摘要：膨胀珍珠岩的吸水率大，严重影响其作为保温材料的保温效果。本文概述了膨胀珍珠岩憎水改性的三类方法（渗透法、浸涂法和拌和法），分别简述了其特点与效果，并展望了其发展方向。

关键词：膨胀珍珠岩；憎水改性

1 概述

膨胀珍珠岩是一种酸性含水火山玻璃熔岩，在瞬间高温下，内部结晶水汽化膨胀，将熔融状态下的矿砂颗粒瞬时膨胀，经冷却后形成的多孔轻质白色颗粒。其绝热保温制品性能优良，广泛应用于建筑、化工、制冷等行业。目前，我国珍珠岩矿砂产销量已居世界首位，其中河南信阳地区大约年产30万吨，占全国生产总量的一半。

由于膨胀珍珠岩本身亲水而且有着巨大的比表面积，这使得其有较强的吸水性和吸湿性。质量吸水率根据膨胀珍珠岩不同的密度可达自身的4～9倍，而水的导热系数比空气大24倍，严重影响保温隔热的效果，限制了其应用条件。因此，研究合适的憎水改性方法，改变膨胀珍珠岩的亲水性已成为当前一项重要的课题。

2 膨胀珍珠岩的憎水改性

膨胀珍珠岩的憎水改性通常是通过一定的方法和手段，在其外表面包覆一层憎水性薄膜，从而阻止水分进入到膨胀珍珠岩的内部空洞。其憎水性质的稳定性与表层包覆薄膜的牢固程度相关。若憎水薄膜与膨胀珍珠岩表层形成了化学键，则此类改性的膨胀珍珠岩憎水性则比较稳定。膨胀珍珠岩的憎水性改性方法有两种:一种是把憎水剂加入到原料中拌合，然后压制或烧成；另一种是对制品进行喷涂、浸渍等表面处理，使其由亲水性变为憎水性。

从憎水处理的工艺上来说，目前制造生产憎水膨胀珍珠岩绝热制品一般有三大类，包括：

⑴渗透法。把普通膨胀珍珠岩制品浸入到一定浓度的憎水剂中进行渗透处理,通过扩散作用使制品内部具有一定的憎水性。渗透法工序多比较复杂，制品表面易于损坏，生产成本较高，并且浸透率不高，容易使制品失去憎水性能。其改进重点应该放在提高效率和浸透率上。马康设计了一系列正交试验用甲基硅酸钠溶液采用渗透法对膨胀珍珠岩进行处理，找到了最佳的处理条件，取得了不错的效果。

⑵浸涂法。往普通膨胀珍珠岩制品表面喷涂一层憎水剂，可采用吹浮喷涂或者边搅拌边喷涂，表面形成一层包覆膜以达到憎水效果，此工艺较为简单有效。

徐亚宏等对这类方法做过一些尝试。例如，他将经过筛选的膨胀珍珠岩微粉在0.01～0.6MPa的气流下经管道以引射方式或负压吸送方式输送入混合筒中并使之成悬浮状态，然后再将憎水剂和粘结剂在0.2～0.6MPa气压下以喷雾状加到混合筒中并与混合筒中悬浮状的膨胀珍珠岩微粉混合均匀，得到的表层含有一层憎水膜的膨胀珍珠岩。其采用的膨胀珍珠岩粒径在0.12～1.2mm之间，用量41%～44%。粘结剂多采用的是硅酸纳溶液或水溶性酚醛树脂溶液；憎水剂多采用羟基含氢硅油，甲基含氢硅油或羟基硅醇钠，用量0.6%。憎水处理完毕后的膨胀珍珠岩经模压制成型后在200～300℃进行烘干得到最终制品。可事先在膨胀珍珠岩中添加长度为20～30mm，重量计0.5%～3%的合成纤维再进行防水处理，以增加制品的抗压抗折强度。由此制得的膨胀珍珠岩密度可低于200kg/m3，导热系数平均小于0.062W/(m·K)，抗折强度大于0.25MPa，憎水率不低于98%，可用温度范围为-78～650℃。经过进一步工艺开发又制备出适用于低温的膨胀珍珠岩制品。在此工艺中将经过预热和高温熔烧等步骤得到的膨胀珍珠岩，采用碱性水溶性硅醇钠或乳化硅油进行憎水处理。按憎水剂与水的重量比为1:10左右进行稀释，然后通过喷雾装置对膨胀珍珠岩进行均布喷涂，而后送入到 230～280℃的管道里进行2～5s的烘干。这种工艺每立方米膨胀珍珠岩消耗3.5kg（水溶性硅醇钠）或2.5kg（乳化硅油）憎水剂，其制品的憎水率达92%以上。

