專利名稱：一種無機防火保溫材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于防火保溫材料及其制備技術領域。具體涉及一種同時具有達到防火等級A級和優異保溫性能的材料和制備方法。
背景技術：
建筑能 耗是我國能源消耗中的重要組成部分，約占全社會總能耗的30%，其中最主要的采暖和空調能耗占到20%，因此，國家非常重視建筑節能材料的發展。聚苯乙烯泡沫(包括XPS和EPS)和硬質聚氨酯泡沫(PU)等有機保溫材料具有導熱系數低、質輕、耐候性好、成本低廉和易施工上墻等優點，在建筑保溫中獲得廣泛應用。這些材料的使用雖然能達到節能的目的，但同時也帶來了新的火災安全問題。可燃聚苯乙烯泡沫(EPS或XPS)、聚氨酯泡沫(PUR)等有機保溫材料大量應用，是央視新址配樓火災、南通高樓火災、上海“11.15”火災和沈陽皇朝萬鑫大廈火災發生和大面積蔓延的罪魁禍首。雖然這些有機材料在建筑中的應用使建筑更加節能、美觀，但頻繁發生的火災也給我國建有機材料的使用敲響了警鐘。針對目前有機保溫材料引發的火災頻發的這一嚴重情況，2009年9月公安部和住建部聯合印發了“民用建筑外保溫系統及外墻裝飾防火暫行規定”的通知，要求高度大于等于50m的建筑，其保溫材料的燃燒性能應為A級。有機材料因其自身含有碳氫等元素，存在燃燒熱值高等缺陷，無法達到A級防火要求，目前普遍使用的防火A級材料的主要成分仍未無機材料。珍珠巖保溫板材、巖棉板、泡沫水泥板和玻璃纖維棉等無機材料均具有一定的保溫性能，常被用作保溫材料。以珍珠巖為基礎原料的保溫漿料和板材，具有防火性能好、保溫性能良好、成本低廉和施工方便等優點，符合目前建筑外保溫材料必須為A級材料的要求。但是珍珠巖板材導熱系數一般在0.06以上，容重在300kg/m3，為達到同樣的節能要求，珍珠巖板材的厚度約是有機保溫材料厚度的兩倍，所用板材重量約為有機保溫板材的重量的20-30倍，這給珍珠巖保溫板材的實際應用帶來諸如上墻施工困難和板材易下墜等很多問題。目前以珍珠巖為基礎原料的無機防火保溫材料仍存在保溫效果差、容重較大、易破碎、機械強度差、握釘力差和施工難度大等問題等缺點。保溫材料。巖棉具有保溫性和防火等級高等優點，是目前普遍使用的一類A級保溫板材，但這類板材也存在生產能耗大、易吸潮、施工難度大、強度極低等缺點，在使用過程中會產生易下墜、表面砂漿易脫落和保溫性能下降嚴重等問題。泡沫水泥具有成本低、易生產加工等優點，防火性能為A級，可用作建筑室內填充墻，近年來也被用作保溫材料使用，但其屬于脆性材料，施工難度大并且耐候性差。因此，目前無機保溫板材在建筑保溫上應用時均存在一些難以克服的弊病，急需研發一種能解決上述問題的防火性能為A級無機防火保溫材料。
發明內容
本發明的目的是針對已有技術存在的問題，提供一種無機防火保溫材料，具有防火、耐高溫、保溫性能好、容重小的特點。與此同時，本發明還提供了兩種制備上述無機防火保溫材料的方法。
為了解決上述技術問題，本發明一種無機防火保溫材料予以實現的技術方案是:該材料的組分及重量份數為:增強纖維0.5-30份；輕骨料40-65份；膨潤土 2-15份；膠粘劑12-35份；無機凝膠材料5-20份；界面劑2-10份；膨脹聚苯顆粒0_10份；水200-260份。進一步講:所述增強纖維為玻璃纖維、硅酸鋁纖維、碳纖維、聚丙烯纖維、木纖維、竹纖維和麻纖維中的一種；優選木纖維和麻纖維。所述輕骨料為膨脹珍珠巖、憎水珍珠巖、閉孔珍珠巖、玻化微珠和膨脹蛭石中的一種或多種；優選憎水珍珠巖和玻化微珠。所述粘膠劑為聚乙烯醇和硅酸鈉中的一種，或所述粘膠劑由具有下述重量份數的組分構成:石棉絨15-30份；聚乙烯醇10-30份；硅酸鈉10-30份冰100份；優選本發明中提供的多組分配方。所述無機凝膠材料為水泥、石灰、石膏中的一種或多種。所述界面劑為順丁烯二酸酯磺酸鹽、丁二酸酯磺酸鹽、木質素磺酸鹽和十二烷基磺酸鈉中的一種；優選木質素磺酸鹽。
