一种外墙多功能基材及其制备方法与流程

本发明属于建筑基材领域，尤其涉及以已膨胀微球为保温骨料的外墙多功能基材及其制备方法。

背景技术：

随着外墙保温技术的大力发展和应用，市场上出现了种类繁多的可应用与外墙保温的材料，它们应用场景各异，但在多种重要性能参数上都有着不可调和的矛盾。目前常见的外保温层有：eps/xps保温板，岩棉板，无机保温砂浆和玻化微珠保温材料等。这些保温材料各有特点，但同时也存在诸多问题。

常见的几种保温层都有明显的缺点：

1.eps/xps保温板：优点在于，优异的保温隔热性，耐水性和抗冲击性。缺点在于，本身强度较小，承重能力差；且阻燃性能较差，在燃烧时会释放大量有毒气体；在施工中，对墙体平整度要求很高；施工工序繁琐，需要用粘结剂粘结，再用网格布加固，再加上锚固件等；材料本身易老化收缩，导致出现拼接裂缝，在高楼层上常会出现因风压导致大面积脱落等现象。

2.岩棉板：优点在于，导热系数非常小；化学稳定性强；而且是a级防火材料。缺点在于，岩棉保温板本身较为疏松，吸水量大，因此多余的水分会很容易堆积在岩棉板的内部，经过长时间的积累，会增加保温层的承受的重量，因而导致保温层脱落，返修率也很高；岩棉保温板的工序非常的复杂，而且工期还很长；和外保温系统中的各种材料很难配套、相容，日后容易出现质量问题；系统非常容易产生开裂、渗漏甚至脱落等质量问题，难于做到与建筑物同寿命。

3.无机保温砂浆：优点在于，防火阻燃；使用寿命长；工程成本较低。缺点在于，保温效果较有机保温材料差；隔音效果一般；柔韧性较差；产品保温材料在搅拌过程中非常容易破碎，影响保温效果和产品质量稳定性。此外，随着保温技术的不断升级，出现了一些根据保温砂浆产品改良的保温腻子，目前保温腻子大多使用空心玻璃微珠、玻化微珠等作为保温骨料，但同样存在着各种问题，如材质疏松；所添加材料并不环保；不耐剪切；在高速搅拌下易碎，无法满足工程中需要使用机喷的要求。

申请号为201110411371.5的专利公开了一种弹性氟碳隔热涂料及其制备方法、使用方法，采用了空心玻璃微珠和空心高分子聚合物，但是其采用氟树脂有机物作为基材，且占最大组份比例，即：55-65。此类有机物基材在实际装修使用过程中会释放大量对人体有毒有害的芳香族化合物，难以满足市场在环保性能上日益增长的需求，建筑使用后需要经过长时间等待才能使用，大大增加了装修工期和时间成本；在耐火性能方面，虽然氟碳漆在分解温度以下是安全无毒的，但是一旦发生火灾，就会释放出剧毒的光气和氟烯烃等多种有害气体；并且该种隔热涂料由于大量应用机物组分，成本高昂，在许多需要控制成本的场景中完全无法应用。

申请号为201810165769的专利公开了一种内墙保温隔音腻子膏及其制备方法，采用了纳米级空心微珠和微米级中空可膨胀弹性微珠，并采用了岩棉，成分中含有合成树脂乳液。该技术方案具有明显的缺陷，首先，这些材料本身价格昂贵，很难实现实际生产应用；又如背景技术部分前述，岩棉易吸收过多水分从而容易长时积累导致保温层的比重增加，由于岩棉脱落导致的事故比较常见，考虑到其配方中还用到合成树脂乳液及膨润土浆作为胶凝材料，这两种材料都为亲水材料，决定了成品的耐水性较差，耐水后粘结强度低，更进一步加剧了其使用上的危险性；另外，该现有技术提供的是膏状腻子，在施工中难于一次施工较厚，如要达到保温效果，需要多道施工，增加施工成本和时间成本；并且其中所采用的合成树脂乳液同样会造成甲醛释放，无法满足当下对环保性能的要求。

水泥作为一种无机胶凝剂，耐水、耐火、强度高，具备优异的阻燃性、环保性，并且成本低廉。但现有技术的水泥基产品依然存在诸多问题，基于水泥自身特性，常规的水泥基产品比重过大，且无法单独起到有效的保温隔热、隔音的效果，可见组分单一的水泥无法作为外墙的保温基材使用，同时也不是轻质产品。

现有技术的外墙保温建筑基材各有缺陷，并且在使用安全性、隔音性能、耐水性能、耐火性能、保温隔热性能、涂布率、达到符合要求强度下的比重这几个方面有着不可调和的矛盾。

有鉴于此，设计一种有较高的涂布率，同时具备保温隔热效果好，耐高剪切，轻质，找平，耐水，耐火，隔音和环保特点的外墙多功能基材，是本领域技术人员有待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本发明提供一种外墙多功能基材。

