CN111892353A - 一种防火阻燃型保温砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种防火阻燃型保温砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防火阻燃型保温砂浆，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥80‑90份、天然砂22‑26份、耐火材料20‑30份、自熄型聚苯乙烯颗粒9‑13份、增强填料4‑6份、醋酸乙烯酯共聚物胶粉1.5‑2份、助剂0.9‑1.2份、自来水160‑180份；本发明还公开了该保温砂浆的制备方法。本发明的砂浆中加入了耐火材料，耐火材料为改性的碳化硅颗粒，经过改性后的碳化硅具有更高的致密度、强度和耐火性能，不仅能够作为耐火功能性物质，提高砂浆的防火阻燃性能，而且能够作为硬质填料，提高硬化后砂浆的力学强度；通过增强填料和醋酸乙烯酯共聚物胶粉的辅配，提高砂浆阻燃性能的同时，增强砂浆硬化后的力学强度，得到综合性能高的防火阻燃型保温砂浆。

Description

一种防火阻燃型保温砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑涂料技术领域，具体地，涉及一种防火阻燃型保温砂浆及其制备方法。
背景技术
为了有效防止火灾，明确建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。大多数的有机类保温材料如发泡聚苯板、挤塑聚苯板、发泡酚醛板等在不作防火处理下均不能达到A级燃烧性能。无机类保温材料燃烧性能达到A级(不燃)，无机保温材料，应用于外墙保温是一种新型的节能环保材料。这种无机保温材料隔音、防火、保温、耐酸、耐碱、耐冲击、呼吸性好、轻体绿色材料，其优异的性能，是其他保温材料难于比拟的，优势明显，因此，保温砂浆在建筑上发挥了及其重要的作用。
专利号为CN201510282800.1的中国发明专利公开了一种用于建筑外墙的防火阻燃保温砂浆及其制备方法，该砂浆由下列重量份的原料制备制成：废橡胶粉2-4、玻化微珠35-40、微孔硅酸钙3-5、硼酸锌1-2、普通水泥33-38、硫铝酸钙0.4-0.6、聚丙烯酸钠0.5-1、明矾0.2-0.4、十二烷醇1-2、偏硅酸钠1-1.2、增效剂8-10；所述增效剂由以下重量份的原料制备而成：农作物秸秆45-50、水性聚氨酯20-24、碳化硅3-5、聚丙烯纤维2-3、丙烯酸甲酯7-9、油酸丁酯4-6、氢氧化铝4-5、200目莫来粉7-9、聚乙二醇3-5、环氧大豆油2-3、羟丙基甲基纤维素醚1-2、水20-25；得到的砂浆具有较高的抗裂防火阻燃性。该方法用到大量的玻化微珠，存在重量大、易破碎、吸水率高的缺点，导致砂浆的防水和保温性能降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防火阻燃型保温砂浆及其制备方法，砂浆中加入了耐火材料，替代常规中的玻化微珠，耐火材料为改性的碳化硅颗粒，经过改性后的碳化硅具有更高的致密度、强度和耐火性能，不仅能够作为耐火功能性物质，提高砂浆的防火阻燃性能，而且能够作为硬质填料，提高硬化后砂浆的力学强度；通过增强填料和醋酸乙烯酯共聚物胶粉的辅配，提高砂浆阻燃性能的同时，增强砂浆硬化后的力学强度，得到综合性能高的防火阻燃型保温砂浆，具有极高的应用价值。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种防火阻燃型保温砂浆，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥80-90份、天然砂22-26份、耐火材料20-30份、自熄型聚苯乙烯颗粒9-13份、增强填料4-6份、醋酸乙烯酯共聚物胶粉1.5-2份、助剂0.9-1.2份、自来水160-180份；
该防火阻燃型保温砂浆由如下步骤制成：
第一步、将硅酸盐水泥、天然砂、耐火材料、自熄型聚苯乙烯颗粒和助剂复合干拌3-5mi n后，缓慢加入自来水，搅拌均匀；
第二步、然后依次加入增强填料和醋酸乙烯酯共聚物胶粉，共混6-8mi n，得到砂浆。
