[发明专利]一种聚合物改性的低温泡沫玻璃保温材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于低温泡沫玻璃保温材料及其制备领域，特别涉及一种聚合物改性的低温泡沫玻璃保温材料及其制备方法。

背景技术

近年来，由于有机保温材料导热率低，施工方便的特点，其市场份额已占到90%以上。然而好景不长，有机保温材料易燃的特点，使得一旦发生火灾火势就快速蔓延难以控制，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等火灾就是这种情况。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。于是市场对无机A级不燃材料的需求大大提高，岩棉、泡沫玻璃、泡沫混凝土等几类无机保温材料受到广泛关注。然而泡沫玻璃本身也存在着生产线能耗大等缺点，针对这一点，实验室研发了低温泡沫玻璃（发明专利：《一种低温泡沫玻璃材料》）。

低温泡沫玻璃与泡沫玻璃有很多相似之处，气孔的面积占总体积的80%~90%，孔径大小为0.5~2mm，是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。但是低温泡沫玻璃也同泡沫玻璃等其他无机材料一样，有着脆性大，弹性模量大的缺点。

泡沫玻璃的弹性模量在1400MPa左右，然而在实际工程中，墙体外保温材料的弹性模量越小越好。在夏热冬冷的气候条件下，温度应力对墙体的破坏作用不容忽视。以杭州为代表城市，实际测量的温度数据是墙体最高温度50℃，日温差22℃。墙体保温板材处在一个受约束的环境，而且墙体各层材料的受热情况及热膨胀等性能有所差异，在承受温度载荷时不能自由发生形变，而产生温度应力。谭卓、詹树林等用有限元分析的方法探究了墙体材料的弹性模量与墙体开裂之前的弹性阶段的温度应力变化的关系。得出的结论是，在夏热冬冷气候条件下，降低墙体材料的弹性模量能明显降低墙体危险部位的主应力极值，降低墙体保温材料与外装饰材料之间的粘结应力，降低外保温材料的主应力水平，有利于外墙保温体系的安全性和耐久性。因此，对无机保温材料的增韧是决定其市场竞争力的关键因素之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚合物改性的低温泡沫玻璃保温材料及其制备方法，得到的改性后的低温泡沫玻璃力学性能明显改善，吸水率低，导热系数小，泡孔孔径大小一致、分布均匀，可作为优良绝热保温材料，该制备方法过程简单，成本低廉，适于工业化生产。

本发明的一种聚合物改性的低温泡沫玻璃保温材料，该低温泡沫玻璃保温材料的组分按质量分数包括：SiO₂ 40～80%、B₂O₃ 0～16%、Al₂O₃ 0～10%、R₂O 10～40%、高聚物乳液2～20%、短切纤维0～5%；其中B₂O₃与Al₂O₃的含量不同时为零。

所述的高聚物乳液为分解温度在300℃以上的苯丙乳液、丁苯乳液、醋丙乳液、醋叔乳液中的一种或几种。

所述的高聚物乳液的固含量为40～60%，粘度为200～3000cPa·s。

所述的短切纤维为耐300℃高温的芳纶纤维、酚醛纤维、玻璃纤维、碳纤维中的一种或几种。

所述的短切纤维的直径为9~13μm，长度为4~8mm。

本发明的一种聚合物改性的低温泡沫玻璃保温材料的制备方法，包括：

（1）将短切纤维通过高速搅拌（1000r/min≦转速n≦3000r/min）分散于水玻璃体系中，然后加入含硼原料、含铝原料、碱ROH中的一种或几种，搅拌下混合均匀，在不凝胶的前提下得到高粘度的溶胶体系；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；

（2）在上述溶胶体系中加入高聚物乳液，搅拌均匀，然后进行干燥得到含水率25%≤W≤50%的中间料；

（3）将得到的中间料进行碎裂处理，碎裂后的中间料颗粒粒径范围为0.3～1.6mm；

（4）将上述破碎后的中间料装入模具中，密封模具后进行热处理，即得聚合物改性的低温泡沫玻璃保温材料。

步骤（1）中所述的含硼原料为硼酸、硼砂、含硼矿物中的一种或几种。