CN115286352B - 一种隧道用硫氧镁防火板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及C04B 28/30，具体涉及一种隧道用硫氧镁防火板及其制备方法。包括以下原料，按重量份计，氧化镁粉20‑45份，硫酸镁粉10‑25份，填料20‑40份，增强材料1.7‑3.2份，蛋白类发泡剂0.1‑0.4份，改性剂0.05‑3.5份。本发明制备的一种隧道用硫氧镁防火板防火性能好，抗折强度高，抗冲击性好，抗返潮性好。
Description
技术领域
本发明涉及C04B 28/30，具体涉及一种隧道用硫氧镁防火板及其制备方法。
背景技术
传统的防火板一般选择氯化镁作为原料，制备时间短，能有效降低质量成本，但氯化镁反应速度快，会残留游离的未反应的氯化镁离子，导致防火板遇到天气梅雨季节空气潮湿时，板体容易返潮，导致机械强度下降严重影响使用寿命。
专利CN201810127326.9提供了一种硫氧板材及其生产方法通过在硫氧板材中添加聚合物，促进体系内整体网络结构的形成，增强硫氧板材的耐腐蚀性能。但是添加聚合物存在制备成本高，制备过程复杂等问题，严重限制了应用。
专利CN201010285941.6提供了无卤环保型氧化镁-硫酸镁不燃无机复合材料通过氧化镁，质量浓度为20-70％的硫酸镁溶液，粉末隔热材料具有不返潮，燃烧性能稳定，寿命长等优点，但是该种方法制备得到的不燃无机复合材料的强度不高，阻燃效果有限。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种隧道用硫氧镁防火板，包括以下原料，按重量份计，氧化镁粉20-45份，硫酸镁粉10-25份，填料20-40份，增强材料1.7-3.2份，蛋白类发泡剂0.1-0.4份，改性剂0.05-3.5份。氧化镁粉
优选的，所述氧化镁粉的平均粒径为180-250目。
优选的，所述氧化镁粉的中氧化镁的含量≥85％。
优选的，所述氧化镁粉的活性≥65％。
为了进一步提高防火板的力学性能，进一步优选的，所述氧化镁粉的平均粒径为200目，所述氧化镁粉的中氧化镁的含量为90-95％。当氧化镁粒径较小时水解放热速度快，体系内原料还未成型就已经发生反应，不利于防火板的成型。
硫酸镁
优选的，所述硫酸镁粉中硫酸镁的含量≥98％。
填料
优选的，所述填料包括漂珠，玻化微珠，硅酸铝棉粉，膨胀珍珠岩，膨胀蛭石的至少一种。
为了进一步提高防火板的抗折强度和防火效果，进一步优选的，所述填料包括漂珠和硅酸铝棉粉。所述漂珠和硅酸铝棉粉的质量比为(2-4)：(2-3)。在此条件下，漂珠由于质轻，中空的特点能够降低防火板的密度，结合体系内硅酸铝棉粉组成均匀的气相连续结构，使得防火板具有一定可弯曲变型能力，增强防火板的抗折强度，降低材料的热导率。
为了进一步提高防火板的隔热效果，降低防火板的重量，优选的，所述漂珠的平均粒径为30-50目。
优选的，所述漂珠的比重为200-300公斤/m3。由于隧道结构内部的钢筋380℃后会软化，导致强度下降，无法保持隧道的稳定，所以当防火板将火苗隔绝后还要进一步阻止热量的快速传递，使防火板的密度的保持在一定状态，阻止热量在体系内部的快速传导，防止主体被破坏，既能保持隧道内部温度稳定又能在起火起到防火隔热的作用。
优选的，所述硅酸铝棉粉平均粒径为180-250目。
优选的，所述硅酸铝棉粉中硅酸铝含量为87-92％。
增强材料
优选的，所述增强材料包括玻璃纤维网格布和/或聚丙烯纤维段切丝。
进一步优选的，所述增强材料包括玻璃纤维网格布和聚丙烯纤维段切丝。所述玻璃纤维网格布和聚丙烯纤维段切丝的质量比为(1.5-2.5)：(0.2-0.25)。
优选的，所述玻璃纤维网格布的网眼规格为3-8目
优选的，所述玻璃纤维网格布每平方克重为120-130g。
蛋白类发泡剂
优选的，所述蛋白类发泡剂包括动物蛋白发泡剂和/或植物蛋白发泡剂。