王智宇等用苯丙乳液、聚丙烯酸乳液、聚氨酯或硅烷偶联剂等聚合物改性剂对膨胀珍珠岩进行表面包覆。将膨胀珍珠岩送入转筒中，聚合物改性剂以喷雾形式从转筒另一入口随30～150℃热风送入转筒中，在膨胀珍珠岩表面形成具有一定强度的聚合物膜，并从出料口出料，获得聚合物改性膨胀珍珠岩颗粒。不仅降低了吸水率而且使之具有一定的强度和韧性，降低了运输与使用中的破碎率。

⑶拌和法。将各种原材料按照一定的顺序进行拌和，再经成型、干燥、烧结一次完成。本类方法中有代表性的是裘茂法发明的工艺。其制备憎水膨胀珍珠岩绝热制品的生产工艺过程如下：按工艺要求准备好各个组份，将指定比例的微孔硅酸钙颗粒(0.4～2mm)、膨胀珍珠岩和短纤维置于搅拌筒中进行搅拌，同时将憎水剂、粘结剂和水的混合物以喷雾的形式加入搅拌筒中，充分搅拌，使之与膨胀珍珠岩、微孔硅酸钙颗粒和短纤维混合成均匀的混合料。搅拌完毕后用5～10MPa 压力压制成型，压缩比为散料/成品体积比3:1,之后在90～110℃的烘箱内烘干。其最佳工艺配方为：按重量百分比，膨胀珍珠岩49.8%，微孔硅酸钙颗粒10%，短纤维1.4%，憎水剂6.5%，粘结剂27.7%，水4.6%。其中憎水剂为甲基硅油类憎水剂，粘结剂为泡花碱(又名水玻璃，模数3.1～3.6，密度不小于1.31)。最终制品容重在200Kg/m3，抗压强度≥0.7MPa，抗折强度≥0.6MPa，导热系数0.062（40℃）W/(m·K)，线收缩率≤2%，憎水率≥98%。

另外，郭现龙等还研究了复合憎水剂的掺拌对膨胀珍珠岩的影响，结果表明可以有效地降低膨胀珍珠岩的吸水率，使憎水率达98%且对膨胀珍珠岩板的强度不产生影响。

3 憎水膨胀珍珠岩的应用

⑴建筑保温：膨胀珍珠岩被广泛应用在建筑物的保温上，在欧洲占其用途的50%，在北美占60%，在日本占55%，在我国占到65%。我国膨胀珍珠岩在建材方面的应用可分为四大类：

①憎水膨胀珍珠岩膨胀散料。此类散料可直接用于屋面保温和外墙夹层的填充保温。例如在一些工程中，也可在空斗墙或空心砌块中，填充膨胀珍珠岩粉料，就能达到良好的保温、隔热的效果。

②珍珠岩类保温砂浆。可以用作抹面材料，其具有优良的保温、隔热、吸音、耐火等性能，而且施工上还具有立即使用、硬化快、成本低等优点。

③膨胀珍珠岩板类制品。制备成保温板直接用于建筑的外墙外保温或者内保温系统中。但这类制品强度低、易掉粉、整体性差，需要进一步改进。例如，李国忠发明了一种质轻、高强、保温、防火的玻纤网格布包覆膨胀珍珠岩复合保温板的制作方法，可以在一定程度上解决这些问题。

④珍珠岩块类制品。主要有轻集料小砌块、复合自保温砌块。

另外从经济的角度考虑使用膨胀珍珠岩之类的制品也有比较大的优势。例如，用作墙体材料，比轻质混凝土板便宜17%比普通砖便宜40%；用作屋面材料，比采用松散炉渣作保温层的屋面便宜31%，比矿棉毡保温屋面便宜39.4%，比泥煤板保温屋面便宜48.7%，比泡沫混凝土保温屋面便宜52.8%。

⑵其他应用：工业生产和生活中，憎水膨胀珍珠岩用作保温绝热材料有着良好的效果。例如，太原市第一期集中供热工程全部用此材料进行保温，经过多年试用，保温效果明显，且返修率低。和普通膨胀珍珠岩相比，憎水膨胀珍珠岩在空气分离设备上的应用有着明显的优势，对节约能源的效果非常明显。采用憎水膨胀珍珠岩对设备保冷也取得了一定的效果。另外，憎水型膨胀珍珠岩还能用于敏化乳化炸药，使之具有很好的爆炸性能和贮存稳定性。

4 结语

⑴保温节能减排是经济和社会发展的一项非常重要的内容，憎水膨胀珍珠岩作为一种廉价的保温材料有着非常广阔的前景。

⑵膨胀珍珠岩的憎水改性仍旧需要进一步探索，降低成本提高有效性和牢固性。

⑶今后应该提高珍珠岩的综合利用，生产高附加值产品，扩展应用领域。