CN102503289B - 一种保温阻燃建筑材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种保温阻燃建筑材料及制备方法，其特征在于保温阻燃建筑材料重量份组成为：轻骨料45-50份，无机胶凝材料45-50份，增韧剂5-10份，界面改性剂3-10份，分散助剂0.5-2份。通过界面改性剂的快凝作用和封闭作用对轻骨料表面进行闭孔处理，选用大长径比纤维状无机晶须材料作为增强增韧材料，从根本上解决了无机保温材料保温效果低、易发脆的缺陷。本发明原材料全部选用A级不燃材料，具有良好的阻燃效果。该保温阻燃材料生产技术工艺简短，可连续化操作，易于实施与控制，利于工业化推广应用。

Description

一种保温阻燃建筑材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及保温建筑材料领域，具体涉及一种具有保温阻燃功能的建筑材料及其制备方法。

背景技术

我国经济发展迅速，而能源的发展相对滞后，解决能源短缺的一个最好办法就是节约能源。因此，不断研究和开发节能新材料是国家的长期发展战略。由于建筑能耗在所有能耗中占有较大的比重，目前越来越受到重视。建筑节能主要通过使用保温隔热材料减少热流失以保证室内温度恒定，从而减少用于致热或制冷的能源。

由于有机保温材料导热系数低，隔热保温性能良好，目前被广泛应用于建筑节能。但是有机保温材料存在着种种弊端，比如原材料使用石油资源、环保性差、易燃、耐候性差、易老化等。尤其是随着推广应用进一步深入，有机保温材料易燃的缺陷逐步暴露，严重的威胁到人们的安全。鉴于此，公安部于2011年3月发布了公消[2011]65号文件，要求民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级不燃的材料，因此有机保温材料面临着前所未有的挑战。

利用多孔、蜂窝状的轻质无机材料制备无机保温材料是另一条保温途径。无机保温材料具有原材料环保、不燃、耐候性能优异、不易老化的特性，既符合发展循环经济的要求，又符合节能减排的要求。这为无机保温隔热材料提供了极好的发展空间。但无机保温材料也存在不足，主要表现在导热系数较高，易吸水、保温效果差，材料存在脆性，易收缩开裂等。膨胀珍珠岩是一种质优价廉的保温材料，我国目前年生产能力约1000万立方，但是膨胀珍珠岩的吸水率极高，吸水后导热系数迅速增大，保温效果急剧下降。因此，必须对这种材料进行改性，使其具备防水功能，将吸水率降低到外保温材料的允许范围内。玻化微珠具有良好的闭孔率，但闭孔率远不能满足高效保温的需求，尤其在施工过程中很容易导致轻骨料破损。另外，膨胀蛭石、漂珠、硅藻土等多孔材料均因吸水而影响保温效果。为了降低导热系数和吸水率，通常需要对无机轻骨料进行闭孔处理。为了增韧增强，通常需要加入聚丙烯纤维等材料进行处理，但由于聚丙烯纤维成本高，而且易燃，限制了其大比例使用。因此，为了广泛推广无机保温材料，需要深入研究并对多孔材料进行改进。

公开号CN1944318A的专利文献报道了一种无机保温砂浆及制备方法。该技术发明采用引气粉发泡来降低导热系数。保温效果有较大的提高，但该工艺由于是现场施工，存在很大的不确定性。另外，由于过度的发泡易导致材料发脆，强度降低，限制了其广泛应用。

公开号CN101054286A的专利文献报道了一种QH无机中空(玻化微珠)保温砂浆。该技术发明采用玻化微珠为轻骨料，复合纤维为增强材料。但在实际使用中，由于玻化微珠的闭孔特性，导致其与凝胶材料结合力下降，施工中易脱落。

公开号CN1559954的专利文献报道了一种膨胀珍珠岩-硬硅钙石复合保温材料及其制备方法。该技术发明采用低密度膨胀珍珠岩，容重在60～100kg/m3，将膨胀珍珠岩原料混入硬硅钙石活性料浆，制备保温材料。尽管膨胀珍珠岩密度低，但由于吸水性，导致材料在使用过程中极易吸潮，导热系数升高，降低保温效果。

