本发明涉及保温材料领域，尤其涉及一种气凝胶颗粒复合保温板及其制备方法。
背景技术：
国外发达国家的建筑能耗占社会总能耗的30％-40％。建筑节能是各种节能途径中潜力最大、最直接的有效的方式。建筑能耗中，通过外墙造成的能耗约占建筑总能耗的60％，因而墙体保温是实现建筑节能的关键。
现有的有机类、无机类保温材料虽然耐热、阻燃效果好，但容重大、保温效果欠佳。岩棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩等传统保温材料原料易得价格低廉，目前仍是建筑保温隔热主要材料，占据主要市场。但是，这些材料的保温性能一般(导热系数为0.065-0.090w/m·k)，在炎热或寒冷地区需要很厚的保温隔热层才能达到设计要求，厚重的保温层增加了坠落的可能性，存在安全隐患。
本技术领域仍然需要具有较佳保温隔热防火效果，且重量较轻的防火材料或防火板。
气凝胶材料是世界上最好的隔热固体材料之一，并且具有最高的阻燃等级但是，气凝胶极限拉伸强度很小，质脆，易碎，要避免直接的机械撞击。由于它结构本身的缺陷，目前气凝胶产品很难作为商品直接应用，需和其它材料复合使用。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种气凝胶颗粒复合保温板及其制备方法，本发明提供的气凝胶颗粒复合保温板具有保温性能好、质轻、防水等优势，并且具有较高的机械强度和较好的抗弯折性能，属于a级防火材料。
本发明提供了一种气凝胶颗粒复合保温板，其特征在于，其原料按重量份包括：发泡玻璃颗粒15-40份、气凝胶颗粒5-10份、碳纤维0.5-1份、聚丙烯纤维1-2份、425水泥30-50份、胶粉2-5份、憎水剂0.5-3份、水10-20份。
优选地，所述发泡玻璃颗粒的粒径为1-2mm。
优选地，所述气凝胶颗粒的粒径为0.01-4mm，进一步优选，所述气凝胶颗粒的粒径为0.5-1mm。
优选地，所述碳纤维的长度为1-3mm。
优选地，所述聚丙烯纤维的长度为10-12mm。
优选地，所述胶粉为可再分散乳胶粉。
优选地，所述憎水剂为甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、单硬脂酸铝和有机硅憎水剂中的一种。
优选地，所述气凝胶颗粒复合保温板的至少一端设有l槽，所述l槽的槽深为6-8mm，两块气凝胶颗粒复合保温板的相应l槽对应连接时，两个l槽之间形成缝隙，所述缝隙的宽度为0.5-0.8mm。
优选地，所述气凝胶颗粒复合保温板的一个板面上设有圆形凹槽，所述圆形凹槽深3-6mm。
优选地，所述气凝胶颗粒复合保温板长500-600mm，宽300mm。
优选地，气凝胶颗粒的制备方法包括以下步骤：
s1、将纤维素纤维加入到质量分数为10%-15%的氢氧化钠溶液中，浸泡60-90分钟，用去离子水洗涤，干燥得到改性纤维素纤维；
s2、将质量分数为8%-13%的硅酸钠水溶液用盐酸调节ph值至1-3，加入s1中得到的改性纤维素纤维和无水乙醇，搅拌50-70分钟后，用氨水调节ph值至6-8，在室温下静置24-30小时，得到块状凝胶；
s3、将s2中得到的块状凝胶粉碎，加入去离子水搅拌洗涤1-2小时，抽滤，滤渣浸没在正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的混合物中进行改性，改性温度为40-60℃，改性时间12-15小时，经过二氧化碳超临界干燥得到气凝胶颗粒。
优选地，气凝胶颗粒的制备方法s1中，纤维素纤维的长度为4-10mm。
优选地，气凝胶颗粒的制备方法s2中，改性纤维素纤维的添加量为硅酸钠水溶液重量的0.5%-1%。
优选地，气凝胶颗粒的制备方法s2中，无水乙醇的添加量为硅酸钠水溶液重量的1%-3%。
优选地，气凝胶颗粒的制备方法s3中，正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的混合物中，正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的重量比为1：1-1.3。
优选地，气凝胶颗粒的制备方法s3中，二氧化碳超临界干燥的反应温度为40-55℃，压力控制在15-20mpa，干燥时间为10-15小时。