所述膨脹聚苯顆粒為普通膨脹聚苯顆粒或回收粉碎后的聚苯顆粒，優選防火級別BI級阻燃型膨脹聚苯顆粒。本發明無機防火保溫材料的一種制備方法，其步驟如下:將0.5-30份的增強纖維維、2-10份界面劑、2-15份膨潤土、12-35份膠粘劑、0_10份膨脹聚苯顆粒和40-65份輕骨料在攪拌器中攪拌10-15分鐘至混合均勻，將混合物裝入密封塑料袋中待用；取56.5-165份上述混合物，并在攪拌的過程中加入到200-260份水中，繼續攪拌1-2小時；加入無機凝膠材料5-20份，攪拌10-20分鐘，即得無機防火保溫材料；上述各步驟均在常溫、常壓下進行，攪拌速度均為60 120r/m，各步驟中涉及到的攪拌均在容積為200 2000L的攪拌器中進行。該制備方法得到的材料可直接作為防火保溫漿料涂抹在建筑外墻。本發明無機防火保溫材料的另一種制備方法，其步驟如下:將0.5-30份的增強纖維加入到混有2-10份界面劑的100份水中，攪拌24小時；加入50-110份水，攪拌10-30分鐘至纖維均勻分散到水溶液中；加入2-15膨潤土和5-20份無機凝膠材料，攪拌10-20分鐘至膨潤土和無機凝膠材料分散均勻至漿料呈粘稠狀；加入用50份水分散的12-35份膠粘齊U，攪拌10-30分鐘；依次加入0-10份膨脹聚苯顆粒和40-65份輕骨料，攪拌10-20分鐘，導入模具制備成無機防火保溫材料板材；上述各步驟均在常溫、常壓下進行，攪拌速度均為60 120r/m，各步驟中涉及到的攪拌均在容積為200 2000L的攪拌器中進行。通過該制備方法可以得到一定形狀的防火保溫板材。與現有技術相比，本發明的有益效果是:(I)由于本發明提供的無機保溫材料中添加的聚苯膨脹顆粒在攪拌過程中的緩沖作用，可避免珍珠巖在攪拌過程中的破碎，保持其良好的保溫性能。(2)由于本發明提供的無機保溫材料中添加的界面劑具有增進各原料的相容性和發泡作用，使產生的泡沫能均勻分布在漿料中。同時，膠粘劑和無機凝膠材料將產生的泡沫保持住，使最終制得的無機保溫材料中具有均勻的泡沫孔洞，具有良好的保溫性能。(3)由于本發明提供的無機保溫材料中獨有泡沫孔洞結構和其中添加的增強纖維，使其具有一定的彈性和良好的機械強度。
(4)本發明提供的無機防火保溫材料不僅可以作為保溫板材和保溫漿料使用，還可以作為防火門芯、防火封堵料等無機耐火材料使用。(5)本發明所提供的制備方法成熟，簡單方便，易于操作和實現工業化生產。
具體實施例方式本發明無機防火保溫材料的組成是在傳統珍珠巖配方中加入了一定量的增強纖維、無機凝膠材料和膠粘劑，在攪拌前加入一定量的界面劑，在加入輕骨料前加入一定量膨脹聚苯顆粒。本發明無機防火保溫材料的組分及各組分和重量份數為:增強纖維0.5-30份；輕骨料40-65份；膨潤土 2-15份；膠粘劑12-35份；無機凝膠材料5_20份；界面劑2_10份；膨脹聚苯顆粒0-10份；水200-260份。所述增強纖維為玻璃纖維、硅酸鋁纖維、碳纖維、聚丙烯纖維、木纖維、竹纖維和麻纖維中的一種；優選木纖維和麻纖維。所述輕骨料為膨脹珍珠巖、憎水珍珠巖、閉孔珍珠巖、玻化微珠和膨脹蛭石中的一種或多種；優選憎水珍珠巖和玻化微珠。所述粘膠劑為聚乙烯醇和硅酸鈉中的一種，或所述粘膠劑由具有下述重量份數的組分構成:石棉絨15-30份；聚乙烯醇10-30份；硅酸鈉10-30份冰100份；優選本發明中提供的多組分配方。所述無機凝膠材料為水泥、石灰、石膏中的一種或多種。所述界面劑 為順丁烯二酸酯磺酸鹽、丁二酸酯磺酸鹽、木質素磺酸鹽和十二烷基磺酸鈉中的一種；優選木質素磺酸鹽。所述膨脹聚苯顆粒為普通膨脹聚苯顆粒或回收粉碎后的聚苯顆粒，優選防火級別BI級阻燃型膨脹聚苯顆粒。下面給出實施例，以對本發明進行具體的詳細描述，提供實施例是為了理解的方便，絕不是限制本發明。實施例1-20所制備的材料組分及主要性能參數見下表1，為了方便描述，在表I中，未明確標注粘膠劑配方的則為本發明中提供的多組分配方的粘膠劑。表1.實施例材料的配置及主要性能參數
權利要求
1.一種無機防火保溫材料，其組分及重量份數為: 增強纖維0.5-30份； 輕骨料40-65份； 膨潤土2-15份； 膠粘劑12-35份； 無機凝膠材料 5-20份； 界面劑2-10份； 膨脹聚苯顆粒 0-10份； 水200-260 份。
2.根據權利要求1所述無機防火保溫材料，其特征在于，所述增強纖維為玻璃纖維、硅酸鋁纖維、碳纖維、聚丙烯纖維、木纖維、竹纖維和麻纖維中的一種。
