專利名稱：一種三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種建筑工程用保溫材料。特別涉及集整體性好、強度高、防火、保溫、裝飾于一體的新型無機保溫板材。
背景技術：
進入21世紀，全球對能源的需求達到一個前所未有的新高度。在中國，建筑能耗已達社會總能耗的1/3。而建筑采暖和制冷能耗在建筑全壽命周期中所占的比例約為60%。可見，做好建筑保溫工程是降低建筑能耗的一個重要途徑。目前，我國的建筑節能發展已進入第三階段，即建筑節能要求達65%的新階段，按照公消[2011] 65號文件要求，外墻保溫采用A級防火材料，這對建筑保溫墻體材料有一個新的要求。目前，我國常用的建筑保溫材料包括有機、無機和復合保溫材料幾個種類。有機類的，如聚苯板、擠塑板、發泡聚氨酯等，此類材料因為不能滿足建筑防火要求正在被逐步淘汰。無機類的加氣混凝土砌塊、保溫砂漿、珍珠巖水泥板、巖棉、玻璃棉等，加氣混凝土砌塊生產投入大，技術要求高，不利于大規模發展。保溫砂漿、珍珠巖水泥板、玻璃棉等施工難度大，強度低，建筑上使用較少。針對以上問題，最近，一種新型保溫材料發泡混凝土保溫板發展迅猛。這種發泡混凝土保溫板不但保溫性能優異，而且能夠達到A級防火要求。其生產投入低，工藝簡單，節能省力。但是，經過幾年的工程應用，其弊病也彰顯無遺:強度低，易開裂、破碎，易粉化，壽命短等。針對上述問題，本發明制備出一種高強度，不易開裂、破碎，不粉化，導熱系數小，防火等級達A級，低容重，壽命可達50年以上的三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板。
發明內容
技術問題:本發明為解決建筑保溫板強度低，易開裂、破碎，易粉化，壽命短等問題而采用三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板的方法，制備一種強度高，不易開裂、破碎，不粉化，低導熱系數，低容重，防火等級為A級新型墻體保溫材料。技術方案:本發明三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板是通過以下技術方案實現的:三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板由三維間隔織物與發泡無機膠凝材料基體進行復合增強而獲得；其中以三維間隔織物為增強體，在三維間隔織物內充實發泡無機膠凝材料；其總厚度根據產品性能要求，在Icm IOcm之間調整。三維間隔織物是無機纖維或是有機纖維，或是上述兩種纖維混雜編織成的三維間隔織物。所述的發泡無機膠凝材料是硅酸鹽水泥、高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥、鎂質無機膠凝材料、硫酸鈣無機膠凝材料或堿激發無機膠凝材料，或是上述膠凝材料中兩種或幾種的復合。該制備方法包括以下步驟:
第一步:選擇三維間隔織物、膠凝材料和發泡劑；第二步:制備發泡膠凝材料，將第一步中選擇的膠凝材料加水拌合均勻，與發泡劑加水制備的泡沫混合均勻，或者將膠凝材料、水、發泡劑一起混合均勻，發泡；第三步:制備三維間隔織物增強無機保溫板，將第二步制備的發泡膠凝材料澆注到第一步選擇的三維間隔織物中，或直接將織物壓入發泡膠凝材料中，養護硬化，制得所述保溫板。在第三步制得所述保溫板后，在所述三維間隔織物增強無機保溫板的外表面涂刷防水材料或者美觀材料。在第三步制得所述保溫板后，在所述三維間隔織物無機保溫板的外表面復合裝飾板，達到保溫裝飾一體化的功能。有益效果:與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下創新點:(I)將三維間隔織物應用到無機防火泡沫保溫板中，拓寬了三維間隔織物新的應用領域，找到了三維間隔織物與保溫節能材料的結合點。