一種輕質隔熱牆體材料及製備方法
2023-07-19 10:07:01
專利名稱：一種輕質隔熱牆體材料及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種輕質隔熱牆體材料及其製備方法，尤其涉及一種輕質隔熱 牆體材料及其製備方法。
背景技術：
我國鐵礦選礦廠的尾礦具有數量大、粒度小、類型繁多以及性質複雜的特 點。目前，我國堆存的鐵尾礦量達幾十億噸，佔金屬礦山尾礦堆存總量的近
1/3。這些廢棄堆存的鐵尾礦佔用了大量的土地，花費了尾礦庫的建設資金， 不僅浪費了許多寶貴資源，而且還對周邊的水環境、大氣環境以及農田造成嚴 重的安全隱患，如果管理不善甚至會造成各種事故的發生。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、用作建築材料原 料等，在用於製造建築材料方面，主要採用的方法是以蒸養法製備蒸養磚，或 者用於製備燒結磚等，但是這幾種製備建築材料方法的工藝比較複雜，生產周 期長，性價比較低，產品銷售半徑小。
發明內容
本發明的目的是提供一種輕質隔熱牆體材料及其製備方法，本發明製得的 輕質隔熱牆體材料充分利用了鐵尾礦，具有氣孔率大，導熱係數小，耐壓強度 高的特點，製備方法簡單，成本較低，性價比高，產品銷售半徑大。
為了實現上述任務，本發明採取如下的技術解決方案
一種輕質隔熱牆體材料，製得的該輕質隔熱牆體材料以鐵尾礦和工業用水 為主要原料，鐵尾礦和工業用水按以下重量百分比配製鐵尾礦50%_60%，工 業用水40%-50%，並在鐵尾礦和工業用水中另加入外加劑，所述外加劑由分散劑、引發劑和催化劑組成；其中，所述外加劑佔鐵尾 礦和工業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 劑0.25%-0.42%，發泡劑0.2%-0.6%，引發劑0.2%_0.4%，催化劑0.08%-0.13%。
上述輕質隔熱牆體材料的製備方法，該方法採用凝膠注模結合發泡法制 備，具體包括以下步驟
將單體、交聯劑、分散劑與工業用水配製成預混液，調節pH值至5-7; 在預混液中加入鐵尾礦，使鐵尾礦懸浮於其中製成漿體，進行球磨； 球磨後加入發泡劑，在常溫下攪拌5 min 10min; 再加入催化劑及引發劑，繼續攪拌均勻； 注入模具，注模後放在6(TC的環境中使其凝膠化； 脫模乾燥，得到牆體材料；
其中，鐵尾礦和工業用水按以下重量百分比配製鐵尾礦50-60%，工業用 水40-50%;所述外加劑佔所述鐵尾礦和所述工業用水總重量的百分比分別是 分散劑0. 2-0. 3%，單體3-5%，交聯劑0. 25-0. 42%，發泡劑0. 2-0. 6%，引發劑 0. 2-0. 4%，催化劑0. 08-0. 13%。
由以上方案及試驗計算數據可見，本發明採用凝膠注模結合發泡法的工藝 使得鐵尾礦得到充分的利用，而且，經測試證明，所製得的牆體材料具有氣孔 率大，導熱係數小，耐壓強度高的特點，實現了牆體材料的輕質隔熱化。經測 試，所製備的牆體材料體積密度不超過0.85g/cm3、耐壓強度大於4.5MPa、導 熱係數不超過0. 20W/ (m K)。
具體實施例方式
本發明是利用鐵礦尾礦製備輕質隔熱的牆體材料，其製備材料包括鐵尾 礦、工業用水和外加劑，其中，外加劑包括分散劑、單體、交聯劑、發泡劑、
引發劑和催化劑，其中，鐵尾礦和工業用水按以下重量百分比配製鐵尾礦為