公开号CN101081728A的专利文献报道了一种硅酸钙微珠保温砂浆及其施工方法。该技术发明使硅酸钙在玻化微珠表面形成保护膜，从而增加玻化微珠的表面强度。由于只改进了玻化微珠的强度，导热系数仍然较高，为0.096-0.098W/(m·K)，保温效果不明显。

公开号CN101182174A的专利文献报道了一种改性玻化中空微珠防火砂浆。该技术发明通过使用水性偶联剂使玻化微珠与凝胶材料更易结合，从而提高的材料的抗压强度。但该专利未能解决材料发脆的缺陷。

上述资料报道，有机保温存在易燃缺陷，而无机保温材料则存在导热系数高、保温效果差、易吸水、易发脆等缺陷。

发明内容

针对上述技术不足，本发明提供一种保温阻燃建筑材料，具体讲是利用界面改性剂的快速凝结作用和封闭作用将片状无机粉体包覆于轻骨料表面进行闭孔处理，形成中空蓬松，有坚硬密闭外壳的轻骨料，从而降低导热系数和吸水性，提高保温效果。选用大长径比纤维状无机晶须材料作为增强、增韧材料，提高材料的抗压强度和柔韧性。从根本上解决了无机保温材料保温效果低、易发脆的缺陷。本发明不但保温效果好，而且原材料全部选用A级不燃材料，具有良好的阻燃效果。并提供一种保温阻燃建筑材料的制备方法，该技术工艺简短，可连续化操作，易于实施与控制，利于工业化推广应用。

为实现上述目的，本发明的保温阻燃建筑材料是由按下列重量份混合组成：

轻骨料                45-50份，

无机胶凝材料        45-50份，

增韧剂              5-10份，

界面改性剂          3-10份，

分散助剂            0.5-2份。

其中所说的轻骨料为A级不燃的多孔网状无机材料膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、粉煤灰、玻化微珠、漂珠、硅藻土中的至少一种；

所说的无机胶凝材料为石灰、硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，氟铝酸盐水泥、石膏中的至少一种；

所说的增韧剂为平均粒径为20-100微米、长/径比为20/1-50/1的镁盐晶须、碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、碳酸钾晶须中的至少一种；

所说的界面改性剂由片状无机粉体、快凝剂、硬化剂复合而成，复合重量份组成为：片状无机粉体60-70份，快凝剂25-35份，硬化剂0.5-3份；

所说的分散助剂是由保水剂、减水剂、增稠剂等复合而成的常规助剂。

本发明利用界面改性剂快速凝结作用和封闭作用使多孔或者网状无机轻质材料进行闭孔处理，极大的降低了轻骨料的导热系数，提高了耐水性能。界面改性剂由片状无机粉体、快凝剂、硬化剂复合而成。其中所说的片状无机粉体为粒径在10-50微米的硅酸镁、硅酸铝、硫酸钡、膨润土、云母粉、叶腊石中的至少一种；快凝剂为高铝凝胶材料、菱镁胶凝材料中的一种；硬化剂为活性硅粉、轻烧氧化镁、氯化镁、明矾石中的至少一种。

本发明提供保温阻燃建筑材料的具体制作方法，步骤如下：

1、将轻骨料、界面改性剂(片状无机粉体、快凝剂、硬化剂)加入卧式筒状旋转搅拌机，筒内设有4-6处喷淋装置，搅拌速度为50-100rpm，搅拌3-5分钟，并通过喷淋装置喷洒适量水，水的用量以湿润界面改性剂为准，参考用水量为界面改性剂重量的5-10％，使界面改性剂完全粘附于轻骨料并快速凝固。作为备用材料；

2、将无机胶凝材料、增韧剂加入通用双轴无重力混合机，混合机装有飞刀组，在搅拌速度为100-500rpm，搅拌时间5-10分钟条件下，将增韧剂快速均匀分散在无机胶凝材料中；

3、将步骤1)中得到的改性轻骨料、分散助剂加入步骤2)中，搅拌速度为50-100rpm，搅拌3-5分钟，使轻骨料与无机胶凝材料混合均匀；

4、将步骤3)得到的混合料出料，称量，包装，得到一种保温阻燃建筑材料。

本发明的保温阻燃建筑材料具有以下优点：

1、本发明利用界面改性剂的快速凝结作用，通过卧式筒状旋转搅拌机筒内的喷淋装置使界面改性剂湿润并快速凝结从而对轻骨料表面进行闭孔处理，降低了轻骨料多孔材料的导热系数和吸水性，增强了保温效果。同时轻骨料表面粘结性增强，无机胶凝材料与轻骨料结合紧密，有效提高了抗压强度。

