CN103804012A - 一种防火保温材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防火保温材料及其制备方法和应用。所述防火保温材料中包括将含硅铝质粉状工业废料与强碱按照一定的配比进行化学反应形成的网状结构的硅铝氧化学键，其中，所述含硅铝质粉状工业废料的重量份数为100份，所述强碱的重量份数为2~10份，发泡剂的重量份数为0.1~10份。本发明的防火保温材料具有重量轻、导热系数小等特点，同时具有优异的防火性能和抗压性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种防火保温材料及其制备方法。
背景技术
随着人们环保、节能意识的提高以及国家政策的规定，各行各业都在环保、节能方面加大研发力度，以更好地保护人类生活的环境。在建筑材料领域，建筑节能也是一个重要的发展方向，其中，保温材料的研发是其重要的分支。为满足人们对室内环境舒适度提高的需求，同时实现环保、节能的目的，出现了多种含有相应工业废料的保温材料。
常规的保温材料中，为结合各种原料并使其具有一定的强度，水泥是起到粘结性能以及提供强度的主要组分。因水泥制备过程中耗能高、减小对环境污染所需费用大，因此用其他粘结材料替代水泥以尽可能小的实现环境友好是非常好的方式。
粉煤灰是燃煤电场排出的固体废弃物，目前，其仍是排放量较大的工业废渣之一，如果将其利用，可以大大减少其堆放占地污染。粉煤灰具有潜在的水硬性，若将其利用替换水泥来达到所需的粘结性能等，则除了减少其自身的污染外，还能少用高耗能、污染大的水泥，实现环境友好，因此，粉煤灰的利用是保温材料领域中研究积极开展的方向。
中国发明专利申请CN101575880A公开了一种聚苯板薄抹灰外墙外保温***，包括墙体结构层，在墙体结构层之外依次有保温层、抗裂防护层及饰面层，其中，保温层由粘结胶浆、阻燃型膨胀聚苯板组成，抗裂防护层由抗裂砂浆和玻璃纤维耐碱网格布组成，饰面层为外墙柔性腻子。在该发明专利申请中，粘结胶浆使用了2-6wt%的粉煤灰。然而，在该发明专利申请中，粉煤灰的用量较小，因而消化工业废料的能力有限。而且，其采用的保温材料为有机保温材料，相应的防火效果较差。
中国发明专利ZL02137686.7公开了一种防火保温材料，该材料包括低钙粉煤灰、高岭土、氢氧化钙、氢氧化镁、玻璃纤维和膨胀珍珠岩。本发明中，通过将氢氧化钙和高岭土混合后形成具有水硬性胶凝性能的粘结剂，从而起到粘结作用，但该材料的保温性能和抗压性能较差。
因而，本发明在克服上述问题的基础上还考虑了此类材料在环保节能、防火、强度及重量、成本之间实现平衡。
发明内容
本发明的目的是提供一种防火保温材料及其制备方法，通过将含硅铝质粉状工业废料与强碱按照一定的配比进行化学反应，从而形成稳定的网状结构的硅铝氧化学键，提高了防火保温材料的保温性能、耐高温性能和抗压性能。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种防火保温材料，所述防火保温材料中包括将含硅铝质粉状工业废料与强碱按照一定的配比进行化学反应形成的网状结构的硅铝氧化学键，其中，所述含硅铝质粉状工业废料的重量份数为100份，所述强碱的重量份数为2~10份，发泡剂的重量份数为0.1~10份。
上述材料中，含硅铝质粉状工业废料可以选自粉煤灰、炉灰、粘土、高岭土、矿渣和赤泥中的一种或多种；强碱可以选自氨基化合物、碱金属氢化物和氢氧化物中的一种或多种或选自工业废碱含有上述强碱成分；发泡剂可以选自于铝粉、镁粉、锌粉、钡粉、电石、氯化铵、碳酸氢氨、双氧水、表面活性剂和碳酸氢钠中的一种或多种。
优选地，所述强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
进一步地，所述防火保温材料还可以包括10~50重量份的水玻璃和/或10~50重量份的水泥。其中，所述水泥优选地为硅酸盐水泥。
进一步地，可根据实际需求，在上述防火保温材料中还可加入强度激活剂、复合隔热骨料、憎水剂、增稠剂、发泡稳定剂和/或高效减水剂。
进一步地，所述防火保温材料还可以包括纤维、纤维格布和/或金属网。
本发明的第二方面提供了一种制备上述防火保温材料的方法，包括：
1）在包括100重量份含硅铝质粉状工业废料和2~10重量份强碱的原料中加入10~200重量份的水，进行混合搅拌，以便含硅铝质粉状工业废料与强碱进行化学反应形成网状结构的硅铝氧化学键；
2）加入0.1~10重量份发泡剂进行搅拌，而后将混合物倒入模具；
3）进行养护、脱模。
优选地，所述含硅铝质粉状工业废料是经粉磨或筛选处理过的细粉状含硅铝质粉状工业废料。另外，上述方法中步骤（2）优选地在20~50℃条件下进行；上述方法中步骤（3）优选地在20~100℃条件下进行。
本发明的第三方面提供了一种建筑外墙用防火保温板，其中，所述防火保温板中的一层或多层采用上述防火保温材料制得。
本发明的第四方面提供了一种防火保温门，其中，所述防火保温门中内层和/或外层的一层或多层采用上述防火保温材料制得。
具体实施方式
通过以下实施例进一步详细解释本发明，但以下描述仅用于使本发明所属技术领域的普通技术人员能够更加清楚地理解本发明的原理和精髓，并不意味着对本发明进行任何形式的限制。除了特别说明之外，标示的百分数和份数均为重量百分数和重量份数。