本发明还提供了该种气凝胶颗粒复合保温板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将425水泥、碳纤维、聚丙烯纤维、胶粉混合均匀，得到混合物a，待用；
步骤二、将憎水剂加入到水中，混合均匀，得到混合物b，待用；
步骤三、将气凝胶颗粒、发泡玻璃颗粒和步骤一中得到的混合物a依次加入到混合仓，然后再加入步骤二中得到的混合物b，搅拌30-35秒后，放入储料仓中待用；
步骤四、将压板设备调整好后，开启压制成型；
步骤五、将成型板材放入蒸养房中，在78-82℃养护4-5小时，通风2-2.5小时后，包装。
优选地，步骤三中压制成型的压力为0.5-1.0mpa、压制时间5-7秒。
本发明提供的气凝胶颗粒复合保温板具有质轻、防水、防火、保温性能好等优势，导热系数可以达到0.037w/（m·k），属于a级防火材料，符合国家对建筑外墙保温材料的要求。该气凝胶颗粒复合保温板质量轻，不易脱落，安全性能高。
本发明提供的气凝胶颗粒复合保温板以气凝胶颗粒为主要材料，气凝胶颗粒质轻、导热低，是优异的保温材料，本发明优选提供了一种气凝胶颗粒的制备方法，在气凝胶颗粒制备过程中添加改性纤维素纤维，增加了气凝胶材料的强度和抗折性能，避免气凝胶材料在干燥或使用过程中破损；正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的改性，增加了气凝胶材料的憎水性，同时还提高了热稳定性能，使之可以承受1000℃以上的高温。发泡玻璃具有容重轻、导热系数小、防潮、防火、不霉变等性能；碳纤维和聚丙烯纤维相配合，进一步增加了气凝胶颗粒复合保温板的强度。
本发明提供的气凝胶颗粒复合保温板优选在至少一端设有l槽，在安装时，相邻两块气凝胶颗粒复合保温板的相应l槽对应设置连接，中间形成0.5-0.8mm的缝隙，该缝隙可以由保温砂浆或水泥填充，这种错位连接方式减少了热能传递，增强了保温隔热功能。进一步优选，在气凝胶颗粒复合保温板的一个板面上设有圆形凹槽，所述圆形凹槽用于安装铆钉等配件，将铆钉等配件安装在圆形凹槽内，可以保持墙面平整。圆形凹槽的半径可以根据安装配件的尺寸进行调整，圆形凹槽的数量根据安装实际需要设计。
附图说明
图1是本发明所提供的气凝胶颗粒复合保温板的结构示意图。
图2是本发明所提供的气凝胶颗粒复合保温板的配合示意图。
图3是本发明所提供的气凝胶颗粒复合保温板的连接示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种气凝胶颗粒复合保温板，其原料按重量份包括：发泡玻璃颗粒18份、气凝胶颗粒9份、碳纤维0.7份、聚丙烯纤维1.6份、425水泥43份、可再分散乳胶粉2.4份、憎水剂甲基硅酸钠1.5份、水12份。
所述发泡玻璃颗粒的粒径为1.5mm，所述气凝胶颗粒的粒径为1mm，所述碳纤维的长度为2.2mm，所述聚丙烯纤维的长度为10mm。
气凝胶颗粒采用如下方法制备：
s1、将长度为8mm的纤维素纤维加入到质量分数为11%的氢氧化钠溶液中，浸泡70分钟，用去离子水洗涤，在40℃真空干燥至恒重，得到改性纤维素纤维；
s2、将质量分数为9%的硅酸钠水溶液用盐酸调节ph值至1.2，加入s1中得到的改性纤维素纤维和无水乙醇，改性纤维素纤维的添加量为硅酸钠水溶液重量的0.9%，无水乙醇的添加量为硅酸钠水溶液重量的2%，搅拌60分钟后，用氨水调节ph值至6.8，在室温下静置30小时，得到块状凝胶；
s3、将s2中得到的块状凝胶粉碎，加入去离子水搅拌洗涤1.5小时，抽滤，滤渣浸没在正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的混合物中进行改性，正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的混合物中，正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的重量比为1：1，改性温度为50℃，改性时间15小时，经过二氧化碳超临界干燥得到气凝胶颗粒；二氧化碳超临界干燥的反应温度为45℃，压力控制在17mpa，干燥时间为14小时。
实施例2