2、本发明选用大长径比纤维状晶须材料作为增强材料，提高材料的抗压强度和柔韧性，从根本上解决无机保温材料易发脆、易脱落的缺陷。施工不需做墙面拉毛或界面处理，可以直接抹面，粘结牢固。

3、本发明使得无机保温材料对轻骨料的选择范围更大，轻骨料可以选择闭孔、多孔、蜂窝状、网状等多种结构的轻质材料，极大地推动了无机保温材料的应用选择，提高了保温效果。

4、本发明所有组成的主辅材料均选用A级不燃材料，具有高温不燃性能。

5.该保温阻燃材料生产技术工艺简短，可连续化操作，易于实施与控制，利于工业化推广应用。

以下具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

具体实施方式

实施例1

1)将膨胀蛭石50kg、膨润土4.2kg、菱镁胶凝材料2.1kg、活性硅粉0.14kg加如卧式旋转搅拌机，搅拌速度为50rpm，搅拌的同时喷洒0.15kg，搅拌时间5分钟，作为备用材料；

2)将425#硅酸盐水泥45kg、碳酸钾晶须4kg、硫酸钙晶须2kg加入到双轴无重力混合机，搅拌速度为300rpm，搅拌时间5分钟；

3)将步骤1)中的改性轻骨料、分散助剂1kg加入步骤2)中，搅拌速度为100rpm，搅拌3分钟；

4)将步骤3)得到的混合料出料，称量，包装，得到一种保温阻燃建筑材料。

将保温阻燃建筑材料与水以1∶0.85-1比例混合搅拌至均匀膏状后，即可使用。浆料即配即用，刮抹浆料根据施工厚度，分层操作，每次刮抹厚度不大于2cm，用力要均匀，待第一次硬化后可进行第二次刮抹。该保温材料硬化后，通过测试，其性能如表1，物理力学性能完全满足GB/T20473-2006的要求。

表1：

实施例2

1)将粉煤灰20kg、硅藻土30kg、硅酸镁3kg、高铝胶凝材料1.5kg、明矾石0.15kg加如卧式旋转搅拌机，搅拌速度为80rpm，搅拌的同时喷洒0.2kg水，搅拌时间5分钟，作为备用材料；

2)将硫铝酸盐水泥45kg、碳酸钙晶须5kg、镁盐晶须3kg加入到双轴无重力混合机，搅拌速度为400rpm，搅拌时间5分钟；

3)将步骤1)中的改性轻骨料、分散助剂0.5kg加入步骤2)中，搅拌速度为50rpm，搅拌4分钟；

4)将步骤3)得到的混合料出料，称量，包装，得到一种保温阻燃建筑材料。

将保温阻燃建筑材料与水以1∶0.75-0.90比例混合搅拌至均匀膏状后，即可使用。浆料即配即用，刮抹浆料根据施工厚度，分层操作，每次刮抹厚度不大于3cm，用力要均匀，待第一次硬化后可进行第二次刮抹。该保温材料硬化后，通过测试，其性能如表2，物理力学性能完全满足GB/T20473-2006的要求。

表2：

实施例3

1)将漂珠25膨胀珍珠岩20kg、云母粉1.5kg、膨润土1.5kg、高铝胶凝材料1.5kg、氯化镁0.1kg加如卧式旋转搅拌机，搅拌速度为50rpm，搅拌的同时喷洒0.2kg水，搅拌时间5分钟，作为备用材料；

2)将铝酸盐水泥45kg、碳酸钾晶须3kg、镁盐晶须3kg加入到双轴无重力混合机，搅拌速度为400rpm，搅拌时间5分钟；

3)将步骤1)中的改性轻骨料、分散助剂0.8kg加入步骤2)中，搅拌速度为50rpm，搅拌5分钟；

4)将步骤3)得到的混合料出料，称量，包装，得到一种保温阻燃建筑材料。

将保温阻燃建筑材料与水以1∶1比例混合搅拌至均匀膏状后，即可使用。浆料即配即用，刮抹浆料根据施工厚度，分层操作，每次刮抹厚度不大于2cm，用力要均匀，待第一次硬化后可进行第二次刮抹。该保温材料硬化后，通过测试，其性能如表3，物理力学性能完全满足GB/T20473-2006的要求。

