本发明涉及保温材料制备，具体为一种高强度墙体防火保温材料及其制备方法。
背景技术：
1、膨胀珍珠岩是一种酸性的火山玻璃矿物，广泛存在于火山岩中，是火山爆发后喷发出的高温岩浆在温度急剧冷却的过程中形成的内部多孔的珍珠结构物质，具有疏松、多孔的内部结构，同时具备低密度、低热导率、强吸附性等特性，来源广泛且在地球上具有丰富的储量，在无机保温材料方面具有很大的应用潜力。
2、但是膨胀珍珠岩蜂窝孔状结构导致其具有超强的吸水性能当大量的水被膨胀珍珠岩吸收以后，其孔隙内部的空隙被水分子取代，相当于在其内部增加了众多热桥，使吸收水或水蒸气后的膨胀珍珠岩的热导率将是干燥膨胀珍珠岩热导率数倍，膨胀珍珠岩制品的保温隔热能力由此极大降低，也因此限制了膨胀珍珠岩的推广应用。
3、一些硅酸盐无机物中含有丰富的sio2和al2o3材料，在溶液体系中可以用于制备聚合物凝胶，由此制得的气凝胶也具有较好的交联强度和保温性能，但是其中的si含量和al含量与形成凝胶所需的含量不同，导致制备效率慢，含有硅、铝的低聚体，凝胶强度不高等问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高强度墙体防火保温材料及其制备方法，以解决背景技术中提出的问题。对膨胀珍珠岩进行疏水改性后与si-al气凝胶与upf发泡材料、碳纳米管和复合发泡剂等材料混合，进行高强度墙体防火保温材料的制备。对珍珠岩进行改性，增加珍珠岩的疏水性和表面粗糙度，为其在保温材料体系中提供更多的接触面积，提高其与基体的结合力，从而表现出更好的分散效果。使用使用偏高岭土制备si-al复合物，并使用al盐和正硅酸乙酯分别制备硅铝调节剂，调节复合物中的硅铝比，随后与环氧树脂混合，冷冻干燥后得到si-al气凝胶。利用反应产生的质子作为亲核试剂使得环氧树脂上的环氧基开环，既可以消耗反应产生的质子，促进凝胶的交联，固化后可以增强所得气凝胶的骨架强度，所制得的材料具有阻燃效果好，保温，可浇筑制备的特点。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种高强度墙体防火保温材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、收集膨胀珍珠岩材料，对其进行疏水改性，得到改性珍珠岩，具体操作为：
5、(a1)将1-5ml 20-30％的酸液加入100ml 30％-50％质量浓度的过氧化氢溶液中，得到氧化剂溶液；将膨胀珍珠岩使用去离子水洗涤后，控干水分后自然晾晒至干，随后以1g：20ml的浴比加入氧化剂溶液中，搅拌均匀后升高体系温度至50-80℃，处理30-90分钟后，得到氧化珍珠岩；
6、(a2)将0.585g 0.1mol/l 2-吗啉乙磺酸和0.0876g 0.05mol/l nacl加入30ml氧化珍珠岩体系中，调节体系ph值为5.1，得到2-吗啉乙磺酸缓冲液，备用；
7、(a3)将0.192g edc、0.115g n-羟基琥珀酰亚胺和(0.1-1.0)g盐酸多巴胺溶解在a2步骤中制得的2-吗啉乙磺酸缓冲液中，在室温和惰性气体氛围下充分搅拌24小时，随后加入1-6％甲基硅酸钠溶液，浸泡60分钟后，过滤，使用去离子水洗涤，直至洗涤液ph值为中性，即得改性珍珠岩。
