CN103214228B - 一种无机防火保温材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无机防火保温材料，其组分及重量份数为：增强纤维0.5-30份；轻骨料40-65份；膨润土2-15份；胶粘剂12-35份；无机凝胶材料5-20份；界面剂2-10份；膨胀聚苯颗粒0-10份；水200-260份。其中膨胀聚苯颗粒在搅拌过程中起到缓冲作用，可避免轻骨料的破碎，界面剂具有增进各原料的相容性和发泡作用，胶粘剂和无机凝胶材料将产生的泡沫保持住，增强纤维使材料具有一定的弹性和良好的机械强度。本发明材料的制备方法简单方便，易于操作和实现工业化生产。本发明材料具有耐高温、保温性能好、容重小的特点，不仅可以作为保温板材和保温浆料使用，还可以作为防火门芯、防火封堵料等无机耐火材料使用。
Description
技术领域
本发明属于防火保温材料及其制备技术领域。具体涉及一种同时具有达到防火等级A级和优异保温性能的材料和制备方法。
背景技术
建筑能耗是我国能源消耗中的重要组成部分，约占全社会总能耗的30%，其中最主要的采暖和空调能耗占到20%，因此，国家非常重视建筑节能材料的发展。聚苯乙烯泡沫（包括XPS和EPS）和硬质聚氨酯泡沫（PU）等有机保温材料具有导热系数低、质轻、耐候性好、成本低廉和易施工上墙等优点，在建筑保温中获得广泛应用。这些材料的使用虽然能达到节能的目的，但同时也带来了新的火灾安全问题。可燃聚苯乙烯泡沫（EPS或XPS）、聚氨酯泡沫（PUR）等有机保温材料大量应用，是央视新址配楼火灾、南通高楼火灾、上海“11.15”火灾和沈阳皇朝万鑫大厦火灾发生和大面积蔓延的罪魁祸首。虽然这些有机材料在建筑中的应用使建筑更加节能、美观，但频繁发生的火灾也给我国建有机材料的使用敲响了警钟。针对目前有机保温材料引发的火灾频发的这一严重情况，2009年9月公安部和住建部联合印发了“民用建筑外保温***及外墙装饰防火暂行规定”的通知，要求高度大于等于50m的建筑，其保温材料的燃烧性能应为A级。有机材料因其自身含有碳氢等元素，存在燃烧热值高等缺陷，无法达到A级防火要求，目前普遍使用的防火A级材料的主要成分仍未无机材料。
珍珠岩保温板材、岩棉板、泡沫水泥板和玻璃纤维棉等无机材料均具有一定的保温性能，常被用作保温材料。以珍珠岩为基础原料的保温浆料和板材，具有防火性能好、保温性能良好、成本低廉和施工方便等优点，符合目前建筑外保温材料必须为A级材料的要求。但是珍珠岩板材导热系数一般在0.06以上，容重在300kg/m3，为达到同样的节能要求，珍珠岩板材的厚度约是有机保温材料厚度的两倍，所用板材重量约为有机保温板材的重量的20-30倍，这给珍珠岩保温板材的实际应用带来诸如上墙施工困难和板材易下坠等很多问题。目前以珍珠岩为基础原料的无机防火保温材料仍存在保温效果差、容重较大、易破碎、机械强度差、握钉力差和施工难度大等问题等缺点。保温材料。岩棉具有保温性和防火等级高等优点，是目前普遍使用的一类A级保温板材，但这类板材也存在生产能耗大、易吸潮、施工难度大、强度极低等缺点，在使用过程中会产生易下坠、表面砂浆易脱落和保温性能下降严重等问题。泡沫水泥具有成本低、易生产加工等优点，防火性能为A级，可用作建筑室内填充墙，近年来也被用作保温材料使用，但其属于脆性材料，施工难度大并且耐候性差。因此，目前无机保温板材在建筑保温上应用时均存在一些难以克服的弊病，急需研发一种能解决上述问题的防火性能为A级无机防火保温材料。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术存在的问题，提供一种无机防火保温材料，具有防火、耐高温、保温性能好、容重小的特点。与此同时，本发明还提供了两种制备上述无机防火保温材料的方法。
