物中的一种或几种。
所述的含铝原料为磷酸二氢铝、磷酸铝、氢氧化铝、含铝矿物中的一种或几种。
步骤（3）中所述的中间料的含水率为25～50%。
步骤（4）中所述的热处理的具体操作为：先以速率10～40℃/min升温至250～500℃并保温，保温时间不少于0.5h，再以降温速率1～30℃/min降至室温，即可。
本发明低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板的特别之处在于所述保温层、表面层和持力层之间不需要任何外加粘合剂而牢牢地连接在一起。
所述带腹丝的钢丝网架在被放入模具前需先进行去油污处理，然后将其放在高粘度溶胶中浸泡，最后同高粘度溶胶作同样的干燥处理；这是此项技术的关键。这是因为：一方面，经过去油污处理的带腹丝钢丝网架在高粘度溶胶中浸泡时能够很好地吸附溶胶；另一方面，经过浸泡的带腹丝钢丝网架同高粘度溶胶作同样的干燥处理后，带腹丝钢丝网架上附有可发泡的溶胶与中间料含水率相同，从而与中间料在发泡过程中均匀地结合为一体，不会发生明显的分层现象。这样一来，低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板的保温层、表面层和腹丝之间不需要任何外加粘合剂而牢牢地连接在一起。
本发明的新型低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板，钢丝网架结构的上下两表面层大大地提高了保温板的抗裂性能，中间的腹丝则增强了保温板的抗拉强度和抗折强度。采用此结构的新型低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板结构简捷，表面抗裂性能佳，抗拉强度和抗折强度大，抗疲劳性及稳定性良好，承重能力大，抗震性能也非常好。低温泡沫玻璃复合保温板工艺简单，成本低，非常适用于外加装饰层的外保温工程。
有益效果：
（1）复合保温板结构简单，表面抗裂性能佳，抗拉强度和抗折强度大，抗疲劳性及稳定性良好，承重能力大，抗震性能也非常好，适用于外加装饰层的外保温工程；
（2）本发明的制备方法操作简单，成本低。
附图说明
图1为本发明的低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板的表面层钢丝网架结构示意图；
图2为本发明的低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板的横截面结构示意图；
图3为本发明的低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板实验样品的照片；
图4为钢丝网架未经处理得到的实验样品照片；
其中1-表面层、2-腹丝、3-保温层。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
以模数M=3.3、固含量为35%的液态钠水玻璃，硼酸及KOH为原料进行试验。按重量计的配方为水玻璃100，硼酸4.51，KOH3，原料中主要组分质量分数为：SiO2 63.42%，B2O3 6.06%，(Na2O+K2O)30.52%。
将按照以上配比的原料进行强制搅拌混合均匀，在不凝胶的前提下得到高粘度的溶胶体系；将已进行去油污处理的带腹丝钢丝网架放在高粘度溶胶中浸泡。接着将高粘度溶胶和浸泡后的带腹丝钢丝网架在110℃温度下进行干燥16h，此时中间料的含水率约为35%；然后将带腹丝钢丝网架放进模具中，随后将碎裂后的中间料均匀地放进去，密封模具并移入烘箱中；最后以速率5℃/min升温至300℃并保温2h，以降温速率2℃/min降至室温即得新型低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板。
所得到的低温泡沫玻璃的容重为227kg/m3，抗压强度1.38MPa，导热系数0.055W/m·K，失重率1.3%，软化系数92.6%。按照本发明的制备方法制得的新型低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板结构简捷，表面抗裂性能佳，抗拉强度和抗折强度大，抗疲劳性及稳定性良好，承重能力大，抗震性能也非常好。低温泡沫玻璃复合保温板工艺简单，成本低，非常适用于外加装饰层的外保温工程。
实施例2
以模数M=3.0、固含量为37%的液态钾水玻璃，硼砂为原料进行试验。按重量计的配方为水玻璃100，硼砂10，原料中主要组分质量分数为：SiO2 57.48%，B2O38.67%，(Na2O+K2O)33.85%。
将按照以上配比的原料进行强制搅拌混合均匀，在不凝胶的前提下得到高粘度的溶胶体系；将已进行去油污处理的带腹丝钢丝网架放在高粘度溶胶中浸泡。接着将高粘度溶胶和浸泡后的带腹丝钢丝网架在120℃温度下进行干燥10h，此时中间料的含水率约为42%；然后将带腹丝钢丝网架放进模具中，随后将碎裂后的中间料均匀地放进去，密封模具并移入烘箱中；最后以速率15℃/min升温至300℃并保温3h，以降温速率2℃/min降至室温即得新型低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板。
所得到的低温泡沫玻璃的容重为185kg/m3，抗压强度1.08MPa，导热系数0.053W/m·K，失重率1.7%，软化系数90.2%。按照本发明的制备方法制得的新型低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板结构简捷，表面抗裂性能佳，抗拉强度和抗折强度大，抗疲劳性及稳定性良好，承重能力大，抗震性能也非常好。低温泡沫玻璃复合保温板工艺简单，成本低，非常适用于外加装饰层的外保温工程。
实施例3
以模数M=3.0、固含量为37%的液态钾水玻璃，磷酸二氢铝为原料进行试验。按重量计的配方为水玻璃100，磷酸二氢铝20，原料中主要组分质量分数为：SiO2 60.36%，Al2O38.12%，K2O 31.52%。