实施例1：
在室温下，将500g粉煤灰，30g氢氧化钠，200g水玻璃，70g水以及10g PP纤维搅拌均匀为浆体，加入20g的过氧化氢（浓度为30%）后快速搅拌5分钟，而后，将浆体状混合物倒入模具，在60℃的条件下养护24小时，脱模，得到最终的防火保温材料。将样品切割成40mm×40mm×40mm的样块，测定其技术性能参数，结果见表1。
实施例2：
在室温下，将450g粉煤灰，50g硅酸盐水泥，27g氢氧化钠，150g水玻璃，水60g，11g PP纤维搅拌均匀为浆体，加入18g的过氧化氢（浓度为30%）后快速搅拌5分钟，将浆体状混合物倒入模具，在55℃的条件下养护24小时，脱模，得到最终的防火保温材料。将样品切割成40mm×40mm×40mm的样块，测定其技术性能参数，结果见表1。
对比实施例:
在室温下，将150g粉煤灰，350g硅酸盐水泥，250g水，11g PP纤维搅拌均匀为浆体，加入18g的过氧化氢（浓度为30%）后快速搅拌5分钟，将浆体状混合物倒入模具，常温养护24小时，脱模，得到最终的防火保温材料。将样品切割成40mm×40mm×40mm的样块，测定其技术性能参数，结果见表1。
表1
| 技术性能参数 | 实施例1 | 实施例2 | 对比实施例 |
| 容重（kg/M3） | 0.3-0.4 | 0.3-0.4 | 0.4-0.5 |
| 抗压强度（Mpa） | 0.29-0.35 | 0.92-1.44 | 0.11-0.12 |
| 燃烧性能 | A级不燃 | A级不燃 | A级不燃 |
| 耐高温（℃） | 1000 | 800 | 600 |
| 导热系数（W/m.k） | 0.046-0.055 | 0.048-0.057 | 0.056-0.062 |
本说明书所用的术语和表述方式仅被用作描述性、而非限制性的术语和表述方式，在使用这些术语和表述方式时无意将已表示和描述的特征或其组成部分的任何等同物排斥在外。
尽管已表示和描述了本发明的几个实施方式，但本发明不被限制为所描述的实施方式。相反，本领域普通技术人员应当意识到在不脱离本发明原则和精神的情况下可对这些实施方式进行任何变通和改进，本发明的保护范围由所附的权利要求及其等同物所确定。
Claims (14)
1.一种防火保温材料，其特征在于：所述防火保温材料中包括将含硅铝质粉状工业废料与强碱按照一定的配比进行化学反应形成的网状结构的硅铝氧化学键，其中，所述含硅铝质粉状工业废料的重量份数为100份，所述强碱的重量份数为2~10份，发泡剂的重量份数为0.1~10份。
2.根据权利要求1所述的材料，其中，所述含硅铝质粉状工业废料选自于粉煤灰、炉灰、粘土、高岭土、矿渣和赤泥中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的材料，其中，所述强碱选自于氨基化合物、碱金属氢化物和氢氧化物中的一种或多种,或选自工业废碱含有上述强碱成分。
4.根据权利要求1所述的材料，其中，所述强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
5.根据权利要求1所述的材料，其中，所述发泡剂选自于铝粉、镁粉、锌粉、钡粉、电石、氯化铵、碳酸氢氨、双氧水、表面活性剂和碳酸氢钠中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的材料，其中，所述防火保温材料还包括10~50重量份的水玻璃和/或10~50重量份的水泥。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的材料，其中，所述防火保温材料进一步包括强度激活剂、复合隔热骨料、憎水剂、增稠剂、发泡稳定剂和/或高效减水剂。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的材料，其中，所述防火保温材料进一步包括纤维、纤维格布和/或金属网。
9.一种制备权利要求1-8任一项所述材料的方法，包括：
1）在包括100重量份含硅铝质粉状工业废料和2~10重量份强碱的原料中加入10~200重量份的水，进行混合搅拌，以便含硅铝质粉状工业废料与强碱进行化学反应形成网状结构的硅铝氧化学键；
2）加入0.1~10重量份发泡剂进行搅拌，而后将混合物倒入模具；
3）进行养护、脱模。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述含硅铝质粉状工业废料是经粉磨或筛选处理过的细粉状含硅铝质粉状工业废料。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其中，步骤（2）在20~50℃条件下进行。
12.根据权利要求9所述的制备方法，其中，步骤（3）在20~100℃条件下进行。
13.一种建筑外墙用防火保温板，其中，所述防火保温板中的一层或多层用根据权利要求1-8任一项所述材料制得。
14.一种防火保温门，其中，所述防火保温门中内层和/或外层的一层或多层用根据权利要求1-8任一项所述材料制得。
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