CN102392495B

CN102392495B - 环保型超憎水玻化微珠a级防火复合保温板及其生产方法

Info

Publication number: CN102392495B
Application number: CN 201110224014
Authority: CN
Inventors: 宁宝柱; 余建国; 黄美兰; 余途康; 张毛毛
Original assignee: 宁宝柱
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2031-08-05
Also published as: CN102392495A

Abstract

一种环保型超憎水玻化微珠A级防火复合保温板及其生产方法，该保温板包括保温层、砂浆层和无纺布，所述保温层是由超憎水玻化微珠搅拌均匀后注入助剂，经低温挤出，再由模具挤压定形，冷却切割而成的超憎水玻化微珠板；超憎水玻化微珠板双面铺设有无纺布并与砂浆层复合；超憎水玻化微珠是由玻化微珠经双组分憎水剂浸渍、过滤、烘干处理而成，双组分憎水剂是由单甲基硅氧烷有机防水剂和反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液按重量比1：1.5混合后，配制成的浓度为1～6‰的水溶液。本发明彻底解决了因玻化微珠吸水率高而不能在外墙外保温中使用的难题，既节能环保，又可达到A1级的防火指标，可广泛用于建筑物外墙和屋面的保温工程中。

Description

环保型超憎水玻化微珠A级防火复合保温板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种建筑外墙保温板及其生产方法。

背景技术

膨胀珍珠岩是一种火山喷发时在一定条件下形成的酸性玻璃质熔岩，属非金属矿物质，主要成份是SO₂，Al₂O₃，CaO和一定含量的化合结晶水。而玻化微珠是膨胀珍珠岩经过特殊生产工艺技术加工制成。由于颗粒表面被玻化封闭，其吸水率比膨胀珍珠岩要小，是一种较好的无机轻质绝热材料。但加工后的玻化微珠吸水率仍然在50%以上，如果用做墙体保温材料，在温度变化时，玻化微珠因吸水膨胀会出现鼓泡开裂的现象。此外，吸水还降低了材料的保温性能。由于玻化微珠保温材料多出于玻化微珠与水泥结合体，这就引起了结构强度与导热系数的矛盾。如果导热系数满足了使用要求，往往强度变低。反之，墙体强度满足了使用要求，导热系数往往变高，这成为玻化微珠用于建筑保温材料的致命缺陷。

现有外墙保温板普遍是由聚合物砂浆、玻璃纤维网格布、保温层板材复合而成。而保温板材常用的聚苯板、挤塑板和聚氨酯发泡等有机类保温材料的防火安全性较差，使用时存在一定的安全隐患。虽然现有有机类保温材料可通过添加阻燃剂达到一定的防火要求，但长时间使用后化学药剂容易挥发或失效。阻燃剂的添加不仅提高了材料的生产成本，还会增加燃烧后的产烟毒性，对人体造成危害。

公安部消防局2011年3月下发通知，明确将民用建筑外保温材料纳入建设工程消防设计审核、消防验收和备案抽查范围，并从严执行《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》第二条规定，民用建筑外保温材料必须采用燃烧性能为A级的材料。由此可见，采用A级防火材料已成为外保温材料发展的必然趋势。玻化微珠作为一种A级防火材料，如广泛用于外墙保温材料，还需解决玻化微珠强度低、吸水率高的问题。如采用有机硅类防水剂或硅烷类防水剂直接对玻化微珠进行处理，经试验证明处理后的玻化微珠防水效果并不理想。

发明内容

本发明提供一种环保型超憎水玻化微珠A级防火复合保温板及其生产方法，要解决玻化微珠因吸水率高难于在建筑外保温材料中应用的技术问题，并解决现有玻化微珠保温材料强度与导热系数矛盾难于解决的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种环保型超憎水玻化微珠A级防火复合保温板，包括保温层、砂浆层和无纺布，所述保温层是由超憎水玻化微珠注入助剂搅拌均匀、由模具成形、切割而成的超憎水玻化微珠板，所述超憎水玻化微珠板双面铺设有无纺布并与砂浆层复合；

所述超憎水玻化微珠是由玻化微珠经双组分憎水剂浸渍、过滤、烘干处理而成，双组分憎水剂是由单甲基硅氧烷有机防水剂和反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液按重量比1∶1.5混合后，配制成的浓度为1～6‰的水溶液。

