CN1019479B - 防水防火建筑材料 - Google Patents

防水防火建筑材料

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Abstract

本申请涉及一种防水防火建筑材料，它包括一种或多种吸收性组分、镁氧水泥、具化学活性气相法二氧化硅、碱性硅酸盐、一种或几种无机填料、一种或几种木素磺酸盐、最后为硅酸乙酯经分层、成型及硬化的组合体，由此产生的最终产品是由两个粘合体系构成的，其中之一包含气相法二氧化硅、碱性硅酸盐、及还可包含氧化镁，而另一个则由镁氧水泥与一种木素磺酸盐组成。还涉及其生产方法，其特征为形成两个粘合体系及具有很短的压制时间。

Description

本发明涉及一类防水防火的建筑材料，其基于由镁氧水泥、一种或多种吸收性材料、木素磺酸盐、具化学活性的气相法二氧化硅、碱性硅酸盐、水以及一种或多种添加物组成的组合体。本发明亦涉及生产这些材料的方法。
一百年来，镁氧水泥或者索瑞耳胶结料，已为人们所公知。这种胶结料优于波特兰水泥就在于它能更迅速地固化且越变越坚硬。另一方面，由于镁氧水泥是稍溶于水，则造成由镁氧水泥制成的产品其防水性能降低。然而，按照挪威专利NO-PS151035所公开的，在添加按重量计为0.5-2%的硅酸乙酯之后，由镁氧水泥制成的产品的防水性能可以大大的得到改进。
由主要包含木质纤维、无机填料、细分散的轻烧氧化镁（MgO）及氯化镁的水溶液组成的混合物，通过热压、固化而制成板状或带状的建筑材料，及其生产方法，已叙述在挪威专利NO-PS141889中。按照NO-141889所叙述的建筑材料制品，其特征在于，所述固化的混合物具有
（a）氧化镁与木质纤维的比例按重量计为1∶3至1∶4，
（b）氯化镁与木质纤维的比例按重量计为1∶9至1∶12，
（c）不具化学活性的二氧化硅的含量为木质纤维的含量的2-15%，
（d）基于木质纤维含量计，可能高达5%的、最好为2-4%的水玻璃。
按照挪威专利NO-PS141889的工艺程序，其特征在于，包括30-40重量份的细分散的轻烧氧化镁与其重量为3-4倍的且主要包含最大长度 为20mm碎木块的木质纤维填料，2-8重量份惰性二氧化硅，至少为一种包含9-12重量份氯化镁的水溶液及30-60重量份的水进行混合，还可混合1-5重量份的水玻璃，并在15-50巴的压力及120-220℃的温度下使形成的混合物在3-20分钟时间内固化。按照NO-PS141889叙述的方法，可用挤压法生产成连续的木质纤维板，或可用平压法制成一块块的木质纤维板。
按照NO-PS141889制造的木质纤维板，声称尺寸稳定并且“已显示，甚至在长时间浸泡在水中后未发现有显著的膨胀现象”（见NO-PS141889，第7页第1-4行）。
本发明涉及防水防火建筑材料，其特征在于，该材料具有成型及固化结构，该结构则包含一种或多种具吸收性能的组份、镁氧水泥、一种或多种木素磺酸盐、具化学活性的气相法二氧化硅、碱性硅酸盐还可加一种或多种无机添加物（填料）及可加硅酸乙酯所组成的分层的组合体材料。因此，最终的产品包含着两个粘合体系，一个体系包含防水的镁氧水泥，木素磺酸盐、最好为木素磺酸镁，而另一个体系包含该具化学活性的气相法二氧化硅、碱性硅酸盐及可加氧化镁的反应产物。
本发明也涉及生产上述建筑材料的方法，其特征在于，该方法是首先将一种或多种具吸收性能的材料与在碱性硅酸盐中的气相法二氧化硅分散体进行完全的混合，还可与硅酸乙酯混合，然后与氧化镁及无机填料混合，随后再将在其中也分散了无机填料的、包含木素磺酸盐的镁盐落液混合，此过程完成后，形成了最终组合物，并将之在适当的压力和温度条件下固化，直到混合物中的自由水结合成水合物后，再将所获材料成型并硬化，以形成所需的建筑材料。
关于本发明的新的且必不可少的特点在于，最终产品是由两个粘合体系的组合体所构成的。其中之一，体系A包含防水的镁氧水泥与木素磺酸盐，而另一体系B则包含具化学活性的气相法二氧化硅、碱性硅酸 盐以及可能还有氧化镁之间的反应产物。由于最终产品具分层结构，则两粘合体系在固化初期是彼此分开的;在此期间，它们彼此间是不相容的，因此，推定它们的固化反应是彼此独立进行的。
体系A具有良好的早期强度及短的压制时间，并显示高的防水防火性能。
体系B在一个较长的时间间隔内逐渐形成并提高强度，同时也具有防水防火的有益效应。此外，与体系A配合使用的木素磺酸盐也有提高强度与防水性能的作用，特别是当具吸收性能的基底材料包含木质纤维时，尤其如此。
短的压制时间对工业生产来说是特别重要的问题。按照本发明，在温度为150-175℃之间时，其固化时间是在2分钟的范围。
以美国专利第2，466，145号中叙述的索瑞耳胶结料作为对比，显然索瑞耳胶结料需要较长的固化时间。通常用索瑞再结合的木质纤维体系所需固化时间高达20分钟。
本发明的一个重要特征在于分层添加反应的组分。作为对比的美国专利第1，175，427号指出不同的成分是如何进行混合是无关重要的。与它相反，由于两粘合体系的本质，本发明的分层概念是必需的。