8、上述反应过程中，膨胀珍珠岩表面含有较多的羟基和羧基基团，利用过氧化氢和弱酸溶液，将膨胀珍珠岩表面羟基氧化成羧基，随后使用盐酸多巴胺对氧化膨胀珍珠岩进行改性，利用多巴胺上的氨基与氧化得到的羧基结合形成酰胺键，从而接枝在膨胀珍珠岩表面，并且在体系中具有氧化性的过氧化氢作用下，邻苯二酚基团被氧化，生成醌，由于苯环的疏水特性，增加了膨胀珍珠岩的疏水特性。随后在缓冲液的弱酸环境下，甲基硅酸钠被弱酸分解成甲基硅酸，在膨胀珍珠岩表面形成一层聚硅氧烷膜，使得膨胀珍珠岩具有良好的疏水特性。
9、s2、使用偏高岭土制备si-al复合物，并使用al盐和正硅酸乙酯分别制备硅铝调节剂，调节复合物中的硅铝比，制备得到硅铝预聚体；随后向硅铝预聚体中加入环氧树脂，将体系搅拌均匀后，冷冻干燥，得到si-al气凝胶，具体操作为：
10、(b1)将六水合氯化铝：乙醇：水以摩尔比为1：16：4的比例混合，搅拌均匀后升高体系温度至50℃，并将体系以30rpm速率搅拌2小时，得到铝调节剂；将正硅酸乙酯：水：乙醇：硝酸按摩尔比为1：4：12：0.001的比例混合，搅拌均匀后升高体系温度至50℃，并将体系以30rpm速率搅拌2小时，得到硅调节剂；
11、(b2)将偏高岭土原料加入加入碱催化剂中混合搅拌，搅拌速率为800rpm，搅拌时间为3分钟，随后将b1步骤中制得的硅调节剂和铝调节剂加入体系中并以1000rpm速率搅拌3分钟，得到硅铝预聚体；
12、(b3)随后加入环氧树脂，在室温条件下以300rpm速率搅拌10分钟后，将体系转移至纯乙醇溶液中陈化48小时，随后冷冻干燥，得到si-al气凝胶。
13、上述反应过程中，偏高岭土作为硅铝酸盐溶解在碱性环境下，产生水溶性的alo4和sio4单体，两种单体相互发生缩聚反应逐渐生成多聚体，多聚体中缩聚主链是按照si-o-si-o-al-o-al排列的，通过制备al调节剂和硅调节剂使得体系中sio2和al2o3的摩尔比为2：1，可以得到较为稳定的si-al凝胶体系。选择使用六水合氯化铝作为al调节剂，其溶于水并以离子的方式存在于溶液中与水形成络合物，体系中oh基团相互反应脱去水分子，氧原子以氧桥的方式形成网络状多聚体，但是水解产生了较多的cl-，可以作为亲核试剂使得环氧树脂上的环氧基开环，既可以消耗反应产生的质子，促进凝胶的交联，固化后可以增强所得气凝胶的骨架强度。
14、s3、将si-al气凝胶与upf发泡材料混合，搅拌均匀后加入改性珍珠岩、碳纳米管和复合发泡剂，以1000rpm的速率搅拌3分钟，随后进行浇筑，固化，即得一种高强度墙体防火保温材料。
15、进一步地，b2步骤中，根据偏高领土中sio2和al2o3的含量，使用硅预聚体和铝预聚体调节体系中al和si的摩尔比为2：1。
16、进一步地，b2步骤中，碱催化剂由硅酸钠和氢氧化钠按照95：(10-12.3-15)的质量比混合得到的。
17、进一步地，复合发泡剂由碳酸氢钠、十二烷基硫酸钠、磷酸以0.08：(0.06-0.1)：(0.12-0.14)的质量比混合得到。
18、进一步地，s3步骤中，si-al气凝胶、upf发泡材料、改性珍珠岩、碳纳米管和复合发泡剂的质量比为(0.01-0.1)：1：(0.01-0.1)：(0.01-0.05)：(0.26-0.32)。