50-60%，工業用水為40-50%;各種外加劑佔鐵尾礦和工業用水總重量的百分比分別為分散劑0.2-0.3%,單體3-5%,交聯劑0.25-0.42%,發泡劑0.2-0.6，引發劑0.2-0.4%,催化劑0. 08-0. 13%;單體與交聯劑的比值為12: 1。
本發明中，分散劑可採用六偏磷酸鈉或聚丙烯醯胺或三油酸甘油酯或蓖麻 油；單體可採用a-甲基丙烯酸或丙烯醯胺；交聯劑可採用N， N'-亞甲基雙丙
烯醯胺；引發劑可採用過硫酸銨；催化劑可採用四甲基乙二胺；發泡劑可採用 十二烷基磺酸鈉或十二垸基苯磺酸鈉或液態皂。在以下實施例中，以分散劑採 用六偏磷酸鈉，單體採用a-甲基丙烯酸，交聯劑採用N， N'-亞甲基雙丙烯醯 胺，引發劑採用過硫酸銨，催化劑採用四甲基乙二胺，發泡劑採用十二烷基磺 酸鈉為例進行說明。
本發明的牆體材料的製備採用凝膠注模結合發泡法，步驟如下
首先將單體、交聯劑、分散劑與工業用水配製成預混液，調節PH值為5-
加入鐵尾礦，鐵尾礦懸浮於其中製成漿體，進行球磨； 球磨後加入發泡劑，在常溫下攪拌5min 10min; 然後再加入催化劑及引發劑，繼續攪拌均勻；
注入模具，注模後將其放入6(TC環境中使其凝膠化，模內的單體發生聚合 反應形成網狀結構將鐵尾礦包裹，成為由大分子網絡定型的坯體；
脫模乾燥，得到由鐵尾礦和高聚物組成的牆體材料。
以下通過舉例對本發明作進一步的說明
實施例1:
利用鐵尾礦製備的輕質隔熱牆體材料，鐵尾礦和工業用水佔總量的百分比 為鐵尾礦50%、工業用水50%，各種外加劑佔鐵尾礦和工業用水總重量的百 分比分別為分散劑0.2%，單體3%，交聯劑0.25%，發泡劑0.2%，引發劑 0.2%，催化劑0.08%。
採用凝膠注模結合發泡法製備，步驟如下將單體、交聯劑、分散劑和工業用水配製成預混液，調節PH值到5;加入
鐵尾礦，使鐵尾礦懸浮於其中製成漿體，球磨8h;加入發泡劑，攪拌5min; 再加入引發劑、催化劑攪拌；注射入模，注模後將其放入6(TC環境中使其凝 膠化；然後脫模，乾燥成輕質隔熱牆體材料。
所製得的牆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構， 並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；根據具體的幾何形狀計算體積；
(3) 在天平上稱取樣品的質量；
根據下式計算樣品的體積密度
M
式中M—樣品的質量；
^——樣品的體積； A——樣品體積密度
所製得的牆體材料的耐壓強度採用YA71-45A液壓機測定，試樣規格採取 直徑為(20±1) mm，高為(20±1)腿的圓柱體，每組試樣不得少於3個。按 照國家標準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 所製得的牆體材料的導熱係數用平板法測得。經測試，實施例l中製備的牆體材料的體積密度為0.80g/cm3，耐壓強度 為5Mpa，導熱係數為0. 189W/(m K)。
實施例2:
利用鐵尾礦製備的輕質隔熱牆體材料，鐵尾礦和工業用水佔總量的百分比 為鐵尾礦55%、工業用水45%，各種外加劑佔鐵尾礦和工業用水總重量的百 分比分別為分散劑0.25%，單體4%，交聯劑0.33%,發泡劑0.3%，引發劑 0.25%,催化劑0.09%。
採用凝膠注模結合發泡法製備，步驟如下
將單體、交聯劑、分散劑和工業用水配製成預混液，調節PH值到6;加入 鐵尾礦，使鐵尾礦懸浮於其中製成漿體，球磨8h;加入發泡劑，攪拌5min; 再加入引發劑、催化劑攪拌；注入模具，注模後將其放入6(TC環境中使其凝 膠化，然後脫模，乾燥成輕質隔熱牆體材料。