一种气凝胶颗粒复合保温板，其原料按重量份包括：发泡玻璃颗粒30份、气凝胶颗粒6份、碳纤维0.8份、聚丙烯纤维1.9份、425水泥35份、可再分散乳胶粉3.2份、憎水剂甲基硅酸钾1份、水14份。
所述发泡玻璃颗粒的粒径为1.7mm，所述气凝胶颗粒的粒径为0.8mm，所述碳纤维的长度为2.7mm，所述聚丙烯纤维的长度为11.5mm。
气凝胶颗粒采用如下方法制备：
s1、将长度为10mm的纤维素纤维加入到质量分数为13%的氢氧化钠溶液中，浸泡80分钟，用去离子水洗涤，在32℃真空干燥至恒重，得到改性纤维素纤维；
s2、将质量分数为10%的硅酸钠水溶液用盐酸调节ph值至3，加入s1中得到的改性纤维素纤维和无水乙醇，改性纤维素纤维的添加量为硅酸钠水溶液重量的0.7%，无水乙醇的添加量为硅酸钠水溶液重量的2.5%，搅拌70分钟后，用氨水调节ph值至7.3，在室温下静置28小时，得到块状凝胶；
s3、将s2中得到的块状凝胶粉碎，加入去离子水搅拌洗涤1小时，抽滤，滤渣浸没在正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的混合物中进行改性，正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的混合物中，正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的重量比为1：1.2，改性温度为41℃，改性时间14小时，经过二氧化碳超临界干燥得到气凝胶颗粒；二氧化碳超临界干燥的反应温度为40℃，压力控制在19mpa，干燥时间为13小时。
实施例3
一种气凝胶颗粒复合保温板，其原料按重量份包括：发泡玻璃颗粒37份、气凝胶颗粒8份、碳纤维1份、聚丙烯纤维1.4份、425水泥32份、可再分散乳胶粉3.9份、憎水剂单硬脂酸铝2.5份、水16份。
所述发泡玻璃颗粒的粒径为1.8mm，所述气凝胶颗粒的粒径为0.6mm，所述碳纤维的长度为1.7mm，所述聚丙烯纤维的长度为11mm。
气凝胶颗粒采用如下方法制备：
s1、将长度为7mm的纤维素纤维加入到质量分数为14%的氢氧化钠溶液中，浸泡60分钟，用去离子水洗涤，在28℃真空干燥至恒重，得到改性纤维素纤维；
s2、将质量分数为11%的硅酸钠水溶液用盐酸调节ph值至2，加入s1中得到的改性纤维素纤维和无水乙醇，改性纤维素纤维的添加量为硅酸钠水溶液重量的0.8%，无水乙醇的添加量为硅酸钠水溶液重量的1.5%，搅拌50分钟后，用氨水调节ph值至7.7，在室温下静置27小时，得到块状凝胶；
s3、将s2中得到的块状凝胶粉碎，加入去离子水搅拌洗涤2小时，抽滤，滤渣浸没在正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的混合物中进行改性，正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的混合物中，正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的重量比为1：1.1，改性温度为55℃，改性时间13小时，经过二氧化碳超临界干燥得到气凝胶颗粒；二氧化碳超临界干燥的反应温度为55℃，压力控制在16mpa，干燥时间为11小时。
实施例4
一种气凝胶颗粒复合保温板，其原料按重量份包括：发泡玻璃颗粒25份、气凝胶颗粒7份、碳纤维0.6份、聚丙烯纤维1.2份、425水泥48份、可再分散乳胶粉4.6份、有机硅憎水剂2份、水19份。
所述发泡玻璃颗粒的粒径为1.1mm，所述气凝胶颗粒的粒径为3mm，所述碳纤维的长度为1.3mm，所述聚丙烯纤维的长度为12mm。
气凝胶颗粒采用如下方法制备：
s1、将长度为6mm的纤维素纤维加入到质量分数为12%的氢氧化钠溶液中，浸泡90分钟，用去离子水洗涤，在35℃真空干燥至恒重，得到改性纤维素纤维；
s2、将质量分数为12%的硅酸钠水溶液用盐酸调节ph值至2.5，加入s1中得到的改性纤维素纤维和无水乙醇，改性纤维素纤维的添加量为硅酸钠水溶液重量的0.6%，无水乙醇的添加量为硅酸钠水溶液重量的3%，搅拌55分钟后，用氨水调节ph值至6.2，在室温下静置25小时，得到块状凝胶；