19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20、本发明技术方案中，对膨胀珍珠岩进行疏水改性后与si-al气凝胶与upf发泡材料、碳纳米管和复合发泡剂等材料混合，进行高强度墙体防火保温材料的制备。膨胀珍珠岩表面含有较多的羟基和羧基基团，利用过氧化氢和弱酸溶液，将膨胀珍珠岩表面羟基氧化成羧基，随后使用盐酸多巴胺对氧化膨胀珍珠岩进行改性，利用多巴胺上的氨基与氧化得到的羧基结合形成酰胺键，从而接枝在膨胀珍珠岩表面，并且在体系中具有氧化性的过氧化氢作用下，邻苯二酚基团被氧化，生成醌，由于苯环的疏水特性，增加了膨胀珍珠岩的疏水特性。随后在缓冲液的弱酸环境下，甲基硅酸钠被弱酸分解成甲基硅酸，在膨胀珍珠岩表面形成一层聚硅氧烷膜，使得膨胀珍珠岩具有良好的疏水特性。膨胀珍珠岩本身具有不燃性，经过邻苯二酚改性后的膨胀珍珠岩可以在燃烧过程中，抑制燃烧产生的自由基，并且在高温下可以发生热分解，生成炭化层。炭化层是一种不燃的物质，可以阻隔氧气，防止燃烧的蔓延，具有更好的阻燃效果。并且接枝在膨胀珍珠岩表面的邻苯二酚基团可以降低由于酸性物质对珍珠岩表面产生的腐蚀，增加珍珠岩的表面粗糙度，为其在保温材料体系中提供更多的接触面积，提高其与基体的结合力，从而表现出更好的分散效果。
21、使用使用偏高岭土制备si-al复合物，并使用al盐和正硅酸乙酯分别制备硅铝调节剂，调节复合物中的硅铝比，随后与环氧树脂混合，冷冻干燥后得到si-al气凝胶。偏高岭土作为硅铝酸盐溶解在碱性环境下，产生水溶性的alo4和sio4单体，两种单体相互发生缩聚反应逐渐生成多聚体，多聚体中缩聚主链是按照si-o-si-o-al-o-al排列的，通过制备al调节剂和硅调节剂使得体系中sio2和al2o3的摩尔比为2：1，可以得到较为稳定的si-al凝胶体系。选择使用六水合氯化铝作为al调节剂，其溶于水并以离子的方式存在于溶液中与水形成络合物，体系中oh基团相互反应脱去水分子，氧原子以氧桥的方式形成网络状多聚体，但是水解产生了较多的cl-，可以作为亲核试剂使得环氧树脂上的环氧基开环，既可以消耗反应产生的质子，促进凝胶的交联，固化后可以增强所得气凝胶的骨架强度，所制得的材料具有阻燃效果好，保温，可浇筑制备的特点。
1.一种高强度墙体防火保温材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高强度墙体防火保温材料的制备方法，其特征在于，s1步骤中，所述改性珍珠岩具体由以下步骤制得：
3.根据权利要求2所述的一种高强度墙体防火保温材料的制备方法，其特征在于，a3步骤中，盐酸多巴胺和2-吗啉乙磺酸缓冲液的质量体系比为(0.1-1)g：30ml。
4.根据权利要求1所述的一种高强度墙体防火保温材料的制备方法，其特征在于，s2步骤中，si-al气凝胶具体由以下步骤制得：
5.根据权利要求4所述的一种高强度墙体防火保温材料的制备方法，其特征在于，b2步骤中，根据偏高领土中sio2和al2o3的含量，使用硅预聚体和铝预聚体调节体系中al和si的摩尔比为2：1。
6.根据权利要求4所述的一种高强度墙体防火保温材料的制备方法，其特征在于，b2步骤中，催化剂是由硅酸钠和氢氧化钠按照95：(10-12.3-15)的质量比混合得到的。
7.根据权利要求1所述的一种高强度墙体防火保温材料的制备方法，其特征在于，复合发泡剂是由碳酸氢钠、十二烷基硫酸钠、磷酸以0.08：
8.根据权利要求1所述的一种高强度墙体防火保温材料的制备方法，其特征在于，s3步骤中，si-al气凝胶、upf发泡材料、改性珍珠岩、碳纳米管和复合发泡剂的质量比为(0.01-0.1)：1：(0.01-0.1)：(0.01-0.05)：
9.一种高强度墙体防火保温材料，其特征在于，由权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制备得到的。
