建筑用碱金属硅酸盐发泡材料及发泡体

    以往,以水溶性碱金属硅酸盐为主成分的无机质发泡体,都是利用水蒸汽,或金属粉体发生的气体进行发泡制成。为保持发泡体的物性都必须添加固化剂,由于使用的固化剂,与水溶性碱金属硅酸盐的固化反应极其敏感,所以配比变化会直接影响反应速度。可是为提高发泡体的强度和耐火性,又必须加大固化剂的配比,而加大固化剂的配比,就必然会使固化速度加快,给操作带来困难,并使发泡体内部的收缩变形相应加大,从而使发泡体产生裂纹。
    本发泡体制造中,改变了以往使用的固化剂,以白云石、硅灰石等含有大量碱金属的矿物粉体为发泡剂,先配制成发泡材料,再用喷涂、刷涂或注模成型方法而制得发泡体。与以往相比,因为使用的发泡剂不同,所以反应比较缓和,即使配比变动,对反应速度的影响也不大;并且使用的固化剂都是天然产物,价廉易得;特别是发泡不需高温,还有节约能源之优点。
    本发泡材料和发泡体宜用于各种建筑物。既适用于楼、堂、馆、所等高级和高层建筑,也适用于居民住宅等一般建筑。用于建造地板,得到的是绝热地板;填装于墙壁夹层,制得的是绝热、隔音墙壁。可以制成板块直接镶嵌于墙壁或顶棚;也可以制成浆状品,用喷涂或抹涂法涂布于墙壁或顶棚。经常温反应固化形成的发泡体,也同样具有隔音、绝热和节能的效果。
    原材料
    一、碱金属硅酸盐
    必须具有水溶性。通常水不溶性乃至水难溶性的碱金属硅酸盐,不能使用。在本发泡材料的和发泡体制造中,以使用模数1.8~3.8、固体份浓度10%~60%(质量)的碱金属硅酸盐为宜。无论是硅酸钠、硅酸钾,还是硅酸锂等哪一种碱金属硅酸盐,也无论是将其单独或二种以上配合使用均可,配制例中使用的硅酸钠。
    硅酸钠,又称水玻璃、泡花碱。无色、青绿色或棕色固体或粘稠液体。通常产品有固体硅酸钠、水合硅酸钠和液体硅酸钠三种。溶于水、碱,与酸作用则游离出胶态硅酸。在本项目中采用浓度40%(质量)的2号硅酸钠。生产厂:昆明化工厂、重庆东风化工厂、广州人民化工厂、南京无机化工厂、上海星火化工厂、武汉化工厂、天津长征化工厂、北京红星化工厂、沈阳东升化工厂等。
    二、发泡剂
    虽然使用各种金属元素的粉末均可,但以使用钙、钡、锶、铁、钴、镍、铝、镓、锡等金属的粉末为好。单独或两种以上配合使用均可。以使用粒度150μM以下的为宜。配制例中使用的是铝粉。
    铝粉,俗称银粉。为银白色的金属粉末。质地轻,浮力高,遮盖力强,稳定性大,反射光和热的性能好。纯铝经融熔雾化制得的是粉末状品;用铝薄片加少量润滑剂经捣击压碎,再经抛光制得的是极细的鳞片状粉末品。在本发泡材料和发泡体制造中用作发泡剂,使用哪一种均可,但粒度不得大于150μM。生产厂:上海烫金材料厂、湖北黄石银粉厂、四川自贡试剂厂、河南长垣县凡相金属化工厂、营口市金属颜料厂等。
    三、固化剂
    使用顽辉石、硅灰石、白云石、钙镁橄榄石、镁硅钙石等均可。这些都是具有同样解理性质的天然矿物,都含有相当多的碱土类金属。使用的是粉末品,或原样或经煅烧后粉碎成粉末均可。粒度大,反应慢;粒度细,反应则相应加快。可以使用一种,也可以两种以上配合使用。配制例中使用的是:
    1、白云石:有各种颜色。大多是白色、黄色或灰白色。常呈致密块状。三方晶系。有玻璃光泽,有时呈珍珠光泽。相对密度2.8~2.95。硬度3.5~4.0。生产厂:广东梅县化工原料厂、上海嘉定县新桥石粉厂、宁夏贺兰县贺兰山磷矿等。
    2、高岭土:又称瓷土、白土。粘土的一种,一般呈珍珠光泽,颜色为纯白或淡白色,含杂质多时呈黄褐色。大部分呈松散或致密的土块状。易分散于水或其它溶液中,有滑腻感和泥土味。生产厂:上海五四化学试剂厂、苏州瓷土公司、成都化学试剂厂、天津化学试剂三厂、辽宁抚顺化工二厂等。
    四、其它
    作为增量材料,可以使用硅石粉、滑石粉、高岭土、氧化铝、沸石、塑料发泡粒子等,根据需要添加;需要着色发泡体时,可以根据需要,添加各种颜料。
    发泡材料的配制方法
    一、配方范围
    随各成分所用原料种类的不同而不同,但一般情况下,按下列配比范围进行调整即可:
    原料 质量,份