本发明的外墙多功能基材具体通过以下方式实现。

一种外墙多功能基材，包括以下基本组分：包含水泥组分的无机胶凝材料、填料、已膨胀微球。

更进一步地，还包括助剂。

更进一步地，还包括纤维，用于增加外墙多功能基材的抗开裂性和柔韧性。

更进一步地，所述已膨胀微球为中空结构。

更进一步地，所述已膨胀微球为热塑性高分子聚合物微球。

更进一步地，所述已膨胀微球的粒径小于300微米。

更进一步地，所述助剂为保水剂、胶粉、憎水剂、缓凝剂、减水剂、早强剂、活性偏高岭土中的一种或多种。

更进一步地，所述胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶(vac/e)、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉(e/vc/vl)、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉(vac/e/veova)、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉(vac/veova)、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉(a/s)、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉中的一种或多种，用于增加外墙多功能基材的柔韧性、粘结强度。

更进一步地，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚(hpmc)、甲基纤维素(mc)、羟乙基纤维素(hec)、羟丙基纤维素(hpc)、羧甲基纤维素(cmc)、羟乙基甲基纤维素醚(hemc)，以及上述的改性产品中的一种或多种，用于使外墙多功能基材加水搅拌后在罐内的开放时间增长，无机胶凝材料得到了充分水化反应，提升了粘结强度及抗压强度，上墙后干燥速度变慢，使得施工性更佳。

更进一步地，所述缓凝剂为柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾类缓凝剂中的一种或多种，用于减缓外墙多功能基材加水搅拌后的干燥速度，增加开放时间，延长施工时间。

更进一步地，所述早强剂为甲酸钙、碳酸锂中的一种或两种，用于提升外墙多功能基材上墙后早期粘结强度及抗压抗折强度。

更进一步地，所述减水剂为高性能聚羧酸减水剂、干酪素、木质素系减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺甲醛缩合物中的一种或多种，用于使外墙多功能基材加水拌和过程中的用水量更大程度的减少，可以有效提高产品粘结强度、抗压抗折强度。

更进一步地，所述活性偏高岭土为无水硅酸铝(al2o3·2sio2，简称as2)高强高性能高矿物掺合料，用于参与水化反应，增加了外墙多功能基材加水搅拌后的粘结强度和抗压抗折强度。

更进一步地，所述憎水剂为有机硅憎水胶粉或硅烷基添加剂中的一种或多种，用于减少外墙多功能基材上墙后的吸水量，改善体系的耐水性。

更进一步地，所述纤维为木质纤维、pp纤维、岩棉纤维、玻璃纤维、金属纤维、碳纤维、陶瓷纤维中的一种或多种。

更进一步地，所述无机胶凝材料为水泥。

更进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥的一种或多种。

更进一步地，所述填料为重钙粉、轻钙粉、石英砂、玻化微珠中的一种或多种。

更进一步地，包括以下组分及质量比：无机胶凝材料：15～55；填料：37.2～75.25；已膨胀微球：0.1～5；保水剂：0～1；胶粉：0～8；憎水剂：0～0.2；缓凝剂：0～1；减水剂：0～0.4；早强剂：0～1；活性偏高岭土：0～5；纤维：0～2。

更进一步地，包括以下组分及质量比：水泥：15～55；重钙：27.2～70.25；石英砂：0～5；玻化微珠：0～10；已膨胀微球：0.1～5；保水剂：0～1；胶粉：0～8；憎水剂：0～0.2；缓凝剂：0～1；减水剂：0～0.4；早强剂：0～1；活性偏高岭土：0～5；木质纤维：0～1；pp纤维：0～1。

一种制造外墙多功能基材的方法，包括以下步骤：

1.将组份比例为15～55的无机胶凝材料投入开启的混合机；

2.将组份比例如下的助剂投加到混合机：保水剂：0～1；胶粉：0～8；憎水剂：0～0.2；缓凝剂：0～1；减水剂：0～0.4；早强剂：0～1；活性偏高岭土：0～5；纤维：0～2；

