CN102757256A - 不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料及其制备方法 - Google Patents

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张翔
张帆
李风
尹朝露
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Abstract

本发明涉及一种建筑保温材料，具体为不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料及其制备方法。该保温材料由如下重量份的原料混合构成：有机填料15-45份、轻质无机填料100-300份、粘结剂1100-3900份、发泡剂5.5-39份和适量的憎水剂。该保温材料的保温效果好，采用有机/无机复合保温材料，并且具有多孔结构，导热系数为0.065w/(m.k)，保温隔热效率高，复合保温层的厚度达到8-10cm就能很好的解决保温技术问题；阻燃性能优良，其燃烧性能达到A级；强度高、比重轻、粘结强度高、防水性能好；耐候性能好、使用寿命长，与建筑物同步老化；施工简便、干湿固化快，可塑性好，适用于任何建筑部位。

Description

不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料及其制备方法
 
技术领域
 本发明为建筑材料领域，涉及一种建筑保温材料，具体为不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料及其制备方法。
 
背景技术    
目前我国建筑节能保温工程中大量使用保温材料，包括保温砂浆、有机保温板、聚氨酯泡沫等。保温砂浆可分为无机和有机两种。无机保温砂浆的保温性能不好并且非常的厚重，使用起来非常不方便。有机保温砂浆如胶粉聚苯颗粒保温砂浆系统制备的保温材料的强度较低，其极易燃烧，不耐火。有机保温板和喷涂的聚氨酯泡沫具有质量轻、保温效果好等优点，但是二者都是极易燃烧的材料，存在严重的火灾安全隐患。近年来，国内发生的多起外墙保温材料燃烧引起的火灾，不仅造成了重大的经济财产损失和人员伤亡，而且还造成了不良的社会影响。外墙保温材料的防火安全性能受到了社会各界极大的重视，因此具有防火安全性的新型外墙保温材料亟待研发。   
发明内容
本发明正是针对目前国内外典型保温隔热材料所暴露出的消防安全性问题，提供一种保温效果优良、燃烧性能达到A级、轻质高强、耐水性好的不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料，从根本上解决保温隔热材料的防火问题，在保证材料保温节能的同时，具有优良的防火性能。
本发明的技术方案为：
不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料，由如下重量份的原料混合构成：有机填料15-45份、轻质无机填料100-300份、粘结剂1100-3900份、发泡剂5.5-39份和适量的憎水剂，有机填料为聚苯乙烯发泡颗粒，其密度小于20kg/m3，轻质无机填料为闭孔珍珠岩、普通大颗粒珍珠岩、漂珠和玻化微珠中的一种或多种的混合物，粘结剂为普通水泥、聚合物水泥、氯氧镁水泥和速凝中的一种或几种的混合物，发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、镁粉、铝粉、蛋白类发泡剂中的一种或几种的混合物。
作为优选，不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料，由如下重量份的原料混合组成：有机填料25-45份、轻质无机填料100-200份、粘结剂1100-3900份、发泡剂15-30份和17份的憎水剂。
不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料的制备方法，其制备步骤为：①将有机填料15-45份、轻质无机填料100-300份、粘结剂1100-3900份和水1000-3000份混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合保温材料；②对不燃性有机/无机复合保温材料进行发泡，即制得不燃性有机/无机复合多孔保温材料；③待不燃性有机/无机复合多孔保温材料的表面干燥后，对其进行憎水处理，即制得不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料。
步骤②中对不燃性有机/无机复合保温材料进行发泡的方法包括两种：（1）将十二烷基苯磺酸钠、镁粉和铝粉中的一种或多种直接加入到不燃性有机/无机复合保温材料中混合均匀；（2）将蛋白类发泡剂（如：HTQ-1型复合发泡剂，河南华泰建材开发有限公司生产）用水稀释，用发泡机将其制成泡沫，然后加入到不燃性有机/无机复合保温材料中混合均匀。
对不燃性有机/无机复合多孔保温材料进行憎水处理的方法为：首先将水和憎水剂按照体积比１:１０进行稀释，然后将稀释后的溶液在保温材料的表面进行喷涂，憎水剂的喷涂量为每平方米17-18g。憎水剂为美国道康宁公司牌号为6683的憎水剂。
　闭孔珍珠岩是由有一定粒径的珍珠岩矿砂在垂直电炉梯级加热方式下达到一定温度后由内到外均匀膨胀，膨胀颗粒表面又经瞬间高温玻化，经降温后形成连续玻质化的颗粒表面，而内部保持着完整的多孔、中空空心结构。闭孔珍珠岩克服了传统膨胀珍珠岩吸水率大、强度低、流动性差的特点，具有强度高，吸水率低，强度高、混合性好等、易分散等特点。