为了解决上述技术问题，本发明一种无机防火保温材料予以实现的技术方案是：该材料的组分及重量份数为：增强纤维0.5-30份；轻骨料40-65份；膨润土2-15份；胶粘剂12-35份；无机凝胶材料5-20份；界面剂2-10份；膨胀聚苯颗粒0-10份；水200-260份。
进一步讲：
所述增强纤维为玻璃纤维、硅酸铝纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、木纤维、竹纤维和麻纤维中的一种；优选木纤维和麻纤维。
所述轻骨料为膨胀珍珠岩、憎水珍珠岩、闭孔珍珠岩、玻化微珠和膨胀蛭石中的一种或多种；优选憎水珍珠岩和玻化微珠。
所述粘胶剂为聚乙烯醇和硅酸钠中的一种，或所述粘胶剂由具有下述重量份数的组分构成：石棉绒15-30份；聚乙烯醇10-30份；硅酸钠10-30份；水100份；优选本发明中提供的多组分配方。
所述无机凝胶材料为水泥、石灰、石膏中的一种或多种。
所述界面剂为顺丁烯二酸酯磺酸盐、丁二酸酯磺酸盐、木质素磺酸盐和十二烷基磺酸钠中的一种；优选木质素磺酸盐。
所述膨胀聚苯颗粒为普通膨胀聚苯颗粒或回收粉碎后的聚苯颗粒，优选防火级别B1级阻燃型膨胀聚苯颗粒。
本发明无机防火保温材料的一种制备方法，其步骤如下：将0.5-30份的增强纤维维、2-10份界面剂、2-15份膨润土、12-35份胶粘剂、0-10份膨胀聚苯颗粒和40-65份轻骨料在搅拌器中搅拌10-15分钟至混合均匀，将混合物装入密封塑料袋中待用；取56.5-165份上述混合物，并在搅拌的过程中加入到200-260份水中，继续搅拌1-2小时；加入无机凝胶材料5-20份，搅拌10-20分钟，即得无机防火保温材料；上述各步骤均在常温、常压下进行，搅拌速度均为60～120r/m，各步骤中涉及到的搅拌均在容积为200～2000L的搅拌器中进行。该制备方法得到的材料可直接作为防火保温浆料涂抹在建筑外墙。
本发明无机防火保温材料的另一种制备方法，其步骤如下：将0.5-30份的增强纤维加入到混有2-10份界面剂的100份水中，搅拌24小时；加入50-110份水，搅拌10-30分钟至纤维均匀分散到水溶液中；加入2-15膨润土和5-20份无机凝胶材料，搅拌10-20分钟至膨润土和无机凝胶材料分散均匀至浆料呈粘稠状；加入用50份水分散的12-35份胶粘剂，搅拌10-30分钟；依次加入0-10份膨胀聚苯颗粒和40-65份轻骨料，搅拌10-20分钟，导入模具制备成无机防火保温材料板材；上述各步骤均在常温、常压下进行，搅拌速度均为60～120r/m，各步骤中涉及到的搅拌均在容积为200～2000L的搅拌器中进行。通过该制备方法可以得到一定形状的防火保温板材。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）由于本发明提供的无机保温材料中添加的聚苯膨胀颗粒在搅拌过程中的缓冲作用，可避免珍珠岩在搅拌过程中的破碎，保持其良好的保温性能。
（2）由于本发明提供的无机保温材料中添加的界面剂具有增进各原料的相容性和发泡作用，使产生的泡沫能均匀分布在浆料中。同时，胶粘剂和无机凝胶材料将产生的泡沫保持住，使最终制得的无机保温材料中具有均匀的泡沫孔洞，具有良好的保温性能。
（3）由于本发明提供的无机保温材料中独有泡沫孔洞结构和其中添加的增强纤维，使其具有一定的弹性和良好的机械强度。
（4）本发明提供的无机防火保温材料不仅可以作为保温板材和保温浆料使用，还可以作为防火门芯、防火封堵料等无机耐火材料使用。
（5）本发明所提供的制备方法成熟，简单方便，易于操作和实现工业化生产。
具体实施方式
本发明无机防火保温材料的组成是在传统珍珠岩配方中加入了一定量的增强纤维、无机凝胶材料和胶粘剂，在搅拌前加入一定量的界面剂，在加入轻骨料前加入一定量膨胀聚苯颗粒。
