一种建筑外墙用保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于保温材料制备技术领域，具体为一种建筑外墙用保温材料及其制备方法。
背景技术
建筑外墙保温有着较高的技术要求，特别是近些年来高层建筑火灾频发，造成严重的人员伤亡和财产损失。一种符合现代建筑要求的阻燃性节能保温材料的研制迫在眉睫。硬质聚氨酯泡沫塑料是一种性能优良的隔热保温材料，具有质轻、保温性好、缓冲减震性能优良，粘结性强等优点，可广泛应用于建筑、管道、冷藏等领域。但是硬质聚氨酯泡沫塑料非常容易燃烧，且燃烧时会产生大量烟雾，易造成人员伤亡，增加救火的难度。因此，在现有技术基础上开发防火性能好、保温隔热性强、利用价值高、稳定性强、低成本且环保的建筑保温材料是亟待解决的问题。
中国发明专利CN106278354A公开了一种外墙保温材料及其制备方法，外墙保温材料包括重量份如下的各原料：粉煤灰30-50份、硅酸盐水泥80-110份、玻璃纤维20-30份、聚醚多元醇10-30份、三(溴代苯氧基)氰尿酸酯20-40份、阻燃剂20-35份，抑烟剂15-20份，偶联剂1-5份，疏水剂2-5份、泡沫稳定剂5-8份、弹性乳液5-10份。该发明外墙保温材料的原料配方，可以获得具有较高抗压强度的防水保温材料，并具有优异的防水性能，从而提供一种抗压强度大、并具有优异防水保温性能的保温材料。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明提供一种建筑外墙用保温材料及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题：
硬质聚氨酯泡沫塑料非常容易燃烧，且燃烧时会产生大量烟雾，易造成人员伤亡，增加救火的难度，而且石墨烯之间存在超强的范德华力和共轭作用力，容易形成三维结构，使其在有机相以及水相溶剂中分散性较差。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种建筑外墙用保温材料，由如下重量份原料制成：10-15份氧化石墨烯分散液，45-55份水泥熟料，15-20份粉煤灰，3-5份纳米二氧化硅，2-3份减水剂，0.5-1份氧化锌晶须；
该建筑外墙用保温材料由如下方法制成：
第一步、将水泥熟料、粉煤灰和纳米二氧化硅混合均匀，按照水灰比0.5-0.6∶1的重量比加入水，继续搅拌均匀，之后加入氧化石墨烯分散液，以60-75r/min的转速搅拌30-45min，制得混合浆料；
第二步、将氧化锌晶须加入第一步制得的混合浆料中，匀速搅拌直至氧化锌晶须均匀分散在混合浆料中并被混合浆料完全包裹，加入减水剂，继续搅拌30min，制得保温浆料；
第三步、将保温浆料注入模具中，震荡压平，成型后养护30天，制得所述建筑外墙用保温材料。
进一步地，所述氧化石墨烯分散液由如下方法制成：
步骤S1、将石墨烯加入烧杯中，加入硝酸钠和质量分数98％浓硫酸，在冰浴中搅拌15min，加入氯酸钾，继续搅拌30min，之后40℃水浴加热，反应3h，加入去离子水并升温至75℃，反应30min，加入质量分数10％过氧化氢水溶液继续反应10min，过滤、烘干、研磨，制得氧化石墨烯粉末，控制石墨烯、硝酸钠、98％浓硫酸、氯酸钾和10％过氧化氢水溶液的重量比为2∶1∶10∶0.1-0.2∶2-3；
步骤S2、将聚乙二醇和丙三醇混合，制得混合液，将混合液等分成A液和B液，向A液中加入氧化石墨烯粉末，以550-600r/min的转速搅拌10-15min，之后超声震荡2-3h，控制超声频率为50-60kHz，之后加入B液，40-45℃水浴加热，在此温度下以120-150r/min的转速搅拌2h，之后再次进行超声震荡，控制震荡时间为2h，超声频率为80-90kHz，制得氧化石墨烯分散液，控制聚乙二醇、丙三醇和氧化石墨烯粉末的重量比为180∶100∶2-5。