3.根據權利要求1所述無機防火保溫材料，其特征在于，所述輕骨料為膨脹珍珠巖、憎水珍珠巖、閉孔珍珠巖、玻化微珠和膨脹蛭石中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述無機防火保溫材料，其特征在于，所述粘膠劑為聚乙烯醇和硅酸鈉中的一種，或所述粘膠劑由具有下述重量份數的組分構成: 石棉絨15-30份； 聚乙烯醇10-30份； 硅酸鈉10-30份； 水100份。
5.根據權利要求1所述無機防火保溫材料，其特征在于，所述無機凝膠材料為水泥、石灰、石骨中的一種或多種。
6.根據權利要求1所述無機防火保溫材料，其特征在于，所述界面劑為順丁烯二酸酯磺酸鹽、丁二酸酯磺酸鹽、木質素磺酸鹽和十二烷基磺酸鈉中的一種。
7.—種如權利要求1所述無機防火保溫材料的制備方法，其步驟如下: 將0.5-30份的增強纖維維、2-10份界面劑、2-15份膨潤土、12-35份膠粘劑、0_10份膨脹聚苯顆粒和40-65份輕骨料在攪拌器中攪拌10-15分鐘至混合均勻，將混合物裝入密封塑料袋中待用； 取56.5-165份上述混合物，并在攪拌的過程中加入到200-260份水中，繼續攪拌1_2小時； 加入無機凝膠材料5-20份，攪拌10-20分鐘，即得無機防火保溫材料； 上述各步驟均在常溫、常壓下進行，攪拌速度均為60 120r/m，各步驟中涉及到的攪拌均在容積為200 2000L的攪拌器中進行。
8.—種如權利要求1所述無機防火保溫材料的制備方法，其步驟如下: 將0.5-30份的增強纖維加入到混有2-10份界面劑的100份水中，攪拌24小時； 加入50-110份水，攪拌10-30分鐘至纖維均勻分散到水溶液中； 加入2-15膨潤土和5-20份無機凝膠材料，攪拌10-20分鐘至膨潤土和無機凝膠材料分散均勻至漿料呈粘稠狀； 加入用50份水分散的12-35份膠粘劑，攪拌10-30分鐘； 依次加入0-10份膨脹聚苯顆粒和40-65份輕骨料，攪拌10-20分鐘，導入模具制備成無機防火保溫材料板材； 上述各步驟均在常溫、常壓下進行，攪拌速度均為60 120r/m，各步驟中涉及到的攪拌均在容積為200 2000L的攪拌器中進行。
9.根據權利要求7或8所述無機防火保溫材料的制備方法，其特征在于，所述增強纖維為玻璃纖維、硅酸鋁纖維、碳纖維、聚丙烯纖維、木纖維、竹纖維和麻纖維中的一種。
10.根據權利要求7或8所述無機防火保溫材料的制備方法，其特征在于，所述輕骨料為膨脹珍珠巖、憎水珍珠巖、閉孔珍珠巖、玻化微珠和膨脹蛭石中的一種或多種。
11.根據權利要求7或8所述無機防火保溫材料的制備方法，其特征在于，所述粘膠劑為聚乙烯醇和硅酸鈉中的一種，或所述粘膠劑由具有下述重量份數的組分構成: 石棉絨15-30份； 聚乙烯醇10-30份； 硅酸鈉10-30份； 水100份。
12.根據權利要求7或8所述無機防火保溫材料的制備方法，其特征在于，所述界面劑為順丁烯二酸酯磺酸鹽 、丁二酸酯磺酸鹽、木質素磺酸鹽和十二烷基磺酸鈉中的一種。
13.根據權利要求7或8所述無機防火保溫材料的制備方法，其特征在于，所述無機凝膠材料為水泥、石灰、石骨中的一種或多種。
全文摘要
本發明公開了一種無機防火保溫材料，其組分及重量份數為增強纖維0.5-30份；輕骨料40-65份；膨潤土2-15份；膠粘劑12-35份；無機凝膠材料5-20份；界面劑2-10份；膨脹聚苯顆粒0-10份；水200-260份。其中膨脹聚苯顆粒在攪拌過程中起到緩沖作用，可避免輕骨料的破碎，界面劑具有增進各原料的相容性和發泡作用，膠粘劑和無機凝膠材料將產生的泡沫保持住，增強纖維使材料具有一定的彈性和良好的機械強度。本發明材料的制備方法簡單方便，易于操作和實現工業化生產。本發明材料具有耐高溫、保溫性能好、容重小的特點，不僅可以作為保溫板材和保溫漿料使用，還可以作為防火門芯、防火封堵料等無機耐火材料使用。
文檔編號C04B28/14GK103214228SQ201310088090
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月19日 優先權日2013年3月19日
發明者王國輝, 王俊勝, 張曉穎, 韓偉平 申請人:公安部天津消防研究所