本发明无机防火保温材料的组分及各组分和重量份数为：增强纤维0.5-30份；轻骨料40-65份；膨润土2-15份；胶粘剂12-35份；无机凝胶材料5-20份；界面剂2-10份；膨胀聚苯颗粒0-10份；水200-260份。
所述增强纤维为玻璃纤维、硅酸铝纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、木纤维、竹纤维和麻纤维中的一种；优选木纤维和麻纤维。
所述轻骨料为膨胀珍珠岩、憎水珍珠岩、闭孔珍珠岩、玻化微珠和膨胀蛭石中的一种或多种；优选憎水珍珠岩和玻化微珠。
所述粘胶剂为聚乙烯醇和硅酸钠中的一种，或所述粘胶剂由具有下述重量份数的组分构成：石棉绒15-30份；聚乙烯醇10-30份；硅酸钠10-30份；水100份；优选本发明中
提供的多组分配方。
所述无机凝胶材料为水泥、石灰、石膏中的一种或多种。
所述界面剂为顺丁烯二酸酯磺酸盐、丁二酸酯磺酸盐、木质素磺酸盐和十二烷基磺酸钠中的一种；优选木质素磺酸盐。
所述膨胀聚苯颗粒为普通膨胀聚苯颗粒或回收粉碎后的聚苯颗粒，优选防火级别B1级阻燃型膨胀聚苯颗粒。
下面给出实施例，以对本发明进行具体的详细描述，提供实施例是为了理解的方便，绝不是限制本发明。
实施例1-20所制备的材料组分及主要性能参数见下表1，为了方便描述，在表1中，未明确标注粘胶剂配方的则为本发明中提供的多组分配方的粘胶剂。
表1.实施例材料的配置及主要性能参数
表1中，实施例1-15，18-20所用粘胶剂为本发明中提供的多组分配方形成的粘胶剂，其中，实施例1-15中粘胶剂的组分及重量份数为：15份石棉绒，30份聚乙烯醇，10份硅酸钠和100份水；实施例18中所用粘胶剂的组分及重量份数为：30份石棉绒，30份聚乙烯醇，10份硅酸钠和100份水；实施例19中所用粘胶剂的组分及重量份数为：20份石棉绒，10份聚乙烯醇，10份硅酸钠和100份水；实施例20中所用粘胶剂的组分及重量份数为：20份石棉绒，10份聚乙烯醇，30份硅酸钠和100份水。
根据生产工艺和材料形态的不同，本发明中分别提供了无机防火保温材料浆料和板材的两种不同的制备方法。
制备浆料的步骤如下：将0.5-30份的增强纤维维、2-10份界面剂、2-15份膨润土、12-35份胶粘剂、0-10份膨胀聚苯颗粒和40-65份轻骨料在搅拌器中搅拌10-15分钟至混合均匀，将混合物装入密封塑料袋中待用；取56.5-165份上述混合物，并在搅拌的过程中加入到200-260份水中，继续搅拌1-2小时；加入无机凝胶材料5-20份，搅拌10-20分钟，即得无机防火保温材料的浆料；上述步骤均在常温、常压下进行，搅拌速度均为60～120r/m，各步骤中涉及到的搅拌均在容积为200～2000L的搅拌器中进行。此浆料可作为保温砂浆涂抹在建筑外墙。具体实施过程中，可以按照上述表1中提供的组分及重量份数来制备。
制备板材的步骤如下：
步骤一：将0.5-30份的增强纤维加入到混有2-10份界面剂的100份水中，搅拌24小时；
步骤二：加入50-110份水，搅拌10-30分钟至纤维均匀分散到水溶液中；
步骤三：加入2-15膨润土和5-20份无机凝胶材料，搅拌10-20分钟至膨润土和无机凝胶材料分散均匀至浆料呈粘稠状；
步骤四：加入用50份水分散的12-35份胶粘剂，搅拌10-30分钟；
步骤五：依次加入0-10份膨胀聚苯颗粒和40-65份轻骨料，搅拌10-20分钟，导入模具制备成板材，干燥后即得无机防火保温板材；
上述各步骤均在常温、常压下进行，搅拌速度均为60～120r/m，各步骤中涉及到的搅拌均在容积为200～2000L的搅拌器中进行。
通过该制备方法可以得到一定形状的防火保温板材。