石墨烯之间存在超强的范德华力和共轭作用力，容易形成三维结构，使其在有机相以及水相溶剂中分散性较差，步骤S1中将石墨烯在氯酸钾和10％过氧化氢水溶液等作用下制备出一种氧化石墨烯，该氧化石墨烯能够分散在水中也可以分散在有机溶剂中，而且该氧化石墨烯表面增加了丰富的含氧官能团，不易发生团聚；步骤S2中将先通过聚乙二醇和丙三醇制备出一种混合液，之后通过该混合液对氧化石墨烯进行两次分散，提高氧化石墨烯在混合料中的分散度，进一步防止其自身产生团聚，进而能够赋予制成的保温材料有意的力学性能，而且也能够增强其耐腐蚀和防火性能。
进一步地，所述水泥熟料由石灰石、陶土、氧化铁粉末和黄砂岩按照2∶1∶0.1∶0.5-1的重量比混合均匀后在1200-1300℃下煅烧制得。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂和萘系减水剂中的一种或两种。
进一步地，所述氧化锌晶须为四针状氧化锌晶须，直径为0.05-2μm，长度为1-500μm。
一种建筑外墙用保温材料的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将水泥熟料、粉煤灰和纳米二氧化硅混合均匀，按照水灰比0.5-0.6∶1的重量比加入水，继续搅拌均匀，之后加入氧化石墨烯分散液，以60-75r/min的转速搅拌30-45min，制得混合浆料；
第二步、将氧化锌晶须加入第一步制得的混合浆料中，匀速搅拌直至氧化锌晶须均匀分散在混合浆料中并被混合浆料完全包裹，加入减水剂，继续搅拌30min，制得保温浆料；
第三步、将保温浆料注入模具中，震荡压平，成型后养护30天，制得所述建筑外墙用保温材料。
本发明的有益效果：
本发明一种建筑外墙用保温材料在制备过程中制备出一种氧化石墨烯分散液，制备过程中步骤S1中将石墨烯在氯酸钾和10％过氧化氢水溶液等作用下制备出一种氧化石墨烯，该氧化石墨烯能够分散在水中也可以分散在有机溶剂中，而且该氧化石墨烯表面增加了丰富的含氧官能团，不易发生团聚；步骤S2中将先通过聚乙二醇和丙三醇制备出一种混合液，之后通过该混合液对氧化石墨烯进行两次分散，提高氧化石墨烯在混合料中的分散度，进一步防止其自身产生团聚，进而能够赋予制成的保温材料有意的力学性能，而且也能够增强其耐腐蚀和防火性能，解决了硬质聚氨酯泡沫塑料作为保温材料非常容易燃烧，且燃烧时会产生大量烟雾，易造成人员伤亡，增加救火的难度，而且石墨烯之间存在超强的范德华力和共轭作用力，容易形成三维结构，使其在有机相以及水相溶剂中分散性较差技术问题。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种建筑外墙用保温材料，由如下重量份原料制成：10份氧化石墨烯分散液，45份水泥熟料，15份粉煤灰，3份纳米二氧化硅，2份萘系减水剂，0.5份氧化锌晶须；
该建筑外墙用保温材料由如下方法制成：
第一步、将水泥熟料、粉煤灰和纳米二氧化硅混合均匀，按照水灰比0.5∶1的重量比加入水，继续搅拌均匀，之后加入氧化石墨烯分散液，以60r/min的转速搅拌30min，制得混合浆料；
第二步、将氧化锌晶须加入第一步制得的混合浆料中，匀速搅拌直至氧化锌晶须均匀分散在混合浆料中并被混合浆料完全包裹，加入萘系减水剂，继续搅拌30min，制得保温浆料；
第三步、将保温浆料注入模具中，震荡压平，成型后养护30天，制得所述建筑外墙用保温材料。
水泥熟料由石灰石、陶土、氧化铁粉末和黄砂岩按照2∶1∶0.1∶0.5的重量比混合均匀后在1300℃下煅烧制得。
氧化石墨烯分散液由如下方法制成：
步骤S1、将石墨烯加入烧杯中，加入硝酸钠和98％浓硫酸，在冰浴中搅拌15min，加入氯酸钾，继续搅拌30min，之后40℃水浴加热，反应3h，加入去离子水并升温至75℃，反应30min，加入10％过氧化氢水溶液继续反应10min，过滤、烘干、研磨，制得氧化石墨烯粉末，控制石墨烯、硝酸钠、98％浓硫酸、氯酸钾和10％过氧化氢水溶液的重量比为2∶1∶10∶0.1∶2；
步骤S2、将聚乙二醇和丙三醇混合，制得混合液，将混合液等分成A液和B液，向A液中加入氧化石墨烯粉末，以550r/min的转速搅拌10min，之后超声震荡2h，控制超声频率为50kHz，之后加入B液，40℃水浴加热，在此温度下以120r/min的转速搅拌2h，之后再次进行超声震荡，控制震荡时间为2h，超声频率为80kHz，制得氧化石墨烯分散液，控制聚乙二醇、丙三醇和氧化石墨烯粉末的重量比为180∶100∶2。
