建筑外墙保温用空心微珠多孔材料的制备及性能研究

发布时间：2019-11-09 15:01

【摘要】：近年来由于使用有机保温材料作为外墙保温材料而引起的火灾事故频发,为了解决建筑保温材料的安全性问题,针对有机保温材料防火性差、易老化等不足,急需制备一种新型安全的无机防火保温材料。本文制备的空心微珠多孔材料具有轻质高强、导热系数低、寿命长等特点,不仅有利于固废资源的回收利用,也为建筑外墙保温材料提供了新的方向。本文以玻璃粉和粉煤灰为主要原料,采用颗粒稳定泡沫技术和喷雾干燥技术制备空心微珠坯体,利用烧结空心微珠的方法制备空心微珠多孔材料。系统研究了原料及烧结制度对空心微珠多孔材料制备及性能的影响,进一步研究了含水率对空心微珠多孔材料导热系数的影响,探究了空心微珠多孔材料的耐碱腐蚀。主要创新成果如下:(1)利用废玻璃粉成功制备了气孔小、尺寸分布均匀、抗压强度高、导热系数低的空心微珠多孔材料。研究了烧结温度对空心微珠多孔材料性能的影响,随着烧成温度的升高,容重先降低后上升,材料的体积吸水率增加,强度不断减小。当温度为680oC时,容重为0.15 g/cm3,体积吸水率为0.9%,强度2.07 MPa,导热系数0.051 W/m·K。经天津消防研究所中心检测,多孔材料的防火等级达到A1级。(2)系统研究了含水率与空心微珠多孔材料及常用保温材料导热系数的关系。保温材料的导热系数值随含水率的增加不断增大。当含水率为5%时,EPS板、空心微珠保温板和玻璃纤维棉板导热系数增加率分别为:60.3%、66.7%和84.6%,EPS板和空心微珠板属于固相连续性保温材料,玻璃纤维棉板属于气相连续性保温材料,含水率对气相连续性保温材料导热系数的影响更显著。对于空心微珠多孔材料,当含水率增加至5%时,导热系数增长迅速;当含水率超过5%时,导热系数增长缓慢。导热系数增长率随相对饱和度的增加而逐渐增大,吸水率越大的样品导热系数增加越显著。(3)研究了空心微珠多孔材料的耐腐蚀性。随着样品在碱溶液中浸泡时间的延长,样品质量有先增长后下降的趋势,强度不断降低,且饱和吸水率高的样品强度降低越明显。未腐蚀的样品内部结构以闭孔为主,经腐蚀后的样品孔壁明显有很多“开窗”,可知碱溶液与空心微珠多孔材料发生反应,产生腐蚀。(4)利用粉煤灰和废玻璃粉为主要原料,掺加硼砂和Si C分别作为助溶剂和发泡剂,制备空心微珠多孔材料。确定废玻璃粉与粉煤灰比例3:7,并外掺15%硼砂,0.5%Si C为最佳配比。将空心微珠坯体在680~780oC烧结,可制备容重0.14~0.41 g/cm3,气孔率82.86~94.08%,孔径尺寸0.22~1.33 mm,强度0.91~6.37MPa、导热系数为0.071~0.121 W/m·K的空心微珠多孔材料。这是一种简便,低成本节能的技术。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU551

【参考文献】