所述玻化微珠的容重为40～60㎏/m³，导热系数为0.043 W/m·K 。

所述助剂为有机硅防水剂，添加量为超憎水玻化微珠重量的1～1.5倍。

所述砂浆层由砂子、水泥和聚羧酸减水剂配制而成，砂子和水泥的重量比为100﹕30，聚羧酸减水剂的添加量为砂浆总重量的0.5%～1.0%。

所述双组分憎水剂是由单甲基硅氧烷有机防水剂和反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液按重量比1∶1.5混合后，配制成的浓度为2‰的水溶液。

所述超憎水玻化微珠板的厚度为6～8cm。

所述砂浆层的厚度为1～2cm。

这种环保型超憎水玻化微珠A级防火复合保温板的生产方法，生产步骤如下：

步骤一、制备超憎水玻化微珠，先配制双组分憎水剂，将单甲基硅氧烷有机防水剂和反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液按重量比1∶1.5混合后，配制成的浓度为1～6‰的水溶液，将玻化微珠浸渍在双组分憎水剂中1min以上，过滤后置于50℃的烘箱内烘干24～30小时达到恒重即可；

步骤二、成板，将超憎水玻化微珠注入助剂搅拌均匀，由模具成形后切割，得到超憎水玻化微珠板；

步骤三、复合，将无纺布铺设于超憎水玻化微珠板表面，再将配制好的砂浆搅拌均匀后与铺好无纺布的超憎水玻化微珠板双面复合，经多道辊压成型、切割后得到成品。

本发明处理玻化微珠用的双组分憎水剂机理分析如下：

反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液为白色液体， 20 ℃PH值在6～7之间，通过对玻化微珠产品进行浸渍处理，可在其表面和众多毛细孔内壁形成憎水的硅树脂网络，使基材的表面张力发生明显变化，增大了玻化微珠表面与外界水的接触角，这样就阻止了毛细孔对水的吸收作用，增强了材料的憎水性能。

单甲基硅氧烷是一种建筑用防水剂，由于单甲基硅氧烷有机防水剂显碱性（游离碱氢氧化钠不大于5%），并与玻化微珠这种无机玻璃质矿物材料有很好的亲和性，极易于空气中的二氧化碳作用，自聚形成一层高分子网状的硅树脂防水薄膜，起到良好的抗水渗透性。

上述双组份具有良好的协同作用，能同时对玻化微珠起到憎水作用，比单一添加效果更好，可使玻化微珠具有了超憎水性能。

本发明的有益效果如下：

本发明是用双组分憎水剂（单甲基硅氧烷有机防水剂和反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液按质量比1∶1.5混合，配制成水溶液）对玻化微珠进行高强度憎水处理，得到超憎水玻化微珠。超憎水玻化微珠呈不规则球状体颗粒状，内部空腔成网状憎水结构，表面成薄膜防水，整体光泽平滑，理化性能十分稳定，具有质轻，绝热，防火，耐高低温，抗老化，吸水率小等优异特性。尤其是超憎水玻化微珠的憎水性能异常卓越，吸水率可大幅下降75%左右，完全达到了制成复合保温板的要求，且不会反弹。试验证明，超憎水玻化微珠的吸水率在1年之内仅仅增加2%左右。

本发明以超憎水玻化微珠为主要骨料，通过浸渍、成板、复合三道特殊的工艺制成各项技术指标均符合国家要求的防火保温板。不仅生产效率成倍提高，而且由于在复合板里砂浆层和无纺布结合成网状立体联接结构，使产品的机械强度、面层粘接力和保温效果大幅提高，有效地解决了珍珠岩类保温材料自身强度与保温效果之间总是此消彼长的矛盾，突破性地攻克了两大重要技术指标同步增长的难题。

本发明彻底解决了因玻化微珠吸水率高而不能在外墙外保温中使用的难题。既节能环保，又可达到A1级的防火指标，满足了消防部门对建筑保温材料的新要求，可广泛用于建筑物外墙和屋面的保温工程中。