表3：

实施例4

1)将玻化微珠25kg、膨胀蛭石20kg、硫酸钡1.5kg、叶腊石1.5kg、高铝胶凝材料1.2kg、轻烧氧化镁0.1kg加如卧式旋转搅拌机，搅拌速度为100rpm，搅拌的同时喷洒0.1kg水，搅拌时间5分钟，作为备用材料；

2)将石灰45kg、碳酸钙晶须3kg、硫酸钙晶须2kg加入到双轴无重力混合机，搅拌速度为400rpm，搅拌时间3分钟；

3)将步骤1)中的改性轻骨料、分散助剂1kg加入步骤2)中，搅拌速度为50rpm，搅拌5分钟；

4)将步骤3)得到的混合料出料，称量，包装，得到一种保温阻燃建筑材料。

将保温阻燃建筑材料与水以1∶1.2比例混合搅拌至均匀膏状后，即可使用。浆料即配即用，刮抹浆料根据施工厚度，分层操作，每次刮抹厚度不大于2cm，用力要均匀，待第一次硬化后可进行第二次刮抹。该保温材料硬化后，通过测试，其性能如表4，物理力学性能完全满足GB/T20473-2006的要求。

表4：

Claims (4)

1.一种保温阻燃建筑材料，其特征是各组分按重量份计为：

轻骨料                   45-50份，

无机胶凝材料             45-50份，

增韧剂                   5-10份，

界面改性剂               3-10份，

分散助剂                 0.5-2份，

其中，所述的轻骨料为A级不燃材料膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、粉煤灰、玻化微珠、漂珠、硅藻土中的至少一种；

其中所述的无机胶凝材料为石灰、硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，氟铝酸盐水泥、石膏中的至少一种；

其中所述的增韧剂为镁盐晶须、碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、碳酸钾晶须中的至少一种；

其中所述的界面改性剂由片状无机粉体、快凝剂、硬化剂复合而成，复合重量份组成为：片状无机粉体60-70份，快凝剂25-35份，硬化剂0.5-3份，硬化剂为活性硅粉、轻烧氧化镁、氯化镁、明矾石中的至少一种；

其中所述的分散助剂是由保水剂、减水剂、增稠剂复合而成的常规助剂。

2.如权利要求1所述的保温阻燃建筑材料，其特征是增韧剂为平均粒径为50-100微米、长/径比为20/1-50/1的镁盐晶须、碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、碳酸钾晶须中的至少一种。

3.如权利要求1所述的保温阻燃建筑材料，其特征是片状无机粉体为粒径在10-50微米的硅酸镁、硅酸铝、硫酸钡、膨润土、云母粉、叶腊石中的至少一种；快凝剂为高铝凝胶材料、菱镁胶凝材料中的一种。

4.权利要求1至3所述保温阻燃建筑材料的制备方法，其特征是将所说各原料成分按下述方式操作：

1’将轻骨料、界面改性剂加入卧式筒状旋转搅拌机，筒内设有4-6处喷淋装置，搅拌速度为50-100rpm，搅拌3-5分钟，并通过喷淋装置喷洒适量水，水的用量以湿润界面改性剂为准，参考用水量为界面改性剂重量的5-10％，使界面改性剂完全粘附于轻骨料并快速凝固，作为备用材料；

2’将无机胶凝材料、增韧剂加入通用双轴无重力混合机，混合机装有飞刀组，在搅拌速度为100-500rpm，搅拌时间5-10分钟条件下，将增韧剂快速均匀分散在无机胶凝材料中；

3’将分散助剂、第1’步得到的改性轻骨料加入第2’步骤中，搅拌速度为50-100rpm，搅拌3-5分钟，使轻骨料与无机胶凝材料混合均匀；

4’将第3’步得到的混合料出料，称量，包装，得到一种保温阻燃建筑材料。