进一步地，所述自熄型聚苯乙烯颗粒的粒径为4-5mm。
进一步地，所述助剂包括缓凝剂、增稠剂和引气剂，缓凝剂、增稠剂和引气剂的质量之比为18:17:7；其中的缓凝剂为葡萄糖酸钠和白糖的复合物，葡萄糖酸钠和白糖的质量比为1:4；增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和黄原胶按照质量之比为3:2得到的复配物。
进一步地，所述增强填料为石粉、碳纤维和镁铝碳酸根水滑石的复配物，石粉、碳纤维和镁铝碳酸根水滑石的质量之比为10:4-5:5-6；石粉粒径小于0.075mm。
进一步地，所述耐火材料由如下方法制备：
S1、将氧化镁、氧化铝和二氧化硅按照质量比1:1:1混合球磨60-70min，粉料置于电炉中在1500℃保温2h进行熔制，熔制完成后在水中淬火，再进行球磨，制成粉料后过250目筛，得到玻粉；
S2、将150目SiC颗粒和玻粉按照质量比9:1混合均匀后压片，片材在110℃干燥4h，再置于电炉中在1430℃进行烧制2h，烧制完成后冷却至1360℃保温2h，然后以6℃/min的温度冷却至室温，球磨过150目筛，得到耐火材料。
一种防火阻燃型保温砂浆的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将硅酸盐水泥、天然砂、耐火材料、自熄型聚苯乙烯颗粒和助剂复合干拌3-5min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀；
第二步、然后依次加入增强填料和醋酸乙烯酯共聚物胶粉，共混6-8min，得到砂浆。
本发明的有益效果：
本发明在砂浆中加入了醋酸乙烯酯共聚物胶粉，该聚合物胶粉能够改善硫硅酸盐水泥砂浆干缩率，醋酸乙烯酯共聚物胶粉中存在有活性基团(羰基)，使得水泥水化所需的用水量减小，提高了水化用水的效率，减少了水份蒸发产生的孔隙；其次，由于醋酸乙烯酯共聚物胶粉在水中分散过程中会产生微小的气泡,气泡将硬化砂浆内部的毛细管堵塞，减小了水份的蒸发，降低了硬化水泥浆的干缩；
本发明在砂浆中加入了增强填料，增强填料为石粉、碳纤维和镁铝碳酸根水滑石的复配物，石粉可以优化硬化后的孔隙结构，且在不影响砂浆吸声性的同时，提高砂浆的强度和抗渗性；镁铝碳酸根水滑石，镁铝碳酸根水滑石是一种层状双金属氢氧化物，能够为砂浆提供阻燃特性；
本发明在砂浆中加入了耐火材料，加入的玻粉作为粘结物，对碳化硅进行烧结，在烧成过程中玻粉熔融形成了液相，很好地包裹了SiC颗粒，填充了气孔，起到了液相烧结的作用，有助于提高耐火材料的致密度和强度，并且能够有效降低SiC颗粒的热膨胀系数，提高耐火材料的耐火性能；将该耐火材料加入至砂浆中，不仅能够作为耐火功能性物质，提高砂浆的防火阻燃性能，而且能够作为硬质填料，提高硬化后砂浆的力学强度；
本发明的砂浆中加入了耐火材料，替代常规中的玻化微珠，耐火材料为改性的碳化硅颗粒，经过改性后的碳化硅具有更高的致密度、强度和耐火性能，不仅能够作为耐火功能性物质，提高砂浆的防火阻燃性能，而且能够作为硬质填料，提高硬化后砂浆的力学强度；通过增强填料和醋酸乙烯酯共聚物胶粉的辅配，提高砂浆阻燃性能的同时，增强砂浆硬化后的力学强度，得到综合性能高的防火阻燃型保温砂浆，具有极高的应用价值。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种防火阻燃型保温砂浆，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥80-90份、天然砂22-26份、耐火材料20-30份、自熄型聚苯乙烯颗粒9-13份、增强填料4-6份、醋酸乙烯酯共聚物胶粉1.5-2份、助剂0.9-1.2份、自来水160-180份；
自熄型聚苯乙烯颗粒的粒径为4-5mm，粒径较大的自熄型聚苯乙烯颗粒的掺入，水泥颗粒可以较好的包裹该颗粒，所以施工性能较好；自熄型聚苯乙烯颗粒具有良好的阻燃防火性能，赋予砂浆良好的阻燃防火性能；