大颗粒珍珠岩是由珍珠岩的矿砂目数不同决定的，其有利于植物保存水分，养分。其颗粒达到3-7 mm。其颗粒内部是蜂窝状结构，无毒、无味、不腐，不燃，耐酸碱。
漂珠是一种能浮于水面的粉煤灰空心球，呈灰白色，壁薄中空，重量很轻，表面封闭而光滑，热导率小，耐火度≥1610℃，是优良的保温耐火材料，漂珠的化学成份以二氧化硅和三氧化二铝为主，具有颗粒细、中空、质轻、高强、耐磨、耐高温、保温绝缘、绝缘阻燃等多种功能。
玻化微珠，是一种酸性玻璃质溶岩矿物质（松脂岩矿砂），内部多孔﹑表面玻化封闭，呈球状体细径颗粒，是一种具有高性能的新型无机轻质绝热材料。主要化学成份是SiO2﹑Al2O3﹑CaO，颗粒粒径为0.1—2mm，漂浮率大于95%，由于表面玻化形成一定的颗粒强度，理化性能十分稳定，耐老化耐候性强，具有优异的绝热﹑防火﹑吸音性能，适合诸多领域中作轻质填充骨料和绝热﹑防火﹑吸音﹑保温材料。在建材行业中，用玻化微珠作为轻质骨料，可提高砂浆的和易流动性和自抗强度，减少材性收缩率，提高产品综合性能，降低综合生产成本。弥补了聚苯颗粒有机材料易燃﹑防火性能差﹑高温产生有害气体和耐老化耐候性低﹑施工中反弹性大等缺陷，提高完善了保温砂浆的综合性能和施工性能。
凡由硅酸盐水泥熟料、5%-20%的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥。
聚合物水泥是由水泥、骨料和聚合物制备而成的。聚合物可以是有一种单体聚合而成的均聚物，也可以由两种或更多的单聚体聚合而成的共聚物。
氯氧镁水泥，又称索瑞尔水泥，是用具有一定浓度的氯化镁水溶液与活性氧化镁粉末调配后得到的镁水泥石。
速凝水泥是指在普通水泥中掺入一定量的高铝水泥和碳酸锂来调整水泥浆的凝结时间，是一种可快速凝固干燥的水泥。
聚苯乙烯发泡颗粒又称可发性聚苯乙烯，通常称ＰＳ发泡聚苯颗粒，是由苯乙烯悬浮聚合，再加入发泡剂而制得的白色珠状颗粒，相对密度1.05。
与现有技术相比，有益效果为：
（1）保温效果好，采用有机/无机复合保温材料，并且具有多孔结构，导热系数为0.065 w/(m .k)，保温隔热效率高，复合保温层的厚度达到8-10cm就能很好的解决保温技术问题；
（2）阻燃性能优良，其燃烧性能达到A级；
（3）强度高、比重轻、粘结强度高、防水性能好；
（4）耐候性能好、使用寿命长，与建筑物同步老化；
（5）施工简便、干湿固化快，可塑性好，适用于任何建筑部位。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
实施例1 ：  
本实施例均以重量份计：①将有机填料ＰＳ发泡聚苯颗粒15份、普通大颗粒珍珠岩300份、聚合物水泥1320份和水1200份通过搅拌机进行混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合保温材料；②将HTQ-1型复合发泡剂15份用水进行稀释，用发泡机将稀释后的溶液制成泡沫，然后加入到不燃性有机/无机复合保温材料中混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合多孔保温材料；③待不燃性有机/无机复合多孔保温材料的表面干燥后，采用美国道康宁公司牌号为6683的憎水剂17份对不燃性有机/无机复合多孔保温材料进行憎水处理，即制得不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料。
实施例2：
本实施例均以重量份计：①将有机填料ＰＳ发泡聚苯颗粒15份、普通大颗粒珍珠岩300份、速凝水泥2200份和水2000份通过搅拌机进行混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合保温材料；②将十二烷基苯磺酸钠22份直接加入到不燃性有机/无机复合保温材料中混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合多孔保温材料；③待不燃性有机/无机复合多孔保温材料的表面干燥后，采用美国道康宁公司牌号为6683的憎水剂17份对不燃性有机/无机复合多孔保温材料进行憎水处理，即制得不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料。
实施例3:
本实施例均以重量份计：①将有机填料ＰＳ发泡聚苯颗粒15份、普通大颗粒珍珠岩100份和氯氧镁水泥2600份通过搅拌机进行混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合保温材料；②将HTQ-1型复合发泡剂15份用水进行稀释，用发泡机将稀释后的溶液制成泡沫，然后加入到不燃性有机/无机复合保温材料中混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合多孔保温材料；③待不燃性有机/无机复合多孔保温材料的表面干燥后，采用美国道康宁公司牌号为6683的憎水剂17份对不燃性有机/无机复合多孔保温材料进行憎水处理，即制得不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料。
实施例4：