(2)利用復合材料理論，使三維間隔織物與無機泡沫膠凝材料復合，發揮三維間隔織物對無機防火泡沫保溫板的復合增強效應，制備出三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板。本發明對比以往技術具有以下顯著優點:(I)三維間隔織物增強無機防火保溫板整體性好、強度高、變形小、不易開裂、破碎。在保溫板容重為300kg/m3時 ，其抗壓強度達0.9MPa以上，遠高于建筑工業行業標準JG/T266-2011《泡沫混凝土》中規定的抗壓強度0.3MPa的要求。特別是抗拉強度，能輕易達到
0.2MPa以上，較JGJ144-2008《外墻外保溫工程技術規程》中規定的抗拉強度0.1MPa的要求高出100%以上。大大改善了現有泡沫保溫板強度低，易開裂、破碎等缺點，能獲得更高的服役壽命。(2)三維間隔織物增強無機防火保溫板防火性能好。本發明保溫板基體材料為無機膠凝材料，自身為不可燃材料。三維間隔織物若選用無機纖維編織，則其本身亦為不可燃材料，若選用高分子織物，織物埋入無機膠凝材料中，亦不可燃燒。所以本發明保溫板能達到A級防火標準。( 3 )三維間隔織物增強無機防火保溫板容重低。本發明技術方案中，膠凝材料經過發泡后，其密度極低，三維間隔織物選用經編或緯編疏織的三維間隔織物，其整體在保溫板中占的分數較小。所以本發明保溫板容重可在150-1800kg/m3范圍內自由調整。(4)三維間隔織物增強無機防火保溫板保溫性能好。基體膠凝材料經過發泡處理，空氣微泡的引入大大降低了其導熱系數，其具有良好的保溫隔熱性能，本發明保溫板導熱系數低至 0.05W/ (m.K), ο( 5 )進行第四步和第五步后，能生產出吸水率低，保溫裝飾一體化的保溫板。省去了傳統保溫材料必須的防水工序和裝飾工序，使施工過程更簡化和易于進行。(6)生產工藝簡單，節能省力，可大規模工業化生產。本發明保溫板制備工藝簡單，無需蒸養，制備時，只需將發泡膠凝材料澆注到三維間隔織物中，自然養護至硬化即可。
圖1為三維間隔織物增強無機防火發泡保溫板的示意圖。其中有:三維間隔織物I和發泡無機膠凝材料2。三維間隔織物I又包括:上織布層①、下織布層②和中間纖維絲層③。
具體實施例方式將具有三維空間結構的織物與發泡無機膠凝材料復合，硬化，生成一種具有高強度、不易開裂、破碎、不粉化、低導熱系數、低容重、A級防火的無機防火泡沫保溫板。該保溫板主要由三維間隔織物增強材料和發泡無機膠凝材料基體兩部分復合而成。其中，發泡無機膠凝材料通過發泡劑對膠凝材料發泡制得。三維間隔織物: 織物具有三維空間結構，如圖1所示，其包括:上織布層，下織布層，纖維絲層；其厚度、織物格局等可以根據產品性能要求進行重新設計；其編織材料可以是無機纖維，如玻璃纖維，玄武巖纖維、碳纖維等，也可以是有機纖維，如聚乙烯、PET、尼龍、芳綸、聚酯樹脂纖維等，還可以是上述兩種或幾種纖維混雜編織成的三維間隔織物，織物的厚度可以根據工程實際需要，在1cm 10cm之間調整。膠凝材料:膠凝材料可以是硅酸鹽水泥、高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥、鎂質無機膠凝材料、硫酸鈣無機膠凝材料、堿激發無機膠凝材料等，也可在上述膠凝材料中加入一定比例的輔助膠凝材料，如粉煤灰、硅灰、礦渣等。發泡劑:發泡劑為化學發泡劑或者物理發泡劑，并可適當添加穩泡劑、增稠劑等。其與水混合后通過發泡機或者化學反應后能夠制得大量均勻、穩定的微小氣泡。三維間隔織物與發泡無機膠凝材料:I)三維間隔織物與發泡無機膠凝材料復合后制備的三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板其整體性能得到大大提升；2)三維間隔織物對基體有良好的增強作用，使得基體的抗壓輕度、抗拉強度得到極大的改善；3)發泡膠凝材料具有低導熱系數、低強度和A級防火的性能；4)由三維間隔織物增強的發泡膠凝材料制備的保溫板具有高強度、低變形、不易開裂、破碎、不粉化、低導熱系數、A級防火的特征。