助剂包括缓凝剂、增稠剂和引气剂，缓凝剂、增稠剂和引气剂的质量之比为18:17:7；其中的缓凝剂为葡萄糖酸钠和白糖的复合物，葡萄糖酸钠和白糖的质量比为1:4；白糖相较于葡萄糖酸钠具有更长的缓凝时间，更加明显的强度增强效应，但是在工作性能的保持能力上，葡萄糖酸钠表现出更好的性能因此，缓凝剂选择二者的复合物，能够起到优势互补的作用，确保湿拌浆具有较长的开放时间；增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和黄原胶按照质量之比为3:2得到的复配物，掺入羟丙基甲基纤维素醚对能够提高砂浆的流变性能，但是羟丙基甲基纤维素醚对砂浆的水分保持能力较差，容易造成砂浆的轻微泌水，因此选用黄原胶进行复配，显著提高砂浆的保水性(能使保水率不小于88％)；
醋酸乙烯酯共聚物胶粉能够改善硫硅酸盐水泥砂浆干缩率，醋酸乙烯酯共聚物胶粉中存在有活性基团(羰基)，使得水泥水化所需的用水量减小，提高了水化用水的效率，减少了水份蒸发产生的孔隙；其次，由于醋酸乙烯酯共聚物胶粉在水中分散过程中会产生微小的气泡,气泡将硬化砂浆内部的毛细管堵塞，减小了水份的蒸发，降低了硬化水泥浆的干缩；
增强填料为石粉、碳纤维和镁铝碳酸根水滑石的复配物，石粉、碳纤维和镁铝碳酸根水滑石的质量之比为10:4-5:5-6；其中的石粉粒径小于0.075mm，石粉可以优化硬化后的孔隙结构，且在不影响砂浆吸声性的同时，提高砂浆的强度和抗渗性；镁铝碳酸根水滑石，镁铝碳酸根水滑石是一种层状双金属氢氧化物，能够为砂浆提供阻燃特性；
耐火材料由如下方法制备：
S1、将氧化镁、氧化铝和二氧化硅按照质量比1:1:1混合球磨60-70min，粉料置于电炉中在1500℃保温2h进行熔制，熔制完成后在水中淬火，再进行球磨，制成粉料后过250目筛，得到玻粉；
S2、将150目SiC颗粒和玻粉按照质量比9:1混合均匀后压片，片材在110℃干燥4h，再置于电炉中在1430℃进行烧制2h，烧制完成后冷却至1360℃保温2h，然后以6℃/min的温度冷却至室温，球磨过150目筛，得到耐火材料；
加入的玻粉作为粘结物，在对碳化硅进行烧结，在烧成过程中玻粉熔融形成了液相，很好地包裹了SiC颗粒，填充了气孔，起到了液相烧结的作用，有助于提高耐火材料的致密度和强度，并且能够有效降低SiC颗粒的热膨胀系数，提高耐火材料的耐火性能；将该耐火材料加入至砂浆中，不仅能够作为耐火功能性物质，提高砂浆的防火阻燃性能，而且能够作为硬质填料，提高硬化后砂浆的力学强度；
该保温砂浆的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将硅酸盐水泥、天然砂、耐火材料、自熄型聚苯乙烯颗粒和助剂复合干拌3-5min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀；
第二步、然后依次加入增强填料和醋酸乙烯酯共聚物胶粉，共混6-8min，得到砂浆。
实施例1
一种防火阻燃型保温砂浆，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥80份、天然砂22份、耐火材料20份、自熄型聚苯乙烯颗粒9份、增强填料4份、醋酸乙烯酯共聚物胶粉1.5份、助剂0.9份、自来水160份；
该保温砂浆由如下步骤制成：
第一步、将硅酸盐水泥、天然砂、耐火材料、自熄型聚苯乙烯颗粒和助剂复合干拌3min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀；
第二步、然后依次加入增强填料和醋酸乙烯酯共聚物胶粉，共混6min，得到砂浆。
实施例2
一种防火阻燃型保温砂浆，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥85份、天然砂24份、耐火材料25份、自熄型聚苯乙烯颗粒11份、增强填料5份、醋酸乙烯酯共聚物胶粉1.8份、助剂1.1份、自来水170份；
该保温砂浆由如下步骤制成：
第一步、将硅酸盐水泥、天然砂、耐火材料、自熄型聚苯乙烯颗粒和助剂复合干拌4min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀；
第二步、然后依次加入增强填料和醋酸乙烯酯共聚物胶粉，共混7min，得到砂浆。
实施例3