实施例2
一种建筑外墙用保温材料，由如下重量份原料制成：12份氧化石墨烯分散液，48份水泥熟料，16份粉煤灰，4份纳米二氧化硅，2份萘系减水剂，0.5份氧化锌晶须；
该建筑外墙用保温材料由如下方法制成：
第一步、将水泥熟料、粉煤灰和纳米二氧化硅混合均匀，按照水灰比0.5∶1的重量比加入水，继续搅拌均匀，之后加入氧化石墨烯分散液，以60r/min的转速搅拌30min，制得混合浆料；
第二步、将氧化锌晶须加入第一步制得的混合浆料中，匀速搅拌直至氧化锌晶须均匀分散在混合浆料中并被混合浆料完全包裹，加入萘系减水剂，继续搅拌30min，制得保温浆料；
第三步、将保温浆料注入模具中，震荡压平，成型后养护30天，制得所述建筑外墙用保温材料。
其余同实施例1。
实施例3
一种建筑外墙用保温材料，由如下重量份原料制成：14份氧化石墨烯分散液，52份水泥熟料，18份粉煤灰，4份纳米二氧化硅，3份萘系减水剂，1份氧化锌晶须；
该建筑外墙用保温材料由如下方法制成：
第一步、将水泥熟料、粉煤灰和纳米二氧化硅混合均匀，按照水灰比0.6∶1的重量比加入水，继续搅拌均匀，之后加入氧化石墨烯分散液，以75r/min的转速搅拌45min，制得混合浆料；
第二步、将氧化锌晶须加入第一步制得的混合浆料中，匀速搅拌直至氧化锌晶须均匀分散在混合浆料中并被混合浆料完全包裹，加入萘系减水剂，继续搅拌30min，制得保温浆料；
第三步、将保温浆料注入模具中，震荡压平，成型后养护30天，制得所述建筑外墙用保温材料。
其余同实施例1。
实施例4
一种建筑外墙用保温材料，由如下重量份原料制成：15份氧化石墨烯分散液，55份水泥熟料，20份粉煤灰，5份纳米二氧化硅，3份萘系减水剂，1份氧化锌晶须；
该建筑外墙用保温材料由如下方法制成：
第一步、将水泥熟料、粉煤灰和纳米二氧化硅混合均匀，按照水灰比0.5∶1的重量比加入水，继续搅拌均匀，之后加入氧化石墨烯分散液，以60r/min的转速搅拌30min，制得混合浆料；
第二步、将氧化锌晶须加入第一步制得的混合浆料中，匀速搅拌直至氧化锌晶须均匀分散在混合浆料中并被混合浆料完全包裹，加入萘系减水剂，继续搅拌30min，制得保温浆料；
第三步、将保温浆料注入模具中，震荡压平，成型后养护30天，制得所述建筑外墙用保温材料。
其余同实施例1。
对比例1
本对比例与实施例1相比，用石墨烯代替氧化石墨烯分散液，制备方法如下所示：
第一步、将水泥熟料、粉煤灰和纳米二氧化硅混合均匀，按照水灰比0.5∶1的重量比加入水，继续搅拌均匀，之后加入石墨烯，以60r/min的转速搅拌30min，制得混合浆料；
第二步、将氧化锌晶须加入第一步制得的混合浆料中，匀速搅拌直至氧化锌晶须均匀分散在混合浆料中并被混合浆料完全包裹，加入萘系减水剂，继续搅拌30min，制得保温浆料；
第三步、将保温浆料注入模具中，震荡压平，成型后养护30天，制得所述建筑外墙用保温材料。
对比例2
本对比例为市场中一种建筑外墙用保温材料。
对实施例1-4和对比例1-2的抗压强度、防火性能和导热系数进行检测，结果如下表所示；
从上表中能够看出实施例1-4的抗压强度为0.55-0.60MPa，防火性能为B1，导热系数为0.035-0.038W/m·k，对比例1-2的抗压强度为0.38-0.46MPa，防火性能为易燃，导热系数为0.058-0.060W/m·k；所以步骤S2中将先通过聚乙二醇和丙三醇制备出一种混合液，之后通过该混合液对氧化石墨烯进行两次分散，提高氧化石墨烯在混合料中的分散度，进一步防止其自身产生团聚，进而能够赋予制成的保温材料有意的力学性能，而且也能够增强其耐腐蚀和防火性能，解决了硬质聚氨酯泡沫塑料作为保温材料非常容易燃烧，且燃烧时会产生大量烟雾，易造成人员伤亡，增加救火的难度，而且石墨烯之间存在超强的范德华力和共轭作用力，容易形成三维结构，使其在有机相以及水相溶剂中分散性较差技术问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