将按照以上配比的原料进行强制搅拌混合均匀，在不凝胶的前提下得到高粘度的溶胶体系；将已进行去油污处理的带腹丝钢丝网架放在高粘度溶胶中浸泡。接着将高粘度溶胶和浸泡后的带腹丝钢丝网架在90℃温度下进行干燥15h，此时中间料的含水率约为28%；然后将带腹丝钢丝网架放进模具中，随后将碎裂后的中间料均匀地放进去，密封模具并移入烘箱中；最后以速率20℃/min升温至300℃并保温2h，以降温速率8℃/min降至室温即得新型低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板。
所得到的低温泡沫玻璃的容重为165kg/m3，抗压强度1.02MPa，导热系数0.050W/m·K，失重率2.0%，软化系数89.7%。按照本发明的制备方法制得的新型低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板结构简捷，表面抗裂性能佳，抗拉强度和抗折强度大，抗疲劳性及稳定性良好，承重能力大，抗震性能也非常好。低温泡沫玻璃复合保温板工艺简单，成本低，非常适用于外加装饰层的外保温工程。
实施例4
以模数M=3.0、固含量为37%的液态钠水玻璃，磷酸二氢铝为原料进行试验。按重量计的配方为水玻璃100，磷酸二氢铝20，原料中主要组分质量分数为：SiO2 60.36%，Al2O38.12%，Na2O 31.52%。
将按照以上配比的原料进行强制搅拌混合均匀，在不凝胶的前提下得到高粘度的溶胶体系；将已进行去油污处理的带腹丝钢丝网架放在高粘度溶胶中浸泡。接着将高粘度溶胶和浸泡后的带腹丝钢丝网架在在室温下(约30℃)进行干燥30h，此时中间料的含水率约为50%；然后将带腹丝钢丝网架放进模具中，随后将碎裂后的中间料均匀地放进去，密封模具并移入烘箱中；最后以速率15℃/min升温至300℃并保温6h，以降温速率6℃/min降至室温即得新型低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板。
所得到的低温泡沫玻璃的容重为254kg/m3，抗压强度1.86MPa，导热系数0.053W/m·K，失重率1.8%，软化系数93.7%。按照本发明的制备方法制得的新型低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板结构简捷，表面抗裂性能佳，抗拉强度和抗折强度大，抗疲劳性及稳定性良好，承重能力大，抗震性能也非常好。低温泡沫玻璃复合保温板工艺简单，成本低，非常适用于外加装饰层的外保温工程。
Claims (9)
1.一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板，包括：保温层（3）、表面层（1）和腹丝（2），所述的保温层（3）为低温泡沫玻璃，表面层（1）为钢丝网架，其特征在于：钢丝网架渗进低温泡沫玻璃的表面处并与之贴合，且在钢丝网架上穿插有对钢丝网架和低温泡沫玻璃起固定、支撑作用的腹丝（2）。
2.根据权利要求1所述的一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板，其特征在于：所述的腹丝（2）的穿插方式为斜插。
3.根据权利要求1所述的一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板，其特征在于：所述的腹丝（2）采用与表面层相同的钢丝制成。
4.一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板的制备方法，包括：
（1）通过胶体化学工艺在不凝胶的前提下得到溶胶；
（2）将带腹丝的钢丝网架进行去油污处理，然后置于上述溶胶中浸泡，取出后得到浸泡后的带腹丝钢丝网架；
（3）将步骤（1）得到的溶胶进行干燥得到中间料并将其进行碎裂处理，碎裂后的中间料颗粒粒径范围为0.3～1.6mm；同时将步骤（2）得到的浸泡后的带腹丝钢丝网架进行相同的干燥处理；
（4）将步骤（3）得到的干燥处理后的带腹丝钢丝网架放进模具中，随后将步骤（3）得到的碎裂后中间料均匀地放进模具中，最后密封模具并进行热处理，即得低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板。
5.根据权利要求4所述的一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的胶体化学工艺的具体操作为：含硼原料、含铝原料、碱ROH中的一种或几种与硅酸盐水溶液在搅拌下混合均匀，其中含硼原料与含铝原料的添加量不同时为零，R为Li、Na、K中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板的制备方法，其特征在于：所述的含硼原料为硼酸、硼砂、含硼矿物中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板的制备方法，其特征在于：所述的含铝原料为磷酸二氢铝、磷酸铝、氢氧化铝、含铝矿物中的一种或几种。
8.根据权利要求4所述的一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的中间料的含水率为25～50%。
9.根据权利要求4所述的一种低温泡沫玻璃/钢丝网架复合保温板的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的热处理的具体操作为：先以速率10～40℃/min升温至250～500℃并保温，保温时间不少于0.5h，再以降温速率1～30℃/min降至室温，即可。
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