三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板的制備方法包括以下步驟:第一步:選擇三維間隔織物、膠凝材料和發泡劑；第二步:配制發泡膠凝材料，將第一步中選擇的膠凝材料(或者摻入一定比例的輔助膠凝材料)加水拌合均勻，與發泡劑加水制備的泡沫混合均勻，或者將膠凝材料(或者摻入一定比例的輔助膠凝材料)、水、發泡劑一起混合均勻，發泡。第三步:制備三維間隔織物增強無機保溫板，將第二步制備的發泡膠凝材料澆注到第一步選擇的三維間隔織物中，養護硬化。該無機防火保溫保溫板的制備方法，還可以包含第四步，在所述三維間隔織物增強無機保溫板的外表面涂刷防水材料或者美觀材料；第五步，在所述三維間隔織物無機保溫板的外表面復合裝飾板，如金屬飾面，鋁塑板、仿大理石等，達到保溫裝飾一體化的功能。實施例1選取原材料:三維間隔織物為PET纖維三維間隔織物(厚度:20mm)，膠凝材料為硫鋁酸鹽水泥，輔助膠凝材料為粉煤灰，水，化學發泡，發泡劑為雙氧水。設計發泡保溫板容重為300kg/m3，其中水泥與粉煤灰的質量比為4:1，水的質量比水泥和粉煤灰的質量之和為
0.7。按照上述配比，首先將水泥、粉煤灰和水混合，形成均勻凈漿；其次將發泡劑和穩泡劑混合后加入到前述的凈漿中，攪拌均勻；最后將上述制得的漿體澆注到三維間隔織物中靜置，發泡，自然養護。24h后拆模,標準養護28d。測得其性能參數如下:容重為315kg/m3，導熱系數為0.068W/ (m.K)，垂直面紗方向抗壓強度0.95MPa,經向抗壓強度為0.78MPa，緯向抗壓強度為0.74MPa，垂直面紗方向抗拉強度為0.34MPa，經向抗拉強度為0.27MPa，緯向抗拉強度為0.24MPa。而相同的配比， 在不用三維間隔織物增強的情況下制備的保溫板，其性能參數為:容重為310kg/m3，導熱系數為0.066W/ (m.K)，抗壓強度0.65MPa，抗拉強度0.19MPa。三維間隔織物增強保溫板的抗壓強度提高約46%和抗拉強度提高約79%。實施例2選取原材料:三維間隔織物為PET纖維織物(厚度:20mm);膠凝材料為硅酸鹽水泥；化學發泡，其中水的質量比水泥和粉煤灰的質量之和為0.7。按照上述配比，首先將硅酸鹽水泥和水混合，攪拌，制備均勻的凈漿；再將發泡劑和穩泡劑加入到凈漿中攪拌均勻；立即澆筑到織物中；24h后拆模，標準養護28天。測得其性能參數如下:容重307kg/m3，導熱系數0.07Iff/ (m.K)，垂直面紗方向抗壓強度為1.08MPa，經向抗壓強度為0.87MPa，緯向抗壓強度0.80MPa為，垂直面紗方向抗拉強度為0.41MPa，經向抗拉強度為0.32MPa，緯向抗拉強度為0.26MPa。而相同的配比在不用三維間隔織物增強的情況下制備的保溫板，其性能參數為:容重為289kg/m3，導熱系數為0.063ff/ (m.K)，抗壓強度0.63MPa，抗拉強度0.23MPa。三維間隔織物增強保溫板的抗壓強度提高約71%和抗拉強度提高約78%。實施例3選取原材料:三維間隔織物為PET纖維織物(厚度:20mm);膠凝材料為硅酸鹽水泥，輔助膠凝材料為粉煤灰；化學發泡，設計發泡保溫板容重為250kg/m3。其中水泥與粉煤灰的質量比為4:1，水的質量比水泥和粉煤灰的質量之和為0.8。按照實施例2中的步驟制備保溫板材，24h后拆模，標準養護28d。測得其性能參數如下:容重為253kg/m3，導熱系數為0.053W/ (m.K)，垂直面紗方向抗壓強度為0.78MPa,經向抗壓強度為0.59MPa，緯向抗壓強為0.54MPa，垂直面紗方向抗拉強度為0.24MPa，經向抗拉強度為0.20MPa，緯向抗拉強度為0.19MPa。而相同的配比在不用三維間隔織物增強的情況下制備的保溫板，其性能參數為:容重為239kg/m3，導熱系數為0.05W/ (m.K)，抗壓強度0.52MPa，抗拉強度0.17MPa。三維間隔織物增強保溫板的抗壓強度提高約50%和抗拉強度提高約41%。本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范 圍內。
