一种气凝胶材料复合保温板及其制备方法

技术领域

本发明涉及保温材料的技术领域，更具体地，涉及一种气凝胶材料复合保温板及其制备方法。

背景技术

随着国家政策的推动，各地区大力推广装配式建筑，同时，双碳目标下，建筑节能标准又再不断提高；随之，推进绿色建筑高质量发展更新和提升建筑在安全耐久、节约能源、节约资源等方面的性能也做出了更高的要求，建筑外维护系统亟需保温性能、安全性能更优异的材料来满足上述要求。

但是目前的保温材料大多是保温不防火、防火不保温的现状，尤其在目前的装配式夹心预制构件中，上述问题日益凸显，例如岩棉类材料，虽然防火，但是保温性能差，易吸水，在夹心预制构件中厚度较厚，使其总重量超重；石墨聚苯板、聚氨酯、挤塑板等有机类材料导热系数较低，保温性能好，但是属于非不燃材料，需要加厚外叶板来增加安全性，导致连接件和其他物料使用成本大幅增加，并且燃烧性能达不到A级要求,燃烧时易释放大量有害物质,消防隐患很大，导致上述材料在实际应用中存在局限性。

针对上述缺陷，本领域的技术人员研究出了一种气凝胶材料,被称为"最轻的固体材料",是一种无机材料,具有A级不燃的特性,同时其导热系数较低,因而成为国际关注的新型隔热材料,又被称为"超级隔热保温材料"。在现有技术中气凝胶材料的组分及配比不尽相同，虽然满足了一定的防火保温性能，但是在强度、抗冲击性存在不足，难以避免金属连接件和大颗粒混凝土对其造成破坏，还具备一定的吸水性，易导致复合板材变形失效，低温受冻破坏结构，且粘结力差，使复合板材稳固性不够，耐久性低，因此，急需研究一种组分及配比更加合理且能解决上述缺陷的气凝胶材料复合板。

发明内容

本发明的目的是提供一种气凝胶材料复合保温板及其制备方法，在真空绝热板外侧包覆一种新型气凝胶材料，通过预压蒸养等工艺制成一种复合保温板，增加了产品的机械强度和抗冲击性，实现高效节能与防火兼备,且产品密度低，强度高，热阻大，不吸水，抗冻融性好。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种气凝胶材料复合保温板，所述复合保温板包括：

真空绝热板；

气凝胶层；所述气凝胶层包裹在真空绝热板外部；所述气凝胶层的原料包括：轻骨料、气相二氧化硅、水泥、胶粉、纤维素和水，每平方米所述气凝胶层的原料按其质量可分为：轻骨料10.2kg、气相二氧化硅4kg、水泥9.6kg、胶粉0.15kg、纤维素0.05kg、水12kg。

作为优选的，所述轻骨料选用聚苯颗粒、玻璃燃烧物和珍珠岩三种材料中的任意一种。

作为优选的，所述气凝胶层的厚度为40mm。

作为优选的，所述真空绝热板是由阻隔薄膜和绝热芯材复合形成，所述阻隔薄膜依次由PET膜层、镀铝PET膜层、PE膜层粘结而成。

作为优选的，所述复合保温板的强度≥0.1MPa，每立方米的质量≤340kg，吸水率≤10，导热系数≤0.012W/（m·k），热阻≥3.3（m

作为优选的，所述气凝胶层表面呈蜂窝状。

本发明还提供了一种气凝胶材料复合保温板的制备方法，包括以下步骤：

S1：备料，称取所述质量的轻骨料、气相二氧化硅、水泥、胶粉、纤维素和水，预备真空绝热板成品；

S2：混料，将轻骨料、气相二氧化硅、胶粉、纤维素放入搅拌罐中搅拌均匀，将混合好的干料、水泥和水放入湿拌器搅拌均匀，得到气凝胶材料，放入储料仓；

S3：一次布料，将S2得到的气凝胶材料铺设在模具底部；

S4：布板，将真空绝热板放置在S3中布的底料上；

S5：二次布料，在真空绝热板的四周及顶面铺设气凝胶材料，将模具顶盖封盖；

S6：整平，将布料完成的模具放置在振动平台上振动，使气凝胶材料平整；

S7：蒸养，将整平的模具在室温下静停2~6h，再放入蒸养仓，仓内升温养护，升温速度不大于10℃/h，温度不得超出80℃，再保持仓内恒温养护，温度不超过65℃，最后仓内降温养护，降温速度不大于10℃/h；