s3、将s2中得到的块状凝胶粉碎，加入去离子水搅拌洗涤1小时，抽滤，滤渣浸没在正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的混合物中进行改性，正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的混合物中，正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的重量比为1：1.3，改性温度为60℃，改性时间12小时，经过二氧化碳超临界干燥得到气凝胶颗粒；二氧化碳超临界干燥的反应温度为50℃，压力控制在17mpa，干燥时间为12小时。
实施例5
实施例1气凝胶颗粒复合保温板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将425水泥、碳纤维、聚丙烯纤维、胶粉混合均匀，得到混合物a，待用；
步骤二、将憎水剂加入到水中，混合均匀，得到混合物b，待用；
步骤三、将气凝胶颗粒、发泡玻璃颗粒和步骤一中得到的混合物a依次加入到混合仓，然后再加入步骤二中得到的混合物b，搅拌30秒后，放入储料仓中待用；
步骤四、将压板设备调整好后，开启压制成型，压制成型的压力为0.8mpa、压制时间5秒；
步骤五、将成型板材放入蒸养房中，在80℃养护4.5小时，通风2小时后，包装。
实施例6
实施例2气凝胶颗粒复合保温板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将425水泥、碳纤维、聚丙烯纤维、胶粉混合均匀，得到混合物a，待用；
步骤二、将憎水剂加入到水中，混合均匀，得到混合物b，待用；
步骤三、将气凝胶颗粒、发泡玻璃颗粒和步骤一中得到的混合物a依次加入到混合仓，然后再加入步骤二中得到的混合物b，搅拌32秒后，放入储料仓中待用；
步骤四、将压板设备调整好后，开启压制成型，压制成型的压力为0.6mpa、压制时间7秒；
步骤五、将成型板材放入蒸养房中，在78℃养护4小时，通风2.5小时后，包装。
实施例7
实施例3气凝胶颗粒复合保温板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将425水泥、碳纤维、聚丙烯纤维、胶粉混合均匀，得到混合物a，待用；
步骤二、将憎水剂加入到水中，混合均匀，得到混合物b，待用；
步骤三、将气凝胶颗粒、发泡玻璃颗粒和步骤一中得到的混合物a依次加入到混合仓，然后再加入步骤二中得到的混合物b，搅拌34秒后，放入储料仓中待用；
步骤四、将压板设备调整好后，开启压制成型，压制成型的压力为0.9mpa、压制时间5秒；
步骤五、将成型板材放入蒸养房中，在80℃养护5小时，通风2.3小时后，包装。
实施例8
实施例4气凝胶颗粒复合保温板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将425水泥、碳纤维、聚丙烯纤维、胶粉混合均匀，得到混合物a，待用；
步骤二、将憎水剂加入到水中，混合均匀，得到混合物b，待用；
步骤三、将气凝胶颗粒、发泡玻璃颗粒和步骤一中得到的混合物a依次加入到混合仓，然后再加入步骤二中得到的混合物b，搅拌30秒后，放入储料仓中待用；
步骤四、将压板设备调整好后，开启压制成型，压制成型的压力为0.7mpa、压制时间6秒；
步骤五、将成型板材放入蒸养房中，在82℃养护4.3小时，通风2小时后，包装。
实施例9
实施例1中的气凝胶颗粒复合保温板长500mm、宽300mm、厚30mm，气凝胶颗粒复合保温板的一端设有l槽1，所述l槽1的槽深1.1为7mm，两块气凝胶颗粒复合保温板的相应l槽1对应连接时，两个l槽1之间形成缝隙3，所述缝隙3的宽度为0.6mm。在气凝胶颗粒复合保温板的一个板面的中心上设有1个圆形凹槽2，所述圆形凹槽2的半径为30mm、深6mm。
实施例10
实施例2中的气凝胶颗粒复合保温板长550mm、宽300mm、厚35mm，气凝胶颗粒复合保温板的两端设有l槽1，所述l槽1的槽深1.1为6mm，两块气凝胶颗粒复合保温板的相应l槽1对应连接时，两个l槽1之间形成缝隙3，所述缝隙3的宽度为0.7mm。在气凝胶颗粒复合保温板的一个板面的中心上设有1个圆形凹槽2，所述圆形凹槽2的半径为20mm、深4mm。