權利要求
1.一種三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板，其特征在于該保溫板由三維間隔織物與發泡無機膠凝材料基體進行復合增強而獲得；其中以三維間隔織物(I)為增強體，在三維間隔織物內充實發泡無機膠凝材料(2);其總厚度根據產品性能要求，在Icm IOcm之間調整。
2.按照權利要求1所述的三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板，其特征在于，三維間隔織物(I)是無機纖維或是有機纖維，或是上述兩種纖維混雜編織成的三維間隔織物。
3.按照權利要求1所述的三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板，其特征在于所述的發泡無機膠凝材料是硅酸鹽水泥、高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥、鎂質無機膠凝材料、硫酸鈣無機膠凝材料或堿激發無機膠凝材料，或是上述膠凝材料中兩種或幾種的復合。
4.一種如權利要求1所述的三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟: 第一步:選擇三維間隔織物、膠凝材料和發泡劑； 第二步:制備發泡膠凝材料，將第一步中選擇的膠凝材料加水拌合均勻，與發泡劑加水制備的泡沫混合均勻，或者將膠凝材料、水、發泡劑一起混合均勻，發泡； 第三步:制備三維間隔織物增強無機保溫板，將第二步制備的發泡膠凝材料澆注到第一步選擇的三維間隔織物中，或直接將織物壓入發泡膠凝材料中，養護硬化，制得所述保溫板。
5.按照權利要求4所述的所述的 三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板的制備方法，其特征在于，在第三步制得所述保溫板后，還在所述三維間隔織物增強無機保溫板的外表面涂刷防水材料或者美觀材料。
6.按照權利要求4所述的所述的三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板的制備方法，其特征在于，在第三步或第四步制得所述保溫板后，還在所述三維間隔織物無機保溫板的外表面復合裝飾板，達到保溫裝飾一體化的功能。
全文摘要
本發明公開了一種三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板及其制備方法，該保溫板由三維間隔織物與發泡無機膠凝材料基體進行復合增強而獲得；其中以三維間隔織物(1)為增強體，在三維間隔織物內充實發泡無機膠凝材料(2)；其總厚度根據產品性能要求，在1cm～10cm之間調整。該三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板具有整體性好，強度高，導熱系數低，容重可調150-1800kg/m3，壽命長和A級防火等特點。大大改善了已有保溫板強度低，易開裂、破碎，易粉化，容重大，保溫效果差和壽命短的缺點，適于搬運和現場安裝，能夠達到與建筑壽命同周期。該三維間隔織物增強無機防火泡沫保溫板的制備方法工藝簡單，節能省力，適于大面積推廣生產應用。
文檔編號C04B38/02GK103086740SQ20131001589
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月16日 優先權日2013年1月16日
發明者陳惠蘇, 周忠, 劉琳, 秦鴻根 申請人:東南大學