S8：脱模，将模具的模壳拆卸，取出成型的复合保温板；

S9：修边、打磨，使用修边和打磨设备修整产品的毛边和凸点，保证产品的外观；

S10：检测，检查产品的外观，使用游标卡尺检测产品的尺寸是否符合要求，通过导热系数仪测量产品的导热系数是否符合要求。

作为优选的，所述模具为插接组装式模具，且模壳内侧具有蜂窝状结构。

本发明的有益效果：

（1）本发明公开了一种新型气凝胶材料通过预压蒸养工艺包覆在真空绝热板外部制备复合保温板成品，该材料采用轻骨料、气相二氧化硅、水泥、胶粉、纤维素和水按照一定质量比例混合制备而成，增加了产品的机械强度和抗冲击性，在夹心预制构件的生产过程中，避免了穿刺破损的问题；

同时，采用轻骨料填充气凝胶粉为原材料，具有强度高、质量轻、隔热保温性能好、不吸水、抗冻融性好的特点；

（2）本发明的气凝胶层表面形成蜂窝状板面，可增加其纵向剪切力和与混凝土的粘接力，系统更加稳固，耐久性更好；

（3）本发明的复合保温板具有优异的保温性能，可大幅减薄保温层厚度，外叶板厚度随之减薄，使墙体整体厚度大幅度减薄，且产品防火等级为A级,无需做防火措施；构件减薄,重量减轻,减轻拉结件荷载，增强抗震性能，减少墙体连接件的使用，对于夹心预制构件的加工成本可进一步减少；

（4）本发明可实现定制化生产，实现施工过程零损耗，降低工程使用成本，同时也实现了工业固废材料的再利用，提升建筑节能水平,推进建材行业循环、绿色、低碳发展。

附图说明

图1为本实施例复合保温板的结构示意图；

图2为本实施例复合保温板的主剖视图；

图3为本实施例复合保温板的侧剖视图。

图中：

100-复合保温板；110-真空绝热板；

120-气凝胶层。

具体实施方式

为使本领域普通技术人员对本发明更好的理解，下面将结合具体实施例对本发明进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示为本实施例提供的一种气凝胶材料复合保温板，包括：真空绝热板110和气凝胶层120；气凝胶层120包裹在真空绝热板110外部，气凝胶层120的原料包括：轻骨料、气相二氧化硅、水泥、胶粉、纤维素和水，每平方米气凝胶层120的原料按其质量可分为：轻骨料10.2kg、气相二氧化硅4kg、水泥9.6kg、胶粉0.15kg、纤维素0.05kg、水12kg。

本实施例的轻骨料可以选用聚苯颗粒、玻璃燃烧物和珍珠岩三种材料中的任意一种。

本实施例的真空绝热板110是由阻隔薄膜和绝热芯材复合形成，阻隔薄膜依次由PET膜层、镀铝PET膜层、PE膜层粘结而成，使本实施例具有更优的阻隔性能。

进一步的，气凝胶层120的厚度为40mm，且表面呈蜂窝状，增加其纵向剪切力和与混凝土的粘接力，系统更加稳固，耐久性更好。

本实施例成品复合保温板的性能：强度≥0.1MPa，每立方米的质量≤340kg，吸水率≤10，导热系数≤0.012W/（m·k），热阻≥3.3（m

上述气凝胶材料复合保温板的制备方法，包括以下步骤：

S1：备料，称取所述质量的轻骨料、气相二氧化硅、水泥、胶粉、纤维素和水，预备真空绝热板110成品；

S2：混料，将轻骨料、气相二氧化硅、胶粉、纤维素放入搅拌罐中搅拌均匀，将混合好的干料、水泥和水放入湿拌器搅拌均匀，得到气凝胶材料，放入储料仓；

S3：一次布料，将S2得到的气凝胶材料铺设在模具底部；

S4：布板，将真空绝热板110放置在S3中布的底料上；

S5：二次布料，在真空绝热板110的四周及顶面铺设气凝胶材料，将模具顶盖封盖；

S6：整平，将布料完成的模具放置在振动平台上振动，使气凝胶材料平整；

S7：蒸养，将整平的模具在室温下静停2~6h，再放入蒸养仓，仓内升温养护，升温速度不大于10℃/h，温度不得超出80℃，再保持仓内恒温养护，温度不超过65℃，最后仓内降温养护，降温速度不大于10℃/h；

S8：脱模，将模具的模壳拆卸，取出成型的复合保温板100；

S9：修边、打磨，使用修边和打磨设备修整产品的毛边和凸点，保证产品的外观；

S10：检测，检查产品的外观，使用游标卡尺检测产品的尺寸是否符合要求，通过导热系数仪测量产品的导热系数是否符合要求。

进一步的，为了便于产品脱模，本实施例采用的模具为插接组装式模具，且模具的模壳内侧具有蜂窝状结构，便于成型气凝胶层120表面的蜂窝状。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。