本实施例均以重量份计：①将有机填料ＰＳ发泡聚苯颗粒45份、普通大颗粒珍珠岩100份、普通水泥2600份和水2000份通过搅拌机进行混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合保温材料；②将十二烷基苯磺酸钠26份直接加入到不燃性有机/无机复合保温材料中混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合多孔保温材料；③待不燃性有机/无机复合多孔保温材料的表面干燥后，采用美国道康宁公司牌号为6683的憎水剂17份对不燃性有机/无机复合多孔保温材料进行憎水处理，即制得不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料。
实施例5：
本实施例均以重量份计：①将有机填料ＰＳ发泡聚苯颗粒45份、普通大颗粒珍珠岩100份、聚合物水泥1320份和水1000份通过搅拌机进行混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合保温材料；②将HTQ-1型复合发泡剂15份用水进行稀释，用发泡机将稀释后的溶液制成泡沫，然后加入到不燃性有机/无机复合保温材料中混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合多孔保温材料；③待不燃性有机/无机复合多孔保温材料的表面干燥后，采用美国道康宁公司牌号为6683的憎水剂17份对不燃性有机/无机复合多孔保温材料进行憎水处理，即制得不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料。
实施例6：
本实施例均以重量份计：将有机填料ＰＳ发泡聚苯颗粒45份、普通大颗粒珍珠岩100份、聚合物水泥1320份和水1000份通过搅拌机进行混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合保温材料；待不燃性有机/无机复合多孔保温材料的表面干燥后，采用美国道康宁公司牌号为6683的憎水剂17份对不燃性有机/无机复合多孔保温材料进行憎水处理，即制得不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料。
实施例7：
本实施例均以重量份计：将有机填料ＰＳ发泡聚苯颗粒45份、普通大颗粒珍珠岩100份、聚合物水泥1320份和水1000份通过搅拌机进行混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合保温材料；将HTQ-1型复合发泡剂15份用水进行稀释，用发泡机将稀释后的溶液制成泡沫，然后加入到不燃性有机/无机复合保温材料中混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合多孔保温材料。
实施例8：
本实施例均以重量份计：将闭孔珍珠岩400份、聚合物水泥1320份和水1000份通过搅拌机进行混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合保温材料；③待不燃性有机/无机复合多孔保温材料的表面干燥后，采用美国道康宁公司牌号为6683的憎水剂17份对不燃性有机/无机复合多孔保温材料进行憎水处理，即制得不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料。
实施例9：
本实施例均以重量份计：①将轻质无机填料漂珠200份、聚合物水泥2200份和水2000份通过搅拌机进行混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合保温材料；②将HTQ-1型复合发泡剂（HTQ-1型复合发泡剂，河南华泰建材开发有限公司，其主要成分就是无污染的动物蛋白质和植物蛋白质）15份用水进行稀释，用发泡机将稀释后的溶液制成泡沫，然后加入到不燃性有机/无机复合保温材料中混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合多孔保温材料；③待不燃性有机/无机复合多孔保温材料的表面干燥后，采用美国道康宁公司牌号为6683的憎水剂17份对不燃性有机/无机复合多孔保温材料进行憎水处理，即制得不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料。
将各实施例中制得的不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料按照以下标准（表1）进行测定，并将测定的结果列表2：
表1测试标准：
Figure 2012102485489100002DEST_PATH_IMAGE001
表2：不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料的配方（质量份计量）及主要技术性能
Figure 2012102485489100002DEST_PATH_IMAGE002
从表上可以看出，本申请的有机/无机复合多孔保温材料的保温效果优良，其燃烧性能均能达到A级，轻质高强、耐水性好，其与单独的有机材料相比，可以克服有机材料易燃烧的特性，显示了本申请中该材料优良的防火性能。将实施例5和实施例7进行对比实验，其单位体积吸水率明显增大，可以说明本申请所采用的憎水剂具有优良的防水效果，将实施例5和实施例6进行对比实验，可以说明本申请所采用的发泡处理方法能够有效降低复合保温材料密度。
将常规的有机材料及无机材料与本申请的有机/无机复合多孔保温材料进行比较列表3：
Figure 427914DEST_PATH_IMAGE004
从表3可以看出，本申请中的不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料的保温效果优良、燃烧性能达到A级、轻质高强、耐水性，可从根本上解决保温隔热材料的防火问题。 