本发明的吸水率测定试验及结果如下：

(1)原材料选择：外观为白色的普通玻化微珠颗粒，容重约为50 ㎏/ m³，导热系数0.043 W/m·K ，吸水率60%。

(2)试验方法：将配制好的双组分憎水剂按一定比例添加到蒸馏水中，搅拌混合成均匀液体（称为双组份憎水溶液），装在浸渍池中。将玻化微珠在浸渍池中均匀浸渍1分钟后，用不同方式使玻化微珠颗粒完全干燥，称取一定重量(m1)的此产品放入不吸水的尼龙网中，在标准环境中，完全浸入水中，保持水面高于5cm以上。一定时间后取出吸干表面水分后，马上称取重量(m2)，根据前后重量差计算吸水率：

吸水率(X) = (m2-m1)/m1

(3) 讨论：

a) 双组份憎水剂配比对吸水率的影响

根据双组份憎水剂的特点，按照表1的配比进行对比试验。

表1 不同稀释比例的双组份憎水溶液配比

按照表1，将不同比例的双组份憎水溶液对玻化微珠处理后，在50℃烘箱中烘30小时至恒重，然后分别测试吸水1 h、6h、20h、24 h后玻化微珠吸水率的变化。结果如表2所示。

表2 双组份憎水溶液配比对吸水率的影响

从表2能很明显看出，未处理的玻化微珠颗粒仍有一定的吸水率，1小时后吸水率就达到50%以上，而处理后吸水率下降明显。从整体上来看，玻化微珠一般在1小时后吸水就基本达到饱和，从1小时到24小时之间，吸水率仅有缓慢增长，而且时间越长吸水率变化越小。另外，从1样品到3样品吸水率变化明显，但从3样品到5样品变化不大。也就是说，双组份憎水溶液浓度从空白到2‰浓度，吸水率下降明显；但浓度超过2‰后，吸水率基本变化不大。这种通过双组份憎水溶液处理过的玻化微珠，其吸水率大幅下降75%左右，故称其为超憎水玻化微珠。

b) 干燥工艺温度对处理后的玻化微珠吸水率的影响

试验发现，干燥过程对处理后的玻化微珠吸水率有一定影响，主要是温度变化的影响。分别采取在室温(20℃左右，湿度在40%左右)以及烘箱50℃、70℃温度下干燥至恒重，再分别测定吸水1 h、6h、20h、24 h后玻化微珠吸水率的变化。样品按照表1的配比，分别选取1、2、3三种样品进行对比试验。结果如表3所示。

表3 干燥工艺温度对处理后的玻化微珠吸水率的影响

从表3可以看出，未处理过的玻化微珠样品，干燥温度对吸水率影响不是很大，因为它们本身吸水率较大。但用有机硅憎水剂处理后，在烘箱中干燥处理比自然干燥后吸水率下降明显，但50℃、70℃两种温度下对玻化微珠吸水率影响不大。在烘箱中，干燥30小时后基本可达到恒重。但在室温条件下，完全干燥需要1周左右时间。

c) 玻化微珠憎水处理的时间对其吸水率的影响

把玻化微珠在浓度为2‰的双组份憎水溶液（即表1中的3号样品）中分别浸渍半分钟、1分钟、3分钟、10分钟，之后烘箱50℃温度下干燥至恒重，再分别测定吸水1 h、6h、20h、24 h后玻化微珠吸水率的变化。对比试验结果如表4所示。

表4 玻化微珠憎水处理的时间对其吸水率的影响

从表4可以看出，玻化微珠在进行憎水处理的头1分钟内，浸渍时间对其吸水率影响较为明显，而一分钟之后，吸水率随浸渍时间延长却变化不大，说明双组份憎水溶液对玻化微珠的憎水作用是在很短的时间内完成的，反应效率很高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图１是环保型超憎水玻化微珠A级防火复合保温板的结构示意图。

附图标记：1－超憎水玻化微珠板、2－砂浆层、3－无纺布。

具体实施方式

实施例参见图1所示，这种环保型超憎水玻化微珠A级防火复合保温板，包括保温层、砂浆层和无纺布，所述保温层是由超憎水玻化微珠搅拌均匀后注入助剂，经低温挤出，再由模具挤压定形，冷却切割而成的超憎水玻化微珠板，所述超憎水玻化微珠板1双面铺设有无纺布3并与砂浆层2复合；所述超憎水玻化微珠板1的厚度为7cm，砂浆层2的厚度为15cm。