进一步优选的，所述蛋白类发泡剂包括动物蛋白发泡剂和植物蛋白发泡剂。所述动物蛋白发泡剂和植物蛋白发泡剂的质量比为(3-5)：(3-5)。
植物蛋白发泡剂价格低廉，但发泡性能不够理想，与动物蛋白发泡剂一起可以提高其发泡性能，但由于植物蛋白发泡剂和动物蛋白发泡剂的性能或制备防火板材料不同等因素，其比例难以把控，得到的防火板的抗渗性不好。本发明研究发现当质量比为(3-5)：(3-5)动物蛋白发泡剂和植物蛋白发泡剂应用于本体系时，能够产生较多闭孔，增强防火板的抗渗性，使空气流动造成的热传递低，导热系数降低，隔热防火性能变好。
改性剂
优选的，所述改性剂包括硼酸，柠檬酸，草酸，硫酸铝钾，磷酸、磷酸三钠，硫酸钠，磷酸二氢钠的至少三种。
进一步优选的，所述改性剂包括柠檬酸，磷酸二氢钠和硫酸铝钾。所述柠檬酸，磷酸二氢钠和硫酸铝钾的质量比为(5-8)：(5-8)：(1-3)。
防火板遇水容易导致内部结构转变为大量的松散结构，产生大量空隙，耐水耐溶剂性降低，强度下降。本发明意外研究发现柠檬酸，磷酸二氢钠和硫酸铝钾改性剂的加入，能够抑制内部氢氧化镁相的生成，促进体系内的某些结晶相的形成，强化防火板的力学性能，提高防火板的耐溶剂性。
进一步优选的，所述改性剂的含量为2.5-3.2份。
在一种优选的实施方式中，所述氧化镁粉和硫酸镁粉的质量比为(5-8)：
(3-4)。本发明意外研究发现通过对氧化镁和硫酸镁配比的进一步限定，制备得到的防火板的表观密度适中，能有效减少基础和结构的主体造价，且导热系数较小。而当氧化镁的含量较低时防火板的强化相的生成较为缓慢，防火板容易变形，会严重影响防火板最终的力学性能。
本发明的第二个方面提供了一种隧道用硫氧镁防火板的制备方法，包括以下步骤：将氧化镁粉，硫酸镁粉，填料，蛋白类发泡剂，改性剂，聚丙烯纤维段切丝混合均匀，将得到的混合物加入到模具中并铺设玻璃纤维网格布，经滚压，架垛，初凝，脱模，二次养护，烘干切割即得硫氧防火板。
优选的，所述增强材料距离底面1.5-2.5mm。
有益效果：
1)普通隧道防火板耐温一般在1100℃左右，本发明通过对氧化镁和硫酸镁配比的进一步限定，并选用特定的参数的填料和发泡剂制备得到的防火板具有较高的闭孔率均匀，内部形成均匀的气相连续结构，尺寸稳定性，密度适中，能耐温1350℃两小时，防火性能极为优异。
2)传统的防火板一般选择氯化镁作为原料，制备时间短，能有效降低质量成本，但氯化镁反应速度快，会残留游离的未反应的氯化镁离子，导致防火板遇到天气梅雨季节空气潮湿时，板体容易返潮。本发明以硫酸镁为原料，控制反应速度，以柠檬酸，磷酸二氢钠和硫酸铝钾作为改性试剂对防火板进行处理，促进体系内强化相的形成，制备得到的防火板抗渗性好，湿胀率≦0.5％，干缩性≦0.2％，在南方梅雨季节，特别是空气湿度大于90％时，防火板也能保持优异的性能。
具体实施方式
实施例
实施例1
一种隧道用硫氧镁防火板，包括以下原料，按重量份计，氧化镁粉39.5份，硫酸镁粉19.5份，填料35份，增强材料2.7份，蛋白类发泡剂0.3份，改性剂3份。
所述氧化镁粉的平均粒径为200目。所述氧化镁粉的中氧化镁的含量92％。所述氧化镁粉的活性≥65％，购自海城市谦源耐火材料有限公司，型号：QYCCM-92。
所述硫酸镁粉中硫酸镁的含量≥98％，购自浙江华宣化工有限公司。
所述填料包括漂珠和硅酸铝棉粉。所述漂珠和硅酸铝棉粉的质量比为4：3。所述漂珠的平均粒径为40目。所述漂珠的比重为250公斤/m3，购自珲春市汇鑫工贸有限公司。所述硅酸铝棉粉平均粒径为200目。所述硅酸铝棉粉中硅酸铝含量为90％，购自灵寿县权达矿产品加工厂。
所述增强材料包括玻璃纤维网格布和聚丙烯纤维短切丝。所述玻璃纤维网格布和聚丙烯纤维短切丝的质量比为2.47：0.23。所述玻璃纤维网格布的网眼规格为5目。所述玻璃纤维网格布每平方克重为125g，购自四川省罗江县御营玻璃纤维有限公司。所述聚丙烯纤维短切丝购自浙江长兴明辉无纺布有限公司。