按照本发明的优选具体实施方案要求将具吸收性能组分尽可能地用碱性硅酸盐（水玻璃）中气相法二氧化硅的分散体的连续层进行覆盖。通过后加上的氧化镁面层或涂层而使上述面层变成不水溶性。在此之后，将氯化镁或硫酸盐溶液与可能含有分散了的无机填加材料的木素磺酸盐一起加入。在高压下，具吸收性能的材料与粘合材料被压实，并且在高温下，从混合物中将自由水移走并以结晶水的形式将之贮存，而形成镁氧水泥水合物。
当将产品中的碱性硅酸盐暴露于高温如火焰中时，产品中的碱性硅酸盐膨胀并有助于截断空气（氧气）的供应。在这些的条件下，镁氧水 泥能在很广的温度范围内释放出水，以此方式便可限制温度的升高及熄灭火焰。木素磺酸盐起着镁氧水泥结构与作为基底材料的木质纤维的纤维素间的桥梁作用，其进一步的优点在于，它令人惊奇地改进了防水性能。在所使用的无机填料中，白云石特别令人感兴趣，因为它能在着火的条件下释放出气体二氧化碳。
下述实例说明，按照本发明的方法制造出来的建筑材料具有高的弯曲强度和拉伸强度，在水中浸泡只稍许膨胀且具有低的吸水性能，同时有良好的防火性能。下述组合物是按照指明的顺序及比例进行混合。
实例1（样品989-28）.实验室中制造。
1.粗木质纤维    18.9%
2.细木质纤维    16.7%
3.29.8%的气相法二氧化硅分散在    5.1%
水玻璃中    4.7%
4.气相法二氧化硅（“Micropoz”）    5.6%
5.预混合料，包含    10.4%
60.6%MgCl·6HO
14.7%木素磺酸盐（钙）
24.7%水
6.白云石    5.6%
7.重复利用的表面磨料    7.0%
8.氧化镁    15.6%
9.5中的预混合料    10.4%
100.0%
压制时间：2.2分钟
压制温度：160/170℃
实例2（样品989-14）.实验室中制造。
1.粗木质纤维    20.8%
2.细木质纤维    18.4%
3.水玻璃    5.2%
3.气相法二氧化硅29.8%分散体    4.7%
4.白云石    6.1%
4.气相法二氧化硅（“Micropoz”）    6.1%
5.氧化镁    17.2%
6.预混合料，包含    21.5%
60.6%    MgCl·6HO
14.7%木素磺酸盐（钙）
24.7%水
100.0%
压制时间：2.2分钟
压制温度：160/170℃
实例3（样品989）.大规模试验。
1.粗木质纤维    20.4%
2.细木质纤维    18.2%
3.氧化镁    17.4%    预先
4.白云石    6.0%    混合
5.气相法二氧化硅（“Micropoz”）    6.0%
6.水    7.2%    预先
7.水玻璃    3.7%    混合
8.木素磺酸盐    5.4%    预先
9.33%氯化镁溶液    15.7%    混合
100.0%
压制时间：2.5分钟
压制温度：163/170℃
实例4（样品498）.大规模试验。
1.粗木质纤维    23.3%
2.细木质纤维    23.3%
3.水玻璃    2.8%    预先
4.水    5.5%    混合
5.氧化镁    20.6%
6.气相法二氧化硅（“Micropoz”）    5.5%
7.硅酸乙酯    0.5%
8.33%氯化镁溶液    18.5%
100.0%
压制时间：3分钟
压制温度：120/136℃
实例5（样品989-60）.实验室中制造。
1.粗木质纤维    18.7%
2.预混合料，包含    19.9%
25.9%水
7.4%木素磺酸盐（钙）
30.3%MgCl·6HO
36.4%气相法二氧化硅（“Micropoz”）
3.细木质纤维    16.5%
4.重复利用的表面磨料    6.1%
5.氧化镁    15.4%
6.2中的预混合料    19.9%
7.水玻璃    3.5%
100.0%
压制时间：2.2分钟
压制温度：170/170℃
对完全固化的建筑材料板进行下列性能测定：
弯曲强度
拉伸强度
在水中浸泡2小时及24小时后，膨胀率%及吸水率%的测定。并按照挪威测试规范程序NS3903及NT火004进一步对建筑材料板进行防火性能的测定。
在特隆赫姆（Trondheim）SINTEF防火技术研究实验室中进行的试验所得的燃烧气体温度曲线及烟密度曲线作为参考。
试验结果
实例号    1    2    3    4    5
弯曲强度，兆帕，    9.0    11.5    12.5    8.0    10.4
5个样品的平均值
横向拉伸强度，兆帕，    0.51    0.54    0.52    0.45    0.51
5个样品的平均值
在水中的膨胀率，
2小时后，%    2.0    5.2    3.9    4.7    4.1
3个样品的平均值
在水中的膨胀率
24小时后，%    7.1    11.7    12.6    12.7    10.8
3个样品的平均值
吸水率
2小时后，%    9.0    16.0    16.0    14.1    9.7
3个样品的平均值
吸水率
24小时后，%    23.7    32.0    33.0    34.2    26.4
3个样品的平均值
防火试验：NS3903及
NT火004
极限：K1/IN1
极限曲线1下    是    是    是    是    是

