一种纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料及其制备方法，属于保温材料领域。
【背景技术】
[0002]随着传统三大化石能源的日益枯竭，节能环保已成为越来越热的话题。目前，我国建筑能耗逐年大幅上升，已达全国能源总消耗量的45%，对国民经济的发展造成了巨大的负担。因此，建筑节能迫在眉睫。而保持建筑内部的温度，减少其热量散失，是提高建筑能源利用率的一种行之有效的方式。目前，国内80%以上的建筑使用的保温材料主要是以发泡聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)、喷涂聚氨酯(SPU)、聚苯颗粒等有机材料为主，由于其存在可燃这一致命缺点，近年来的国内多宗大型建筑物火灾事故都与有机保温材料有很大关系。因此，急需一种性能更加优良的保温材料来更好的满足建筑在节能、防火、保温等方面的要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的之一是为了解决目前市场上保温材料防火性能好，保温性能就不好；保温性能好，阻燃性能就不好，两者难以同时满足的问题，同时尽可能地减小材料的质量，增加材料的强度，从而提供一种可同时满足防火性能和保温性能，且压缩强度高、密度小的纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料。
[0004]本发明的目的之二是提供上述的一种纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料的制备方法。
[0005]本发明的技术原理
玻璃微珠是一种尺寸微小的空心玻璃球体，具有优异的保温绝热和防火性能，且绿色环保，在诸多领域中可充当轻质填充骨料和绝热防火保温材料。玻璃微珠能增大材料的孔隙率，降低热导率，是影响本制品保温性能的主要因素；
羧甲基纤维素钠(CMC)是一种纤维素衍生物，用作粘结剂，可直接与水混合成糊状胶液，起到增稠增强的作用；
玻璃纤维起内部增强的作用，增大材料的机械强度，同时防止制品在受热过程中开裂，加之玻璃纤维的导热系数较低，也在一定程度上起到降低整体导热系数的效果。
[0006]玻化微珠具有优异的保温绝热和防火性能，羧甲基纤维素钠是一种纤维素衍生物，其溶液作为粘结剂可增加制品的强度，在材料中适当改变各组分的配合比，使之具有低导热系数，较高的强度，轻质，干燥后不易开裂、变形等优点。所得制品符合建筑节能，减少环境污染的要求，以及国家规定的以A级不燃材料作为保温系统，最多可以放宽到BI级防火材料的发展趋势，可广泛应用于建筑内外墙的保温系统中。
[0007]本发明的技术方案一种纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料，按重量百分比计算，其制备过程所用的原料组成及含量如下:
羧甲基纤维素钠1.9-2.7%
玻璃微珠36.0-50.3%
玻璃纤维7.2-10.1%
余量为水；
其制备过程具体步骤如下:
(1)、将羧甲基纤维素钠和水混合，搅拌直至形成黏稠液体；
(2、)将玻璃微珠和玻璃纤维加入到带搅拌的容器中，再加入步骤(I)所得的黏稠液体，搅拌混合均匀，得混合料；
(3)、将步骤(2)所得的混合料放入模具中，压实成型后脱模，然后控制温度为90-100°C下干燥4-6h，即得纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料。
[0008]本发明的有益效果
本发明的一种纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料和已有技术相比，其进步是显著的。本发明使用轻质无机保温骨料玻化微珠和轻质有机凝胶材料羧甲基纤维素钠作为主要原料，因此所得的纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料具有容重轻的优点。
[0009]进一步，本发明的一种纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料，由于所用的玻化微珠为空心球结构，因此纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料中存在无数微小球形闭孔，使孔隙率大大增加，保温效果更好。并且与无机凝胶凝胶材料相比，有机凝胶材料羧甲基纤维素钠的强度更高，且由于所用的羧甲基纤维素钠对热稳定，凝结时间与制备成形时间相当，因此可以使纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料在短时间内能获得较高强度，又不影响纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料的阻燃性能。
[0010]进一步，本发明的纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料经微观分析，结果表明羧甲基纤维素钠在玻化微珠球体间形成“连接桥”结构，使玻化微珠连接成一个紧密的整体，此结构的结构强度高，而且凝胶材料羧甲基纤维素钠形成的“连接桥”较细，各“连接桥”间接触面积小，热量主要被闭孔结构阻挡，极少通过羧甲基纤维素钠流失，因此该结构对于纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料的导热性能也是有益的。
[0011]进一步，本发明的一种纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料，由于制备所用的各原料间不会发生反应，因此最终所得的纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料经久耐用，保温性能优异，可替代绝大部分阻燃能力差的有机保温材料。
[0012]本发明的一种纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料，具有密度低，保温性能优良和机械强度高等特点。且制备所用的原料绿色环保，来源广且价格低廉，因此生产成本低，制备过程工艺简单，常温即可完成成形，安全可靠，无需特殊设备，适合工业化生产。
【具体实施方式】
[0013]下面通过具体实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
[0014]导热系数的测定方法:稳态平板法(测量依据:GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护平板法》)，仪器型号=DP-TSl温度特性实验仪，生产厂家:上海上大电子设备有限公司； 压缩强度的测定依据标准:GB/T 7314-2005《金属材料室温压缩实验方法》，仪器型号:SUN-500型电子万能试验机，生产厂家:山西宇盛电子科技有限公司。
[0015]密度的测定方法依据标准GB/T 5486-2008《无机硬质绝热制品试验方法》进行。
[0016]阻燃等级的测定方法依据标准GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》及GB/T 5424-2010《建筑材料不燃性试验方法》，仪器型号JCSY339建筑材料不燃性试验机，生产厂家:东莞大显自动化仪器设备有限公司。
[0017]实施例1
一种纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料，按重量百分比计算，其制备过程所用的原料组成及含量如下:
羧甲基纤维素钠1.9%
玻璃微珠50.3%
玻璃纤维10.1%
余量为水；
其制备过程具体步骤如下:
(1)、将羧甲基纤维素钠和水混合，搅拌直至形成黏稠液体；
(2、)将玻璃微珠和玻璃纤维加入到带搅拌的容器中，再加入步骤(I)所得的黏稠液体，搅拌混合均匀，得混合料；
(3)、将步骤(2)所得的混合料放入模具中，压实成型后脱模，然后控制温度为100°C下干燥5h，即得纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料。
[0018]上述所得的纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料经检测，其导热系数为0.15ff/(m.K)、压缩强度为2.04MPa、密度为278.75kg/m3、阻燃等级达A级。
[0019]采用平整度检测仪(仪器型号:TS_50平整度检测仪，生产厂家:昆山鑫沛环保工程有限公司)对上述所得的纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料进行扫描，结果表明表面平整，无开裂。
[0020]实施例2
一种纤维素衍生物增强的轻质玻化微珠保温材料，按重量百分比计算，其制备过程所用的原料组成及含量如下:
羧甲基纤维素钠2.5%
玻璃微珠