    水溶性碱金属硅酸盐 100
    (按固体计)
    发泡剂 3~50
    固化剂 100~900
    发泡剂添加量过少,发泡不充分;过多,发泡体中气泡过大,会使发泡体强度降低。固化剂添加量过少,固化反应困难;过多,则发泡困难。
    二、配方
发泡材料配方如下表:
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┃ 原 材 料                             │                  ┃
┠────────┬──────────┤ 配 方 量(g)      ┃
┃ 名 称          │ 规 格              │                  ┃
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┃ 硅 酸 钠       │ 2号,浓度40%   │ 1750             ┃
┃ 铝 粉          │ 粒径150μM以下  │ 100              ┃
┃ 白云石粉       │ 120目以下       │ 800              ┃
┃ 高 岭 土       │ 120目以下       │ 400              ┃
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    三、操作
    按配方量,将各成分添加于带搅拌的混合器内,搅拌混合30分钟,成膏状物,即得。
    发泡体的制备
    以上制得的发泡材料,可用喷涂法或抹涂法,以160~300g/M2之量涂布于墙壁或顶棚,反应固化之后就形成发泡体,发挥绝热隔音的作用;也可将这种材料浇注于墙壁设置的中空部分;还可将这种材料注入板框成型模中,经反应固化而成为发泡体。
    这种发泡材料,虽然是常温固化,但在工厂成批大量生产时,为提高生产效率,也可以使用加热发泡法,即将配制成的这种发泡材料,注入规定形状的板框成型模中,加热40~60℃,促进其固化反应,即可于短时间内得到规定形状的发泡体。
    产品性能
    一、发泡材料的性能
    1、可用时间:从粘度尚未急剧提高而已经开始发泡时起至粘度急剧提高时止为可用期。实测结果,为40分钟。
    2、使用性:喷涂、抹涂容易。经以每分钟喷涂15M2之速度和每分钟喷涂2.4kg之量,喷涂16分钟试验,结果进行顺利,未发生任何故障;注模试验结果,注模容易,成型、 发泡性好。
    二、发泡体的性能
    1、抗压强度:以制造的100×100×50mm的成型板为样板,试验结果为0.59MPa。
    2、耐水性:以做抗压强度试验同样的成型板为样板。将样板于水中浸渍96小时后观察结果,表面无变化。
    3、收缩率:测定成型板成型后当时的体积和固化完成时的体积,以此为依据计算结果,收缩率为0.18%。
    4、裂纹:以成型板成型后当时的形状为基准,于固化完成时进行对比观察。观察结果,无裂纹发生。
    5、密度:体积密度500kg/M2。
    6、浸水后抗压强度:以做抗压强度试验同样的成型板为样板,于水中浸渍96小时后,进行抗压强度试验,结果为0.39MPa。
    使用方法和效果
    以上制得的发泡材料,可以用喷涂、抹涂、浇注、注模等方法使之形成发泡体,使用简单方便;用注模法制得的板块块状发泡体,可以用粘贴法、镶嵌法,使其固定于需要的部位,使用也极其简单方便。
    因为由发泡材料最终产生的发泡体本身是无机质材料,所以这种发泡体,耐水、耐热性优良,特别是与以往用水溶性硅酸盐制得的发泡体相比,抗压强度大、固化收缩变形小、基本无裂纹、浸水后抗压强度降低极微。所以使用这种发泡材料,能得到性能良好,使用价值极高的发泡体。

                                               




 

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