所述蛋白类发泡剂包括动物蛋白发泡剂和植物蛋白发泡剂。所述动物蛋白发泡剂和植物蛋白发泡剂的质量比为3.5：4.5。所述动物蛋白发泡剂型号：FP-50，所述植物蛋白发泡剂型号：JK-50。所述蛋白类发泡剂均购自聊城九坤建材有限公司。
所述改性剂包括柠檬酸，磷酸二氢钠和硫酸铝钾。所述柠檬酸，磷酸二氢钠和硫酸铝钾的质量比为6：7：2。
一种隧道用硫氧镁防火板的制备方法，包括以下步骤：将氧化镁粉，硫酸镁粉，填料，蛋白类发泡剂，改性剂，聚丙烯纤维短切丝混合均匀，将得到的混合物加入到模具中并铺设玻璃纤维网格布，经滚压，架垛，初凝，脱模，二次养护，烘干切割即得硫氧防火板。
所述增强材料距离底面2mm。
实施例2
一种隧道用硫氧镁防火板，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述漂珠和硅酸铝棉粉的质量比为1：1。
实施例3
一种隧道用硫氧镁防火板，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述原料包括氧化镁粉40份，硫酸镁粉19份，填料35份，增强材料2.7份，蛋白类发泡剂0.3份，改性剂3份。
对比例1
一种隧道用硫氧镁防火板，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述柠檬酸，磷酸二氢钠和硫酸铝钾的质量比为6：4：2。
对比例2
一种隧道用硫氧镁防火板，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述原料包括氧化镁粉39.5份，硫酸镁粉12份，填料35份，增强材料2.7份，蛋白类发泡剂0.3份，改性剂3份。
性能测试
1.燃烧性能测试：按照GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》进行测试。
2.力学性能测试：按照GB28376-2012《隧道防火保护板》进行干态抗弯强度测试。
3.抗返卤性：按照GB28376-2012《隧道防火保护板》进行。
表1性能测试结果
Claims (6)
1.一种隧道用硫氧镁防火板，其特征在于，包括以下原料，按重量份计，氧化镁粉20-45份，硫酸镁粉10-25份，填料20-40份，增强材料1.7-3.2份，蛋白类发泡剂0.1-0.4份，改性剂0.05-3.5份；
所述填料包括漂珠和硅酸铝棉粉；所述漂珠和硅酸铝棉粉的质量比为4：3；所述漂珠的比重为200-300公斤/m3；所述漂珠的平均粒径为40目，所述硅酸铝棉粉平均粒径为200目；
所述蛋白类发泡剂包括动物蛋白发泡剂和植物蛋白发泡剂，所述动物蛋白发泡剂和植物蛋白发泡剂的质量比为3.5：4.5；
所述改性剂包括柠檬酸，磷酸二氢钠和硫酸铝钾；所述柠檬酸，磷酸二氢钠和硫酸铝钾的质量比为6：7：2。
2.根据权利要求1所述的一种隧道用硫氧镁防火板，其特征在于，所述氧化镁粉的中氧化镁的含量≥85%。
3.根据权利要求1所述的一种隧道用硫氧镁防火板，其特征在于，所述硫酸镁粉中硫酸镁的含量≥98%。
4.根据权利要求2所述的一种隧道用硫氧镁防火板，其特征在于，所述硅酸铝棉粉中硅酸铝含量为87-92%。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种隧道用硫氧镁防火板，其特征在于，所述增强材料包括玻璃纤维网格布和聚丙烯纤维段切丝。
6.根据权利要求5所述一种隧道用硫氧镁防火板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化镁粉，硫酸镁粉，填料，蛋白类发泡剂，改性剂，聚丙烯纤维段切丝混合均匀，将得到的混合物加入到模具中并铺设玻璃纤维网格布，经滚压，架垛，初凝，脱模，二次养护，烘干切割即得硫氧防火板。
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