3.将组份比例为0.1～5的已膨胀微球投加到混合机；

4.将组份比例为37.2～75.25的填料投加到混合机；

5.搅拌充分后得到外墙多功能基材。

本发明的外墙多功能基材采用了水泥作为基材，作为一种高强度的无机胶凝材料，不仅与传统的有机材料相比之下具备非常优良的耐火和环保性能，同时与许多无机胶凝材料相比，强度更高，耐水性更佳；同时，水泥的开放时间更长，且涂布率高，在工程应用方面有着天然的优势，极大降低了施工成本；在轻量化问题的解决上，考虑到单一组分的水泥比重过大，本发明采用密度仅有20-40kg/m³的已膨胀微球作为保温骨料，且微球体积占内墙多功能基材体积的30％-70％，因而避免了传统水泥材料比重过大的缺点，使得本发明的外墙多功能基材具备了轻量化的优势；保温性能方面，本发明的保温骨料已膨胀微球是具有中空结构的热塑性高分子聚合物微球，通过在材料中大量添加导热系数与空气接近的所述已膨胀微球，实现了优异的保温性能；隔音性能方面，已膨胀微球的回弹性壳体能有效减弱声音的传播，以达到隔音减震的效果，同时为外墙多功能基材提供了耐剪切性能，本发明中可加入的纤维也具有吸音减震的效果；回弹性能方面，已膨胀微球的回弹性壳体使得本发明的材料在某些场景，例如身体部位不小心撞向墙体时，能够起到很好的保护回弹作用，并且在高速搅拌下，能确保保温骨料壳体不被破坏；涂布率方面，由于微球体积占材料体积的30％-70％，材料整体的涂布率也得到了显著提高；找平抗裂性能方面，已膨胀微球粒径仅有几十微米，其与填料能够更好的达到最优级配，从而达到找平抗裂的效果；

可见，通过将已膨胀微球应用在水泥基外墙基材中，本发明在极大降低了产品比重的同时，达到了传统保温砂浆无法达到的低导热系数、隔音、抗裂等性能。同时，该产品保留了水泥基材料强度高，耐水，耐火，开放时间长的优势。

同时，本发明的外墙多功能基材满足了政府和大众日益要求的环保性能，尤其实现甲醛0排放。并且水泥的原料成本低廉，用作本发明的基材极大地降低了总的制造成本，使产品在具备优异性能的同时，具备突出的经济性。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

第一、本发明有较高的涂布率，并且在高速搅拌下，弹性保温骨料不会被破坏，因而易于使用，不会增加不必要的施工成本；

第二、本发明具备耐高剪切性能的同时通过采用大量的已膨胀微球保持了非常低的比重，是一种高强度的轻质材料；

第三、本发明同时保温隔热效果好，且具备优良耐水和耐火性能；

第四、本发明采用无机胶凝材料作为基材，与传统的有机材料相比，满足了政府和大众日益提高的环保性能要求，尤其实现甲醛0排放；

第五、本发明能够有效减弱声音的传播，具备优良的隔音减震的效果；

第六、本发明具有优良的找平抗裂的效果；

第七、本发明回弹性能好，能够在意外撞击时，有效保护人体；

第八、本发明大量采用无机材料，其总的生产成本低廉，用作本发明的基材极大地降低了总的制造成本。

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施例。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。

以下实施例中，标准粘结强度采用上海益环仪器科技有限公司，yhs-229wj-20kn型万能试验机进行测试，导热系数采用gb10294中的平板法检测，柔韧性采用天津聖鑫达实验室设备有限公司的qtb型腻子柔韧性测定仪测定、qkl-ⅱ型初期干燥抗开裂试验仪。

实施例中的外墙多功能基材的制备方法如下：

1.开启干粉混合机；

2.先将称量好的无机胶凝材料投加到混合机中；

3.再将所有的助剂(保水剂、胶粉、缓凝剂、憎水剂、减水剂、活性偏高岭土、纤维)称量好投加到混合机中；

4.将称量好的保温材料已膨胀微球投加到混合机中；

5.最后将称量好的填料加入到混合机中搅拌30min；

6.取样检测；

7.样品干粉状态和加水搅拌后状态跟标样相同即完成生产，放料包装。

将实施案例1-9和对比产品(市售保温砂浆)在完全相同的条件下做对比试验，检测其基本性能，包括：施工性、打磨性、导热系数、燃烧等级、粘结强度、柔韧性、耐水性、耐碱性、隔音指数、比重、吸水量。