Claims (10)

1.不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料，其特征在于由如下重量份的原料混合构成：有机填料15-45份、轻质无机填料100-300份、粘结剂1100-3900份、发泡剂5.5-39份和10-30份的憎水剂。
2.如权利要求1所述的不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料，其特征在于由如下重量份的原料混合构成：有机填料25-45份、轻质无机填料100-200份、粘结剂1100-3900份、发泡剂15-30份和17份的憎水剂。
3.如权利要求1或权利要求2所述的不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料，其特征在于:所述的有机填料为聚苯乙烯发泡颗粒，其密度小于20kg/m3。
4.如权利要求1或权利要求2所述的不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料，其特征在于:所述的轻质无机填料为闭孔珍珠岩、普通大颗粒珍珠岩、漂珠和玻化微珠中的一种或多种的混合物。
5.如权利要求1或权利要求2所述的不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料，其特征在于:所述的粘结剂为普通水泥、聚合物水泥、氯氧镁水泥和速凝水泥中的一种或几种的混合物。
6.如权利要求1或权利要求2所述的不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料，其特征在于：所述的发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、镁粉、铝粉或蛋白类发泡剂中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料的制备方法，其特征在于其制备步骤为：①将有机填料、轻质无机填料、粘结剂和水按比例混合均匀，即制得不燃性有机/无机复合保温材料；②向不燃性有机/无机复合保温材料中加入发泡剂，对不燃性有机/无机复合保温材料进行发泡，即制得不燃性有机/无机复合多孔保温材料；③待不燃性有机/无机复合多孔保温材料表面干燥后，对其进行憎水处理，即制得不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料。
8.如权利要求7所述的不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤②中对不燃性有机/无机复合保温材料进行发泡的方法包括两种：（1）将十二烷基苯磺酸钠、镁粉和铝粉中的一种或多种直接加入到不燃性有机/无机复合保温材料中混合均匀；（2）将蛋白类发泡剂用水稀释，用发泡机将其制成泡沫，然后加入到不燃性有机/无机复合保温材料中混合均匀。
9.根据权利要求7所述的制备不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料的方法，其特征在于：对不燃性有机/无机复合多孔保温材料进行憎水处理的方法为：首先将水和憎水剂进行稀释，然后将稀释后的溶液在保温材料的表面进行喷涂，憎水剂的喷涂量为每平方米17-18g。
10.根据权利要求9所述的制备不燃性有机/无机复合多孔防水保温材料的方法，其特征在于：所述的水和憎水剂稀释的比例按照体积比１:１０进行稀释。
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