Claims (13)

1、防水防火的建筑材料，其特征在于，该材料组合体是呈层结构，然后成型并硬化，所述组合体包含一种或多种选自纤维素纤维、木质纤维、珠光岩、飞灰、矿棉、玻璃棉和硅藻土的具有吸收性能的组分、镁氧水泥、一种或多种木素磺酸盐、具化学活性的气相法二氧化硅、碱性硅酸盐，还可包含一种或多种无机填料添加物及可包含硅酸乙酯，从而使最终产品包含两个粘合体系，其中一个体系包含防水的镁氧水泥与木素磺酸盐，而另一个体系则包含具化学活性的气相法二氧化硅、碱性硅酸盐和可能还有氧化镁之间的反应产物。
2、按照权利要求1所述的建筑材料，其特征在于，具有吸收性能的组分是木质纤维，其含量按重量计为35.6至46.6%。
3、按照权利要求1所述的建筑材料，其特征在于，木素磺酸盐的含量按重量计为3至5.4%。
4、按照权利要求1所述的建筑材料，其特征在于，具化学活性的气相法二氧化硅的含量按重量计为5.5至7.5%。
5、按照权利要求1所述的建筑材料，其特征在于，碱性硅酸盐是水玻璃，其含量按重量计为2.8至5.2%。
6、按照权利要求1所述的建筑材料，其特征在于，硅酸乙酯的含量按重量计为0至0.5%。
7、按照权利要求1所述的建筑材料，其特征在于，镁氧水泥是由氯氧化镁水合物、含氧硫酸镁水合物或这些含氧盐水合物的混合物组成的。
8、按照权利要求1所述的建筑材料，其特征在于，木素磺酸盐组分是由木素磺酸盐的钙盐或镁盐，或它们的组合物，或可转化成镁盐的其它木素磺酸盐类组成的。
9、按照权利要求1所述的建筑材料，其特征在于，细磨的二氧化硅组分是具化学活性的气相二氧化硅。
10、按照权利要求1所述的建筑材料，其特征在于，碱性硅酸盐是由硅酸钠水玻璃或硅酸钾水玻璃、或这些水玻璃的混合物组成的。
11、按照权利要求1所述建筑材料，其特征在于，无机填料添加物是由白云石或长石、或其组合物组成的。
12、生产按照权利要求1至11所述建筑材料的方法，其特征在于，将包含一种或多种选自纤维素纤维、木质纤维、珠光岩、飞灰、矿棉、玻璃棉和硅藻土的吸收性材料、氧化镁、木素磺酸盐、一种镁盐、水、碱性硅酸盐、活性气相法二氧化硅及还可包含硅酸乙酯及无机填料添加物进行完全的混合，然后将完成的组合物成型，并在加压与加温下固化，直至混合物中的游离水转化成水合物，并把材料成型与硬化成所需的建筑制品。
13、按照权利要求12所述的方法，其特征在于，该方法包括将预先混合的、包含选自纤维素纤维、木质纤维、珠光岩、飞灰、矿棉、玻璃棉和硅藻土的吸收性材料、氯化镁水溶液，还可包含硫酸镁、及一种木素磺酸盐进行完全的混合，并在这预混合料中添加氧化镁，及最后加入无机填料添加物，在此之后，将生成的混合物在加温与加压下，压制成型，直到其中的游离水结合成水合物，且把材料转化成所需要的建筑制品。
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