一种防火阻燃型保温砂浆，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥90份、天然砂26份、耐火材料30份、自熄型聚苯乙烯颗粒13份、增强填料6份、醋酸乙烯酯共聚物胶粉2份、助剂1.2份、自来水180份；
该保温砂浆由如下步骤制成：
第一步、将硅酸盐水泥、天然砂、耐火材料、自熄型聚苯乙烯颗粒和助剂复合干拌5min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀；
第二步、然后依次加入增强填料和醋酸乙烯酯共聚物胶粉，共混8min，得到砂浆。
对比例
将实施例1中的耐火材料换为普通碳化硅颗粒，其余原料及制备过程不变。
对实施例1-3和对比例制得的砂浆，做如下性能测试：
依据GB/T 20473-2006《建筑保温砂浆》标准规定的方法进行，测试砂浆的干密度、抗压强度、导热系数；测试燃烧性能和断裂能；测试结果如下表：
Figure BDA0002606100100000081
由上表可知，实施例1-3制得的保温砂浆的干密度为292-298kg·m-3，抗压强度为1.05-1.06MPa，导热系数为0.058-0.060W·(m·K)-1，燃烧性能均达到了A1级，断裂能为362-366N·m-1，说明本发明制得的砂浆的力学性能好、防火阻燃性能好，具有极高的综合性能；相较于对比例，说明碳化硅经过玻粉改性后，能够提高自身的强度、致密度和防火性能，进而加入至砂浆中，在提升砂浆的防火性能的基础上，还能够提高其力学强度。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种防火阻燃型保温砂浆，其特征在于，包括如下重量份的原料：硅酸盐水泥80-90份、天然砂22-26份、耐火材料20-30份、自熄型聚苯乙烯颗粒9-13份、增强填料4-6份、醋酸乙烯酯共聚物胶粉1.5-2份、助剂0.9-1.2份、自来水160-180份；
该防火阻燃型保温砂浆由如下步骤制成：
第一步、将硅酸盐水泥、天然砂、耐火材料、自熄型聚苯乙烯颗粒和助剂复合干拌3-5min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀；
第二步、然后依次加入增强填料和醋酸乙烯酯共聚物胶粉，共混6-8min，得到砂浆。
2.根据权利要求1所述的一种防火阻燃型保温砂浆，其特征在于，所述自熄型聚苯乙烯颗粒的粒径为4-5mm。
3.根据权利要求1所述的一种防火阻燃型保温砂浆，其特征在于，所述助剂包括缓凝剂、增稠剂和引气剂，缓凝剂、增稠剂和引气剂的质量之比为18:17:7；其中的缓凝剂为葡萄糖酸钠和白糖的复合物，葡萄糖酸钠和白糖的质量比为1:4；增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和黄原胶按照质量之比为3:2得到的复配物。
4.根据权利要求1所述的一种防火阻燃型保温砂浆，其特征在于，所述增强填料为石粉、碳纤维和镁铝碳酸根水滑石的复配物，石粉、碳纤维和镁铝碳酸根水滑石的质量之比为10:4-5:5-6；石粉粒径小于0.075mm。
5.根据权利要求1所述的一种防火阻燃型保温砂浆，其特征在于，所述耐火材料由如下方法制备：
S1、将氧化镁、氧化铝和二氧化硅按照质量比1:1:1混合球磨60-70min，粉料置于电炉中在1500℃保温2h进行熔制，熔制完成后在水中淬火，再进行球磨，制成粉料后过250目筛，得到玻粉；
S2、将150目SiC颗粒和玻粉按照质量比9:1混合均匀后压片，片材在110℃干燥4h，再置于电炉中在1430℃进行烧制2h，烧制完成后冷却至1360℃保温2h，然后以6℃/min的温度冷却至室温，球磨过150目筛，得到耐火材料。
6.根据权利要求1所述的一种防火阻燃型保温砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将硅酸盐水泥、天然砂、耐火材料、自熄型聚苯乙烯颗粒和助剂复合干拌3-5min后，缓慢加入自来水，搅拌均匀；
第二步、然后依次加入增强填料和醋酸乙烯酯共聚物胶粉，共混6-8min，得到砂浆。
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