实施例11
实施例3中的气凝胶颗粒复合保温板长500mm、宽300mm、厚40mm，气凝胶颗粒复合保温板的一端设有l槽1，所述l槽1的槽深1.1为8mm，两块气凝胶颗粒复合保温板的相应l槽1对应连接时，两个l槽1之间形成缝隙3，所述缝隙3的宽度为0.5mm。在气凝胶颗粒复合保温板的一个板面上设有2个圆形凹槽2，所述圆形凹槽2的半径为15mm、深3mm。
实施例12
实施例4中的气凝胶颗粒复合保温板长600mm、宽300mm、厚45mm，气凝胶颗粒复合保温板的一端设有l槽1，所述l槽1的槽深1.1为7mm，两块气凝胶颗粒复合保温板的相应l槽1对应连接时，两个l槽1之间形成缝隙3，所述缝隙3的宽度为0.8mm。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种气凝胶颗粒复合保温板，其特征在于，其原料按重量份包括：发泡玻璃颗粒15-40份、气凝胶颗粒5-10份、碳纤维0.5-1份、聚丙烯纤维1-2份、425水泥30-50份、胶粉2-5份、憎水剂0.5-3份、水10-20份。
2.根据权利要求1所述的一种气凝胶颗粒复合保温板，其特征在于，所述气凝胶颗粒复合保温板的至少一端设有l槽（1），所述l槽（1）的槽深（1.1）为6-8mm，两块气凝胶颗粒复合保温板的相应l槽（1）对应连接时，两个l槽（1）之间形成缝隙（3），所述缝隙（3）的宽度为0.5-0.8mm。
3.根据权利要求2所述的一种气凝胶颗粒复合保温板，其特征在于，所述气凝胶颗粒复合保温板的一个板面上设有圆形凹槽（2），所述圆形凹槽（2）深3-6mm。
4.根据权利要求1所述的一种气凝胶颗粒复合保温板，其特征在于，所述气凝胶颗粒的制备方法包括以下步骤：
s1、将纤维素纤维加入到质量分数为10%-15%的氢氧化钠溶液中，浸泡60-90分钟，用去离子水洗涤，干燥得到改性纤维素纤维；
s2、将质量分数为8%-13%的硅酸钠水溶液用盐酸调节ph值至1-3，加入s1中得到的改性纤维素纤维和无水乙醇，搅拌50-70分钟后，用氨水调节ph值至6-8，在室温下静置24-30小时，得到块状凝胶；
s3、将s2中得到的块状凝胶粉碎，加入去离子水搅拌洗涤1-2小时，抽滤，滤渣浸没在正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的混合物中进行改性，改性温度为40-60℃，改性时间12-15小时，经过二氧化碳超临界干燥得到气凝胶颗粒。
5.根据权利要求4所述的一种气凝胶颗粒复合保温板，其特征在于，所述气凝胶颗粒的制备方法s2中，改性纤维素纤维的添加量为硅酸钠水溶液重量的0.5%-1%。
6.根据权利要求4所述的一种气凝胶颗粒复合保温板，其特征在于，所述气凝胶颗粒的制备方法s2中，无水乙醇的添加量为硅酸钠水溶液重量的1%-3%。
7.根据权利要求4所述的一种气凝胶颗粒复合保温板，其特征在于，所述气凝胶颗粒的制备方法s3中，正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的混合物中，正硅酸乙酯和三甲基氯硅烷的重量比为1：1-1.3。
8.根据权利要求4所述的一种气凝胶颗粒复合保温板，其特征在于，所述气凝胶颗粒的制备方法s3中，二氧化碳超临界干燥的反应温度为40-55℃，压力控制在15-20mpa，干燥时间为10-15小时。
9.一种气凝胶颗粒复合保温板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将425水泥、碳纤维、聚丙烯纤维、胶粉混合均匀，得到混合物a，待用；
步骤二、将憎水剂加入到水中，混合均匀，得到混合物b，待用；
步骤三、将气凝胶颗粒、发泡玻璃颗粒和步骤一中得到的混合物a依次加入到混合仓，然后再加入步骤二中得到的混合物b，搅拌30-35秒后，放入储料仓中待用；
步骤四、将压板设备调整好后，开启压制成型；
步骤五、将成型板材放入蒸养房中，在78-82℃养护4-5小时，通风2-2.5小时后，包装。
10.根据权利要求9所述的一种气凝胶颗粒复合保温板的制备方法，其特征在于，步骤三中压制成型的压力为0.5-1.0mpa、压制时间5-7秒。
技术总结