蛭石是一种天然的含水层状硅酸盐矿物,是由两层硅氧四面体片夹一层镁氧八面体片组成,四面体片和八面体片沿平面二维延伸,形成沿C轴方向堆叠的结构单元层,单元层之间的层间域为可交换的水合阳离子。蛭石经历高温焙烧失去结构水体积会膨胀,沿垂直解离方向膨胀几至几十倍,膨胀后的蛭石称为膨胀蛭石,膨胀蛭石具有层状多孔结构,其特征是容重低(60~160kg/m3)、导热系数低(0.063"-4).071W/(m·K))、耐热性高等。蛭石主要是利用其制成膨胀蛭石的优良性能。膨胀蛭石因其质轻、导热率低、隔热、隔音等性能可以作为保温材料的集料,与其它材料混合加工后可制备出性能更优良的保温节能材料

胀蛭石保温节能材料的研究现状膨胀蛭石基保温材料是以膨胀蛭石为主要原料,添加适量的粘结剂和固化剂采用冷压或者热压工艺制备而成。膨胀蛭石为松散颗粒或粉体,在保温材料制品中不能形成坚固的骨架,只能看作是松散的轻质集料,且强度是极低的,因此在成型过程中需要合适的胶结材料和固化剂来保证松散的膨胀蛭石颗粒粘结良好,且具有一定的强度。胶结材料主要水泥、水玻璃、石膏、合成树脂、磷酸盐、石膏和地质聚合物等。固化剂是一类增进或控制固化反应的物质,添加固化剂可以提高材料抗压强度、降低吸水率,主要包括:氟硅酸钠、磷酸铵、氧化锌、氧化镁、硅酸钙、锌粉和铝粉等。也可添加其他辅助材料来提高制品相应性能。以下主要介绍水玻璃/蛭石、蛭石/酚醛树脂和其他蛭石基保温隔热材料制品。
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水玻璃/蛭石保温隔热制品水玻璃/蛭石隔热制品是以膨胀蛭石为原料、水玻璃为粘合剂制备而成。以膨胀蛭石为主要原料,以水玻璃作粘合剂、磷酸硅作为固化剂,采用冷压成型工艺制备出膨胀蛭石隔热板。考察磷酸硅的量、压缩率、膨胀蛭石的粒度、服役温度对膨胀蛭石导热系数的影响,研究结果表明:粒度为2.8~4.75 mm的、压缩率为45%、磷酸硅为9%时所制备的膨胀蛭石板材隔热性能最好。41将水玻璃和氟硅酸钠搅拌均匀,加入膨胀蛭石,考察水玻璃用量、氟硅酸钠掺量、成型压缩率、固化温度等对制品性能的影响。其中膨胀蛭石和水玻璃质量比为l:l,氟硅酸钠占水玻璃质量的12%,压缩率为12%,固化温度为160°C,获得表观密度为297.2 kg/m3,以膨胀蛭石、水玻璃、K2SiF6、硅丙树脂为主要原料,采用热压成型工艺,考察热压成型条件、K:SiFd水玻璃的量、水玻璃/膨胀蛭石的量、硅丙树脂的掺量等对制品吸水率和抗压强度的影响。膨胀蛭石具有很强的吸水性,水玻璃在一定条件下水解可生成硅酸溶胶将松散的膨胀蛭石粘结起来,可制备出低吸水率的膨胀蛭石保温制品,具有很强的保温性能。

合成树腊/蛭石保温隔热制品合成树脂具有良好的保温性,被公认为最有前景的新型保温阻燃材料,但其脆性大、强度低,与膨胀蛭石复合能克服双方结构缺陷,制备出性能优异的保温隔热材料。。1以酚醛树脂为胶结材料,辅以表面活性剂、发泡剂、固化剂,中温发泡法制备复合保温材料。考察发泡温度、固化剂含量、发泡剂含量和表面活性剂的含量、固化时间等对复合制品的性质的影响,结果表明:随膨胀蛭石含量增加,密度和压缩强度降低,导热系数先减小后增大。采用最佳实验配比制备的复合材料各性能为:表观密度190.08 kg/m3,压缩强度0.32 MPa,导热系数0.0549 W/(m·K),燃烧性能为A级不然。也有研究者将膨胀蛭石添加入脲醛树脂胶黏剂中制备膨胀蛭石阻燃胶合板,制备出阻燃性能明显增强、甲醛释放量低的阻燃胶合板。由此可见,膨胀蛭石和合成树脂复合制备的复合保温材料既具有树脂的低导热系数、又具有膨胀蛭石的高保温高阻燃特性。
此外,也可以石膏、水泥、地质聚合物胶结膨胀蛭石制备蛭石基保温材料。习永广等[101以熟石膏为胶结材料,采用模压成型的制备工艺和湿热养护的养护制度:膨胀蛭石分别由微波膨胀和微波化学膨胀制备。所得膨胀蛭石/石膏保温板的密度、导热系数和抗压强度均随石膏/膨胀蛭石质量比的增加而增大这是由于微波化学膨胀法使蛭石经双氧水充分浸泡后进行微波膨胀,使蛭石更充分膨胀,得到内部气孔更多的膨胀蛭石。故后者密度、抗压强度和导热系数均略低于前者。其主要原理是熟石膏水化后产生的二水石膏形成纤维状或针状晶体相互交织,将膨胀蛭石固结成具有一定强度的石膏膨胀蛭石制品。

膨胀蛭石作为保温节能材料的研究主要关注以下几个方面:胶结材料的选择、制备工艺、固化剂的选择等。蛭石基保温材料的成型工艺主要包括:模压成型、热压成型、发泡成型等。模压成型是利用模具压制出具有一定尺寸和形状的制品,且能经受后续工序的加工而不发生形变。热压成型是指在加热同时加压的条件下,使原料成型并烧结成制品的方法。发泡成型是通过添加发泡剂参与反应,使制品具有多孔结构。不同的制备工艺对膨胀蛭石制品的密度、强度及导热系数有很大的影响。由此可见,不同的胶结材料和制备工艺是制备膨胀蛭石基保温材料的重要因素,此外,膨胀蛭石是松散的颗粒,吸水性强,不容易固化,选择合适的固化剂能加速固化反应的速度也是非常重要的条件。