实施例一

1.不添加保水剂，材料加水搅拌后在桶内的开放时间较短，上墙后表干较快，且材料偏散，施工性较差，但测试性能可以满足gb要求；

2.水泥添加量较低，体系中无机胶凝材料较少，粘结强度偏低，抗压抗折强度也偏低；

3.增加胶粉用量，大大增加了产品的柔韧性、粘结强度，但是同时带来了增加产品吸水量的后果。

4.不添加早强剂，产品早期强度上升较慢，但是7天养护期后粘结强度和抗压抗折强度仍能达到100％。

实施例二

1.保水剂添加量较大，产品粘度较大，施工过程中粘刀较厉害；产品开放时间较长，需延长养护时间方可进行下道工序，延长了工期；

2.保水剂添加量较大，产品保水性非常好，体系中水泥得到了充分水化反应，粘结强度及抗压强度得到了较好的提升；

3.保水剂添加量较大，产品粘度较大，对保温材料的包裹性、粘附性更高，更容易粘结在基层上；

4.未添加胶粉(可再分散乳胶粉)，产品的粘结强度有所下降，但仍可以满足≥0.2mpa的要求。

实施例三

1.水泥添加量较大，增加了产品的粘结强度、抗压抗折强度、提高了产品的耐水性能，但同时增加了产品的导热系数。

2.早强剂添加量大，产品早期粘结强度、抗压抗折强度可以得到有效提升，但是对后期强度损失比较大。

3.减水剂添加量大，产品拌和过程中的用水量更大程度的减少，可以有效提高产品粘结强度、抗压抗折强度。

实施例四

1.未添加憎水剂，材料的憎水效果较差，产品上墙后吸水量会相对增加；

2.已膨胀微球添加量较大，材料堆积密度大大下降，产品做到真正的轻质；同时大大降低了导热系数，对保温起到了更好的效果；

3.已膨胀微球添加量较大，产品较松散，影响了粘结强度和抗压抗折强度。

实施例五

1.已膨胀微球添加量较低，产品有一定的保温性能，但是导热系数偏高。

2.缓凝剂添加量大，可以有效增加产品在高温条件下的开放时间和可操作时间，但是轻微降低了产品后期粘结强度和抗压抗折强度。

实施例六

1.木质纤维和pp纤维的添加量较大，大大增加了产品的抗开裂性和柔韧性。

实施例七

1.未添加木质纤维和pp纤维，产品抗开裂性、柔韧性没有实施例六那么突出，但仍能满足不开裂要求。

实施例八

1.实施例八中未添加减水剂，材料加水搅拌时，需水量会有所增加，大概多5～10％，产品粘结强度会稍有下降，其他性能不受影响。

2.不添加缓凝剂，在高温天气干燥速度会比较快，影响使用时间，对粘结强度有轻微影响，但是不影响过标准。

实施例九

1.实施例九中添加了活性偏高岭土，参与水化反应，增加了产品的粘结强度和抗压抗折强度。

需要强调的是，各实施例在组分选用及配比上虽然有所不同，在性能方面有所侧重，但是所有配方的材料性能均符合国家标准或地方标准。即gb20473-2006《建筑保温砂浆》、dgtj08-2088-2018《上海保温地标》、dgj32/tj165-2014《建筑反射隔热涂料保温系统-江苏地标》。

综合对比表如下：

实施案例三对应外墙多功能基材子中添加可膨胀微球和pp纤维，减震性能优异，在计权规范化撞击声压为ln，w＝78db的钢筋混凝土楼板上，涂上厚度约2cm厚度的保温腻子粉，对该实验楼板进行撞击声隔检测并与计权规范化撞击声压为ln，w＝78db的基准楼板进行比较，实验数据如下：

上表检测依据为gb/t50121-2005《建筑隔声评价标准》和gb/t19889.8-2006/iso140-8；1997《声学建筑和建筑构件隔声测量第8部分：重质标准楼板覆面层撞击声改善的实验室测量》，综上所述，将已膨胀微球作为轻集料、保温材料的外墙水泥基多功能材料，在不影响其阻燃等级的情况下，标准粘结强度更高，导热系数更低，隔音效果好，柔韧性好，比重更小，吸水量更少，具备轻量化，低导热，高柔韧性，憎水性和隔音减震等优异的性能。

本发明的施工工艺如下：

表面预处理：施工前，确保底层干燥、坚实，无明水。基层强度应大于或接近于外墙多功能基材强度。

吸水性强的基底建议使用界面剂进行封底处理后再涂刮腻子。新抹灰的水泥墙应经充分养护后再批刮腻子；旧墙施工前应清除涂料、油污、空壳、浮灰，且做好抗碱处理，墙体含水率应<14％，且ph＜10时方可施工。泛碱严重的墙体和有明水的墙体不可直接使用，应处理合格后才能使用。

施工：外墙多功能基材可采用钢制批刀、刮板进行施工。外墙多功能基材需和清水拌和均匀使用，通常按质量比在10份粉料中加入4.0～4.5份水份(稠度以适合施工为宜)。采用电动搅拌机搅拌均匀后，再静止5～15min，然后再略微搅拌，效果更佳。通常批刮2道，第一道外墙多功能基材批刮用于找平基层，第二道外墙多功能基材批刮用于压实抹光。两道间隔一般24h。第二道批刮前，应使用玻璃纤维网覆盖以增加结合力。对找平基层外墙多功能基材及玻璃纤维网嵌缝面进行第二次外墙多功能基材覆盖。批刮完成后，视固化程度予以打磨。建议施工3～4天后涂刷各种涂料(实际间隔时间受环境温湿度的影响而不同)。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

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