所製得的牆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構，
並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；根據具體的幾何形狀計算體積；
(3) 在天平上稱取樣品的質量； 根據下式計算樣品的體積密度
formula see original document page 7
式中JVf——樣品的質量；
「——樣品的體積； ^——樣品體積密度所製得的牆體材料的耐壓強度採用YA71-45A液壓機測定，試樣規格採取 直徑為(20±1) nrai，高為(20±1) mm的圓柱體，每組試樣不得少於3個。按 照國家標準對多孔陶瓷的抗壓強度進行測試，計算公式為formula see original document page 8
式中&—壓縮強度，MPa;
戶——破壞載荷，N;
S——試樣受力面積，mm2 所製得的牆體材料的導熱係數用平板法測得。
經測試，實施例2製備的牆體材料的體積密度為0. 83g/cm3,耐壓強度為 5. 5Mpa，導熱係數為0. 195W/(m K)。
實施例3:
利用鐵尾礦製備的輕質隔熱牆體材料，鐵尾礦和去離子佔總量的百分比 為鐵尾礦60%、工業用水40%,各種外加劑鐵佔尾礦和工業用水總重量的百 分比分散劑0.3%，單體4%，交聯劑0.33%，發泡劑0.4%，引發劑0.3%，催 化劑0. 10%。
採用凝膠注模結合發泡法製備，步驟如下
將單體、交聯劑、分散劑和工業用水配製成預混液，調節ra值到7;加入
鐵尾礦，使鐵尾礦懸浮於其中製成漿體，球磨8h;加入發泡劑，攪拌5min; 再加入引發劑、催化劑攪拌；注入模具，注模後將其放入6(TC環境中使其凝 膠化，然後脫模，乾燥成輕質隔熱牆體材料。
所製得的牆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構， 並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；根據具體的幾何形狀計算體積；(3)在天平上稱取樣品的質量； 根據下式計算樣品的體積密度
M
式中M一樣品的質量；
K——樣品的體積； A——樣品體積密度
所製得的牆體材料的耐壓強度採用YA71-45A液壓機測定，試樣規格採取 直徑為(20±1) mm，高為(20±1) mm的圓柱體，每組試樣不得少於3個。按 照國家標準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 所製得的牆體材料的導熱係數用平板法測得。
經測試，實施例3製備的牆體材料的體積密度為0. 85g/cm3，耐壓強度為 6Mpa，導熱係數為0. 197W/ (m K)。
實施例4:
利用鐵尾礦製備的輕質隔熱牆體材料，鐵尾礦和去離子佔總量的百分比 為鐵尾礦60%、工業用水40%，各種外加劑鐵佔尾礦和工業用水總重量的百 分比分散劑0.3%，單體5%，交聯劑0.42%，發泡劑0.6%，引發劑0.4%，催 化劑0. 13%。
採用凝膠注模結合發泡法製備，步驟如下
將單體、交聯劑、分散劑和工業用水配製成預混液，調節ra值到7;加入
鐵尾礦，使鐵尾礦懸浮於其中製成漿體，球磨8h;加入發泡劑，攪拌10min;再加入引發劑、催化劑攪拌；注射入模，注模後將其放入6(TC環境中使其凝 膠化，然後脫模，乾燥成輕質隔熱牆體材料。