可以按照上述表1中所提供的各实施例的组分及重量份数配制，表1中还示出的各实施例所制备板材的基本性能，表1中所列举的各实施例的制备过程中所用到的搅拌器的容积为350L，步骤二至步骤五中所涉及到的搅拌时间均为10分钟。
以上所述，仅是本发明的部分实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，该领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，凡是依据本发明的技术方案对上述实施例作的任何简单的、非本质的改进和调整，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种无机防火保温材料，其组分及重量份数为：
所述粘胶剂由具有下述重量份数的组分构成：
所述界面剂为顺丁烯二酸酯磺酸盐、丁二酸酯磺酸盐、木质素磺酸盐和十二烷基磺酸钠中的一种。
2.根据权利要求1所述无机防火保温材料，其特征在于，所述增强纤维为玻璃纤维、硅酸铝纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、木纤维、竹纤维和麻纤维中的一种。
3.根据权利要求1所述无机防火保温材料，其特征在于，所述轻骨料为膨胀珍珠岩、憎水珍珠岩、闭孔珍珠岩、玻化微珠和膨胀蛭石中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述无机防火保温材料，其特征在于，所述无机凝胶材料为水泥、石灰、石膏中的一种或多种。
5.一种如权利要求1所述无机防火保温材料的制备方法，其步骤如下：
将0.5-30份的增强纤维、2-10份界面剂、2-15份膨润土、12-35份胶粘剂、0-10份膨胀聚苯颗粒和40-65份轻骨料在搅拌器中搅拌10-15分钟至混合均匀，将混合物装入密封塑料袋中待用；
取56.5-165份上述混合物，并在搅拌的过程中加入到200-260份水中，继续搅拌1-2小时；
加入无机凝胶材料5-20份，搅拌10-20分钟，即得无机防火保温材料；
上述各步骤均在常温、常压下进行，搅拌速度均为60～120r/m，各步骤中涉及到的搅 拌均在容积为200～2000L的搅拌器中进行。
6.一种如权利要求1所述无机防火保温材料的制备方法，其步骤如下：
将0.5-30份的增强纤维加入到混有2-10份界面剂的100份水中，搅拌24小时；
加入50-110份水，搅拌10-30分钟至纤维均匀分散到水溶液中；
加入2-15膨润土和5-20份无机凝胶材料，搅拌10-20分钟至膨润土和无机凝胶材料分散均匀至浆料呈粘稠状；
加入用50份水分散的12-35份胶粘剂，搅拌10-30分钟；
依次加入0-10份膨胀聚苯颗粒和40-65份轻骨料，搅拌10-20分钟，导入模具制备成无机防火保温材料板材；
上述各步骤均在常温、常压下进行，搅拌速度均为60～120r/m，各步骤中涉及到的搅拌均在容积为200～2000L的搅拌器中进行。
7.根据权利要求5或6所述无机防火保温材料的制备方法，其特征在于，所述增强纤维为玻璃纤维、硅酸铝纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、木纤维、竹纤维和麻纤维中的一种。
8.根据权利要求5或6所述无机防火保温材料的制备方法，其特征在于，所述轻骨料为膨胀珍珠岩、憎水珍珠岩、闭孔珍珠岩、玻化微珠和膨胀蛭石中的一种或多种。
9.根据权利要求5或6所述无机防火保温材料的制备方法，其特征在于，所述无机凝胶材料为水泥、石灰、石膏中的一种或多种。
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