所述超憎水玻化微珠是由玻化微珠经双组分憎水剂浸渍、过滤、烘干处理而成，双组分憎水剂是由单甲基硅氧烷有机防水剂和反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液按重量比1∶1.5混合后，配制成的浓度为2‰的水溶液。

所述玻化微珠可采用容重为40～60㎏/m³，导热系数为0.043 W/m·K的原料。

步骤一、制备超憎水玻化微珠，先配制双组分憎水剂，将单甲基硅氧烷有机防水剂和反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液按重量比1∶1.5混合后，配制成的浓度为2‰的水溶液，将玻化微珠浸渍在双组分憎水剂中1min以上，过滤后置于50℃的烘箱内烘干24～30小时达到恒重即可；

步骤二、成板，将超憎水玻化微珠搅拌均匀后注入助剂，经低温挤出，再由模具挤压定形后冷却切割，得到超憎水玻化微珠板1；

步骤三、复合，将无纺布3铺设于超憎水玻化微珠板1表面，再将配制好的砂浆搅拌均匀后与铺好无纺布的超憎水玻化微珠板1双面复合，经多道辊压成型、切割后得到成品。

本发明生产所需的配套设备可由三部分组成：骨料浸渍系统（包括传送装置、浸渍池、过滤网和烘干炉）、玻化微珠成板系统（包括配混料部分、挤出装置、辅机设备）和成品的复合系统（包括全自动搅拌体系、自动复合机、配套切割锯、群钻设施）。

Claims

1.一种环保型超憎水玻化微珠 A 级防火复合保温板，包括保温层、砂浆层和无纺布，其特征在于：所述保温层是由超憎水玻化微珠注入助剂搅拌均匀、由模具成形、并切割而成的超憎水玻化微珠板（1），所述超憎水玻化微珠板（1）双面铺设有无纺布（3）并与砂浆层（2）复合；

所述超憎水玻化微珠是由玻化微珠经双组分憎水剂浸渍、过滤、烘干处理而成，双组分憎水剂是由单甲基硅氧烷有机防水剂和反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液按重量比 1 ∶ 1.5 混合后，配制成的浓度为1 ～ 6‰的水溶液；

所述助剂为有机硅防水剂，添加量为超憎水玻化微珠重量的1 ～ 1.5 倍；

所述砂浆层由砂子、水泥和聚羧酸减水剂配制而成，砂子和水泥的重量比为100 ﹕ 30，聚羧酸减水剂的添加量为砂浆总重量的0.5% ～ 1.0%。

2.根据权利要求 1 所述的环保型超憎水玻化微珠 A 级防火复合保温板，其特征在于：所述玻化微珠的容重为40 ～ 60 ㎏ /m³，导热系数为0.043 W/m·K 。

3.根据权利要求 1 所述的环保型超憎水玻化微珠 A 级防火复合保温板，其特征在于：所述双组分憎水剂是由单甲基硅氧烷有机防水剂和反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液按重量比1 ∶ 1.5 混合后，配制成的浓度为2‰的水溶液。

4.根据权利要求 1 所述的环保型超憎水玻化微珠 A 级防火复合保温板，其特征在于：所述超憎水玻化微珠板（1）的厚度为6 ～ 8cm。

5.根据权利要求 1 所述的环保型超憎水玻化微珠 A 级防火复合保温板，其特征在于：所述砂浆层（2）的厚度为1 ～ 2cm。

6.一种如权利要求1 ～ 5任意一项所述环保型超憎水玻化微珠 A 级防火复合保温板的生产方法，其特征在于生产步骤如下：

步骤一、制备超憎水玻化微珠，先配制双组分憎水剂，将单甲基硅氧烷有机防水剂和反应型聚二甲基硅氧烷水性乳液按重量比1 ∶ 1.5 混合后，配制成的浓度为1 ～ 6‰ 的水溶液，将玻化微珠浸渍在双组分憎水剂中 1min 以上，过滤后置于50℃的烘箱内烘干24 ～ 30小时达到恒重即可；

步骤二、成板，将超憎水玻化微珠注入助剂搅拌均匀，由模具成形后切割，得到超憎水玻化微珠板（1）；

步骤三、复合，将无纺布（3）铺设于超憎水玻化微珠板（1）表面，再将配制好的砂浆搅拌均匀后与铺好无纺布的超憎水玻化微珠板（1）双面复合，经多道辊压成型、切割后得到成品。