同理，所製得的牆體材料體積密度、耐壓強度及導熱係數可採用前述方法 測試。經測試，實施例4製備的牆體材料的體積密度為0.81g/cm3，耐壓強度 為6. 2Mpa，導熱係數為0. 198W/ (m K)。
本發明採用凝膠注模結合發泡法的工藝使得鐵尾礦得到充分的利用，而 且，經測試證明，所製得的牆體材料具有氣孔率大，導熱係數小，耐壓強度高 的特點，實現了牆體材料的輕質隔熱化。經測試，所製備的牆體材料體積密度 不超過0.85g/cm3、耐壓強度大於4. 5MPa、導熱係數不超過0. 20W/(m K)。
權利要求
1、一種輕質隔熱牆體材料，其特徵在於，製得的該輕質隔熱牆體材料以鐵尾礦和工業用水為主要原料，鐵尾礦和工業用水按以下重量百分比配製鐵尾礦50％-60％，工業用水40％-50％；在鐵尾礦和工業用水中加入所述外加劑，所述外加劑由分散劑、單體、交聯劑、發泡劑、引發劑和催化劑組成；其中，所述外加劑佔鐵尾礦和工業用水總重量的百分比分別為分散劑0.2％-0.3％，單體3％-5％，交聯劑0.25％-0.42％，發泡劑0.2％-0.6％，引發劑0.2％-0.4％，催化劑0.08％-0.13％。
2、 如權利要求1所述的輕質隔熱牆體材料，其特徵在於所述分散劑為 六偏磷酸鈉，所述單體為a-甲基丙烯酸，所述交聯劑為N， If-亞甲基雙丙烯 醯胺，所述引發劑為過硫酸銨，所述催化劑為四甲基乙二胺，所述發泡劑為十 二烷基磺酸鈉。
3、 權利要求1所述的輕質隔熱牆體材料的製備方法，其特徵在於，該方 法採用凝膠注模結合發泡法製備，具體包括以下步驟將單體、交聯劑、分散劑與工業用水配製成預混液，調節pH值至5-7; 在預混液中加入鐵尾礦，使鐵尾礦懸浮於其中製成漿體，進行球磨； 球磨後加入發泡劑，在常溫下攪拌5min 10min; 再加入催化劑及引發劑，繼續攪拌均勻； 注入模具，注模後放在6(TC的環境中使其凝膠化； 脫模乾燥，得到牆體材料；其中，鐵尾礦和工業用水按以下重量百分比配製鐵尾礦50-60%，工業用 水40-50%;所述外加劑佔所述鐵尾礦和所述工業用水總重量的百分比分別是 分散劑0. 2-0. 3%，單體3-5%,交聯劑0. 25-0. 42%，發泡劑0. 2-0. 6%，引發劑 0. 2-0. 4%，催化劑0. 08-0. 13%。
4、 如權利要求3所述的方法，其特徵在於所述分散劑為六偏磷酸鈉， 所述單體為ct-甲基丙烯酸，所述交聯劑為N， N'-亞甲基雙丙烯醯胺，所述引 發劑為過硫酸銨，所述催化劑為四甲基乙二胺，所述發泡劑為十二烷基磺酸 鈉。
全文摘要
本發明公開了一種輕質隔熱牆體材料及其製備方法，採用凝膠注模結合發泡法法製備，該牆體材料以鐵尾礦和工業用水為主要原料，鐵尾礦和工業用水按以下重量百分比配製鐵尾礦50％-60％，工業用水40％-50％，並在鐵尾礦和工業用水中另加入外加劑，外加劑由分散劑、單體、交聯劑、發泡劑、引發劑和催化劑組成；其中，外加劑佔鐵尾礦和工業用水總重量的百分比分別為分散劑0.2％-0.3％，單體3％-5％，交聯劑0.25％-0.42％，發泡劑0.2％-0.6％，引發劑0.2％-0.4％，催化劑0.08％-0.13％。所製得的牆體材料具有氣孔率大，導熱係數小，耐壓強度高的特點，實現了牆體材料的輕質隔熱化。
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 優先權日2009年6月30日
發明者尹洪峰, 袁蝴蝶 申請人:西安建築科技大學